机械设备 |证券研究报告 行业深度 2020 年 12 月 1 日 Table_IndustryRank 强于大市 公司名称 股票代码 股价 (人民币 ) 评级 中微公司 688012.SH 148.41 买入 北方华创 002371.SZ 172 买入 华峰测控 688200.SH 280.1 买入 精测电子 300567.SZ 47.58 买入 芯源微 688037.SH 99.5 买入 长川科技 300604.SZ 23.31 买入 万业企业 600641.SH 16.84 增持 晶盛机电 300316.SZ 28.04 未有评级 ACMR ACMR.O 82.62 未有评级 资料来源：万得，中银证券 以 2020年 11 月 30日当地货币收市价为标准 中银国际证券股份有限公司 具备证券投资咨询业务资格 Table_Industry 机械设备 Table_Analyser 证券分析师：陶波 (8621)20328512 bo.taobocichina 证券投资咨询业 务证书编号： S1300520060002 证券分析师：杨绍辉 (8621)20328569 shaohui.yangbocichina 证券投资咨询业务证书编号： S1300514080001 联系人：朱祖跃 zuyue.zhubocichina 一般证券业务证书编号： S1300120080005 Table_Title 半导体 设备 行业 2021年投资策略 行业受益全球 数字 化 ，国产 设备 将 逆势而上 Table_Summary 全球半导体设备行业将 持续处于高景气阶段， 中国 大陆晶圆厂设备采购需求旺盛，半导体设备国产替代继续突破。 支撑评级的要点 成长性大于周期性，竞争格局高度集中 。 半导体设备行业过去 20 多年稳定增长，年均增速 8%，信息技术进步 为 半导体设备行业整体呈阶段性成长趋势 奠定基础 。在先进制程、存储支出复苏和中国市场的支撑下， SEMI 上修 2020 年的全球半导体设备出货预估至 650 亿美元，预计 2021 年或许将达 700 亿美元。 竞争格局方面，半导体设备行业集中度持续提升， 2018 年全球 CR3 为 50%， CR5 为 71%。具体来看，各类半导体设备均被行业前 1-4 家公司垄断。 半导体设备行业将持续处于高景气阶段 ， DRAM 投资有望回暖 。短期看，半导体设备行业景气上行：今年 8-10 月，北美半导体设备出货额同比增速分别为 33%、 40%和 27%； TSMC 单月营收维持高位， 1-10月收入累计同比增长 27.7%； 8 英寸晶圆产能需求提升、产能吃紧，多个晶圆厂计划涨价或扩产；国际设备龙头三季度设备交付和收入确认迅速恢复，看好市场发展前景。长期看，先进制程设备投资需求大，将为行业长期增长奠定基础，具体来看： 1)ASML 三季度业绩超预期，新接订单大幅反弹， EUV 占比高； 2)台积电 先进制程收入贡献超 6 成，预计未来将持续加大先进制程投资力度； 3)三星也正在加快先进制程追赶步伐。 本土晶圆厂设备采购需求旺盛 。年初以来，国内长江存储、广州粤芯、上海积塔、中芯南方等产线也取得新进展。根据中国国际招投标网，今年以来，长江存储、上海华力、华虹无锡、上海积塔、中芯绍兴、合肥晶合本土晶圆厂正在加大设备采购力度。 半导体设备国产替代继续突破 ， 工艺验证提升国产覆盖率空间 。 在 内外部因素共同推动下，国内半导体生态圈逐步完善，各类半导体设备均有布局， 一线国产设备将持续提升国产化率，二线国产设备企业 将继续 实 现从 0-1 的全面突破。根据中国国际招投标网，截止 10月末，本土主要晶圆产线设备国产化率达 13%，其中去胶、 CMP、刻蚀、清洗、热处理和 PVD 国产化率分别达 66%、 24%、 23%、 22%、 22%和 14%，其中一线龙头中微和盛美有望加快国际化。测试设备方面，国产品牌开始迈向 SOC 和 Memory 测试市场， 而 晶盛与晶能在硅片生长与加工设备方面取得突破。 投资建议 A 股半导体设备 推荐 组合： 中微公司、北方华创、万业企业、华峰测控、长川科技 、精测电子 、芯源微，关注晶盛机电、盛美半导体等。 评级面临的主要风险 半导体设 备国产化进程放缓，零部件进口受到贸易战影响，部分企业因定位低端产品而低于预期，疫情持续影响半导体下游应用领域景气度，中美科技战进一步升级影响到高端设备进口。 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 2 目录 成长性大于周期性，竞争格局高度集中 . 4 过去 20 多年稳定增长，年均增速 8% . 4 信息技术进步是半导体设备行业阶段性攀升的推动力 . 4 行业竞争格局高度集中 . 5 半导体设备行业将持续处于高 景气阶段 . 7 半导体设备行业景气上行 . 7 先进制程为行业长期增长奠定基础 . 9 本土晶圆厂设备采购需求旺盛 . 13 年初以来， 中国 大陆多个晶圆厂取得重大进展 . 13 中国 大陆晶圆厂加大设备采购力度 . 13 半导体生态圈逐步优化，设备国产替代多点开花 . 16 内外双重因素影响下，国内半导体行业生态逐步优化 . 16 制程设备：进口替代多点开花，国产龙头开拓海外市场 . 16 测试设备：国产品牌开始迈向 SOC 和 MEMORY 测试市场 . 17 硅片生长与加工设备：晶盛与晶能双双突破 . 18 投资建议：行业景气向上，国产设备继续突破 . 20 风险提示 . 22 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 3 图表 目录 图表 1. 全球半导体设备行业规模年均增长 8% . 4 图表 2. SEMI 预计 2021 年全球晶圆厂资本开支将增长 24% . 4 图表 3. 5G 大数据时代的半导体制程设备市场规模再上台阶 . 5 图表 4. 全球半导体设备行业呈高度垄断格局 . 5 图表 5. 全球半导体设备行业集中度日益上升（柱状上方数字为当年 CR10） . 6 图表 6. 2020 年 10 月，北美半导体设备出货额为 26.41 亿美元，同比增加 26.90% . 7 图表 7. TSMC 月度营收维持在高位 . 7 图表 8. 部分晶圆厂扩产或提价应对晶圆产能需求 吃紧 . 8 图表 9. 三季度全球半导体设备行业收入创历史新高 . 8 图表 10. 各半导体设备龙头对产业链的判断 . 9 图表 11. ASML 三季度新 接订单大幅反弹 . 10 图表 12. ASML 的 EUV 订单金额及占比 . 10 图表 13. TSMC 5nm 节点制程收入占比迅速攀升 . 10 图表 14. TSMC 2020 年资本开支将达到 170 亿美元 . 11 图表 15. 台积电先进制程扩产将持续多年 . 11 图表 16. TSMC、 Intel、三星的先进制程竞赛 . 12 图表 17. 三星 DRAM 自 2020 年开始应用 EUV 技术 . 12 图表 18. 上半年中国大陆晶圆厂进度符合预期 . 13 图表 19. 2020 年以来，长江存储招标 11 台光刻机 . 14 图表 20. 本土主要晶圆产线 2020 年以来工艺设备招标情况 . 15 图表 21. 瓦森纳 EUV 光刻、计算光刻、大硅片的技术管控升级 . 16 图表 22 各类设备国产化率及 8-10 月变化 . 17 图表 23. 中微刻蚀机进入客户台积电的历史业绩 . 17 图表 24. SOC 测试占半导体测试设备的 2/3 . 18 图表 25. 主要大硅片产线的设备国产化率为 10%-20% . 18 图表 26. 晶盛机电引领硅片生长与加工设备的国产化 . 19 图表 27. 报告中提及上市公司估值表 . 21 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 4 成长性大于周期性，竞争格局高度集中 过去 20 多年稳定增长，年均增速 8% 半导体设备行 业规模， 1992 年仅为 81 亿美元， 1995-2003 年稳定在 200-300 亿美元， 2004-2016 年稳定在 300-400亿美元， 2017-2018 年攀升至 550-650 亿美元， 1992-2018年全球半导体设备行业市场规模年均增长 8%，整体上呈阶段性成长趋势。在逻辑、代工对先进制程的投资驱动下， SEMI 上修 2020 年的全球半导体设备出货预估至 650 亿美元。在存储支出的复苏、以及中国市场的支撑下， 2021 年或许将创下 700 亿美元的新高。 图表 1. 全球半导体设备行业规模年均增长 8% -1 0 0 %-5 0 %0%5 0 %1 0 0 %1 50 %2 00 %01 0 ,0 0 02 0,0 003 0 ,0 0 04 0 ,0 0 05 0 ,0 0 06 0 ,0 0 07 0 ,0 0 08 0,0 001 9 9 2 1 9 9 4 1 9 9 6 1 9 9 8 2 0 0 0 2 0 0 2 2 0 0 4 2 0 0 6 2 0 0 8 2 0 1 0 2 0 1 2 2 0 1 4 2 0 1 6 2 0 1 8 2 0 2 0 ES hip me nt Yo Y( 右 )资料来源： SEMI，中银证券 Semi预计， 2021 年全球晶圆厂资本开支将较 2020 年增长 24%达到 677亿美元，较 2019年 657亿美元提高 10%。 2021 年晶圆厂资本开支预期中， Memory Fab 厂资本开支 300亿美元，逻辑 Fab 厂资本开支将达到 290亿美元。随着 5G技术推动半导体设备行业规模将创历史新高。 图表 2. SEMI 预计 2021 年全球晶圆厂资本开支将增长 24% - 20%- 10%0%10 %20 %30 %40 %50 %60 %70 %80 %20 20E 20 21E全球晶圆厂3D N an dDramLo gic & F o u n d ryIm age s e n s orsAna log an d m ixe d s ig n alPow e r- re late d d e v ic e s资料来源： SEMI，中银证券 信息技术进步是半导体设备行业阶段性攀升的推动力 2000-2010年是全球 PC 互联网时代，半导体制程设备行业的 市场规模位于 250亿美元平均水平（制程设备占到半导体设备行业整体的 70%-80%）。到了 2010-2017年，人类进入了智能手机社交媒体时代，半导体制程设备行业的市场规模上升到 320 亿美元的平均线上。 2017-2020 年，人类将进入了 5G、人工智能和物联网时代，半导体制程设备的市场规模增加到 450亿美元的数量级。 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 5 图表 3. 5G 大数据时代的半导体制程设备市场规模再上台阶 资料来源： appliedmaterials、中银国际证券 行业竞争格局高度集中 2018年，行业前三家 AMAT、 ASML、 Lam Research 的市场份额合计约占 50%，前五家 AMAT、 ASML、Lam Research、 TEL、 KLA市占率合计为 71%。 图表 4. 全球半导体设备行业呈高度垄断格局 资料来源：各公司公告， Gartner, 中银证券 从历史情况看，半导体设备行业集中度持续提升 。半导体设备行业前 10 家公司 2007 年市占率合计66%，到 2018 年市占率合计达到 81%，提升了 15 个百分点；前五家公司 2007 年市占率合计 57%，到2018年市占率合计达到 71%，提升了 14 个百分点。 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 6 图表 5. 全球半 导体设备行业集中度日益上升（柱状上方数字为当年 CR10） 66% 67% 68%71% 72%78% 79% 77% 76% 78%81% 81%0%1 0 %2 0 %3 0 %4 0 %5 0 %6 0 %7 0 %8 0 %9 0 %2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3 2 0 1 4 2 0 1 5 2 0 1 6 2 0 1 7 2 0 1 8Da i f uk uHi tac hi k o k u s aiE l e c tricHi tac hi Hi gh-Te c h no l o gi e sS E MESS c ree nK L A -Te nco rAS M LTo k y o E l e c tro nL am R e s e ar c hAppl i e dMa teri a l s资料来源： Gartner, 中银证券 具体来看，各类半导体设备均被行业前 1-4 家公司垄断 。根据 Gartner 及各公司公告数据，各类设备产品竞争格局如下： (1)光刻机：全球 EUV100%来自 ASML， ASML 在光刻机市场处于绝对垄断地位； (2)刻蚀设备：硅基刻蚀主要被 Lam 和 AMAT 垄断，介质刻蚀主要被 TEL 和 Lam 垄断； (3)薄膜设备： CVD 主要被日立、 Lam、 TEL、 AMAT 垄断， PVD被 Lam 和 AMAT 垄断； (4)显影设备： TEL 处于绝对垄断地位； (5)离子注入机：全球约 70%来自应用材料， 18%来自 Axcelis Technologies； (6)清洗设备：主要来自 DNS、 Lam、 TEL 等； (7)CMP： 70%来自 Applied Materials， 26%来自 Ebara； (8)热处理：被 Applied Materials、日立国际电气、 TEL 垄断； (9)去胶设备：被 PSK、 Lam、日立高科技、屹唐半导体等垄断； (10)工艺检测设备： KLA市场份额 50%， Applied Materials 占 12%，日立高科技占 10%； (11)划片 /减薄机：日本 DISCO 绝对垄断； (12)测试设备：被泰瑞达和爱德万双寡头垄断。 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 7 半导体设备行业将持续处于高景气阶段 半导体设备行业景气上行 北美半导体设备制造商 出货额持续高增长 。 2020 年 10 月，北美半导体设备出货额为 26.41 亿美元，同比增加 27%。今年 8-10月，北美半导体设备出货额同比增速分别为 33%、 40%和 27%。 图表 6. 2020年 10 月，北美半导体设备出货额为 26.41亿美元，同比增加 26.90% -4 0 %-2 0 %0%2 0 %4 0 %6 0 %8 0 %05 0 01 ,0 0 01 ,5 0 02 ,0 0 02 ,5 0 03 ,0 0 02 0 1 1 -0 3 2 0 1 2 -0 4 2 0 1 3 -0 5 2 0 1 4 -0 6 2 0 1 5 -0 7 2 0 1 6 -0 8 2 0 1 7 -0 9 2 0 1 8 -1 0 2 0 1 9 -1 1北美半导体设备制造商 : 出货额 ( 百万美元 ) 同比 ( 右 )资料来源： SEMI，中银证券 TSMC 单月营收维 持高位 。 TSMC 2020 年 10月实现营收新台币 1193.03 亿元，环比 下降 6.5%，同比增长 12.5%， 1-10 月 收入 累计 新台币 10970.24亿元，同比增长 27.7%。 图表 7. TSMC 月度营收维持在高位 -4 0 %-2 0 %0%2 0 %4 0 %6 0 %8 0%02 004 0 06 0 08 0 01 0 0 01 2 0 01 40 02 0 1 7 -0 2 2 0 1 7 -0 7 2 0 1 7 -1 2 2 0 1 8 -0 5 2 0 1 8 -1 0 2 0 1 9 -0 3 2 0 1 9 -0 8 2 0 2 0 -0 1 2 0 2 0 -0 6TS MC 月度营收（亿台币） 月度环比 ( 右 ) 月度同比 ( 右 )资料来源： TSMC 公告，中银证券 8 英寸晶圆产能需求提升、产能吃紧，多个晶圆厂计划涨价或扩产。 今年以来， 5G手机、汽车、物联网等渗透率快速提升，使得功率、电源管理、功率器件等需求大增，居家经济的火爆拉动驱动 IC芯片、分离式元件等需求增长。根据半导体行业观察消息， IC 设计商联发 科自购价值 16.2 亿新台币的半导体设备租赁给代工厂，表明行业产能紧缺十分严重。对此，多个晶圆厂计划涨价或者扩产。 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 8 图表 8. 部分晶圆厂扩产或提价应对晶圆产能需求吃紧 晶圆厂 应对 台积电 出于与客户紧密的合作关系，公司没有上调 8 英寸晶圆代工价格 三星 三星正考虑针对旗下的 8 英寸晶圆厂进行自动化投资，提高生产效率，满足市场需求 格罗方德 将购买纽约州马尔他镇的一处土地用作建设先进的 8 英寸晶圆厂，以应未来成长需求 联电 对部分 8 英寸晶圆客户提高价格，甚至考虑调涨 2021 年第一季度价格 中芯国际 今 年内预计在天津、上海、深圳三个 8 英寸晶圆生产基地增加 3 万片 /月的产能。在 12 寸晶圆方面，中芯国际预计增加 2 万片 /月产能 SK 海力士 无锡 8 寸晶圆线 2020 年 3 月成功流片 世界先进 预估 2021 年全年都仍供不应求，也确实正在与客户讨论调涨 8 英寸晶圆代工价格相关问题 力积电 应客户对新产能的需求大，决定启动铜锣 12 英寸厂建设计划，预定 2021 年第 2 季动土建厂 华虹半导体 无锡厂目标是到 2020 年底或者 2021 年初，将产能拉升至 4 万片 /月，并正在考虑对无锡厂扩建二期，总产能有望实现 8 万片 /月， 8 英寸厂未 来也有 12 万片 /月扩充空间 晶合集成 计划 2020 年底达到月产能 3 万片 12 英寸晶圆， 2021 年底达月产能 4 万至 4.5 万片规模 资料来源：各公司公告，中银证券 国际设备龙头三季度设备交付和收入确认迅速恢复，看好市场发展前景 。我们统计 8 家全球半导体设备上市企业，三季度收入 193.58 亿美元，环比增长 12.2%，同比增长 25.7%。工艺设备中， ASML季度收入环比大幅增长 19%， AMAT 季度收入环比增长 6.67%， Lam Research 环比增长 13.98%；测试设备中，泰瑞达和爱德万两家半 导体测试龙头三季度收入合计 14.45亿美元，环比增长 18%。从各半导体设备龙头对产业链的判断看，普遍认为新一代信息通信技术将驱动行业长期发展。 图表 9. 三季度 全球半导体设备行业收入 创历史新高 -501001502002501Q20142Q20143Q20144Q20141Q20152Q20153Q20154Q20151Q20162Q20163Q20164Q20161Q20172Q20173Q20174Q20171Q20182Q20183Q20184Q20181Q20192Q20193Q20194Q20191Q20202Q20203Q2020全球半导体设备龙头单季度收入 (亿美元 )TE RA D VA N TE S TS C R E E NK LALA MTE LA S M LA M A T资料来源：各公司公告，中银证券 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 9 图表 10. 各半导体设备龙头对产业链的判断 下游行业 设备需求特征 拳头产品介绍 对中国大陆某晶圆厂的 设备出口限制情况 中国大陆本土半导体设备市场预期 Lam Research 居家办公导致 PC、笔记本等需求增长创 10 年历史新高，云计算、高速运算等讲述行业长 期发展驱动力 汽车、 IoT、图像传感器等应用下的成熟制程的设备需求也十分强劲； 3D Nand 投资主要集中在 64, 96 and 128层， DRAM 投资主要集中在 1y and 1z Sense.i 刻蚀平台 美国监管已经影响到Lam向中国某晶圆代工厂发货，但 Lam 已经就设备和零部件的出口许可提出了申请 2020 年维持在 100 亿美元左右 AMAT 设备需求十分强劲，主要是 IT 基础设施建设、商业数字化、 AI 等前沿技术的加快发展 2021 年 memory 资本开支增速将快于逻辑客户，且DRAM 资本开支增速快于 3D Nand PVD在 2020 财年收入22 亿美元增长 42%，刻蚀设备收入创历史新高同比增速 30%，其中导体刻蚀设备市场份额上升，量测设备收入也增长 46% 遵守规定，但正在申请许可 2020 年估计90-100 亿美元预期不变 TEL 目前 形势 下 ，信息和通信技术 （ ICT） 得到了进一步的促进； 从 DRAM 恢复的时间来看， 根据 我们 对 市场 的审查 ， 在历年第一季度和明年初开始， DRAM 有望逐步恢复 明年 WEF 市场 （规模） 会超过今年，即使今年 市场已经创下历史新高。 而 2022 年 还将高于 2021 年 ， 明年 和后年的市场将持续走高 围绕 刻蚀 和 图形化工序（ centering on the hedging and patterning process） ，我们要提高我们的市场份额 无法就两国之间的 博弈发表任何具体评论。去年，我们 20%的业务来自中国，也许未来我们会保持 在 这个水平，或者我们可能会看到我们在中国业务的比例有所增加 ASML 正处于数字化转型的早期阶段，数字基础设施的持续转型以及长期的最终市场驱动力（例如5G， AI 和高功率计算）将继续推动对 logic 和Memory 先进工艺节点的需求 logic 的 N5 上，我们超过了10 层，而在 N3 上 ，我们则超过了 20 层，我们实际上看到了层数的不断增加； DRAM 在引入 HVM 方面有点落后，但我们也看到了相同的趋势，从一层开始，从1alpha 直至更高的级别，达到 5-6 层；对 DRAM 业务持乐观态度 EUV：正在研发的是 D版本，除了 D版本之外，还有另一个提高生产率的版本； DUV 新产品： ASML 制造出了第一的NXT:2050i 于第三季度在第四季度初发货 对于那些中国客户来说，获取光刻工具非常重要，他们可以找到其他工艺工具的解决方案，但光刻至关重要，这是工厂中最关键的工具 资料来源：各公司三季度业绩电话会议 、各公司公告，中银证券 注：以上内容由中银证券翻译自 Lam、 AMAT、 TEL、 ASML三季度业绩电话会议底稿 先进制程为行业长期增长奠定基础 ASML 三季度业绩超预期，新接订单大幅反弹 。 ASML 三季度净收入 39.58 亿欧元，毛利率 47.5%，净利润 11亿欧元。具体到 EUV，公司本季度交付 10台设备，确认 14台设备收入， EUV 收入贡献达 66%，显著增加。订单方面， Q3 净订单总额达 29 亿欧元，含 4 台 EUV(5.95 亿欧元 )。预期 Q4 营收在 36-38亿欧元之间，毛利率约为 50%。此外，来自逻辑客户的占比由 Q2的 62%进一步提升至 79%。 2020 年 12 月 1 日 半导体设备行业 2021 年投资策略 10 图表 11. ASML 三季度新接订单大幅反弹 图表 12. ASML 的 EUV 订单金额及占比 -1 0 0 %-5 0 %0%5 0 %1 0 0 %1 5 0 %01 ,0 0 02 ,0 0 03 ,0 0 04 ,0 0 05 ,0 0 06 ,0 0 01 Q 1 6 3 Q 1 6 1 Q 1 7 3 Q 1 7 1 Q 1 8 3 Q 1 8 1 Q 1 9 3 Q 1 9 1 Q 2 0 3 Q 2 0AS ML 季度订单（百万欧元）同比增速 ( 右 )0%1 0 %2 0 %3 0 %4 0 %5 0 %6 0 %7 0 %05 0 01 ,0 0 01 ,5 0 02 ,00 02 ,5 0 03 ,0 0 03 ,5 0 01 Q 1 6 3 Q 1 6 7 3 Q 1 7 1 Q 1 8 3 Q 1 8 1 Q 1 9 3 Q 1 9 1 Q 2 0E U V 季度订单（百万欧元） E U V 占比 ( 右 )资料来源：公司公告、中银证券 资料来源：公司公告、中银证券 台积电持续加大先进制程投资力度 。台积电先进制程收入占比过半，三季度 5nm 节点收入占比达到8%， 7nm 节点收入占比达到 35%， 16-5nm 先进制程收入占比达到 61%。根据 TSMC 三季度业绩电话会议， 2020年资本开支将落在原预算 160-170亿美元范围内的上限，即 170亿美元。据台湾经济日报，台积电在 2nm 制程 上取得重大突破，有望在 2023 年下半年进行风险性试产， 2024 年步入量产。 图表 13. TSMC 5nm 节点制程收入占比迅速攀升 资料来源： TSMC 公告，中银证券