敬请阅读末页的重要说明 证券 研究报告 | 行业 深度报告 工业 | 机械 中性 （ 维持 ） “自主可控”支撑长期成长 2019年 06 月 29日 2019半导体设备专题系列之一 上证指数 2982 行业规模 占比 % 股票家数（只） 348 9.6 总市值 （亿元） 27427 5.2 流通市值（亿元） 20126 4.6 行业指数 % 1m 6m 12m 绝对表现 5.1 20.9 12.9 相对表现 -1.8 -5.5 6.5 资料来源：贝格数据、招商证券 相关报告 1、光伏设备专题系列之一 平价是主线，突围看技术 2019-06-24 2、【招商机械】 2019 年中期投资策略 -围绕逆周期、低估值、科创主线进行布局 2019-06-24 3、机械行业 2019 年中期投资策略 围绕逆周期、低估值、科创主线进行布局 2019-06-13 5 月 16 日，美国商务部 发布声明 禁止华为从美国企业购买技术或配件 ， 据了解，德州仪器、镁光、西数等美资半导体企业瞬间暂停与华为的合作，检测设备商泰瑞达也马上撤出了在华为的技术支持，一时间 市场哗然，也再次暴露了我国半导体产业的落后和当务之急。“工欲善其事，必先利其器”，相关设备的进口替代、自主可控进程尤为引人关注。 本篇报告 对国内半导体设备进行了深入分析， 首先梳理 半导体产业链 分布 及制造现状 ，详细 介绍制作流程 、 所需设备并测算市场空间，最后 综合当前国内现状和困境，剖析国产半导体设备面临的 前景和 机会 。 行业景气度下行， 5G、 AI 或将拉动新周期。 随着 智能手机销量 持续 低迷 ， 存储器价格 下跌 ， 18 年下半年 起， 全球半导体 行业逐渐 进入景气下行 周期 。 SIA预计， 2019 年全球半导体销售额将比 2018 年下降 12.1%， 虽然传统需求 趋于 饱和， 致产业链相关企业订单、资本开支 减少， 但 5G 和 AI 有可能 带来 行业 结构性 增长 机会 ，或成半导体上行周期 最大驱动因素。 产业转移 +自主可控是半导体设备投资 核心 逻辑 ， 具备长期成长性 。 每一次大型产业转移，都催生一批优秀的设备配套供应商，例如汽车、服装、面板等产业 ，半导体也同样有望复制成功路径 。虽然当下外部环境多变，但 中国承接全球半导体产业转移已是大势所趋 ； 同时，产业链 自主可控战略地位凸显，未来 整个 半导体相关产业都是国家战略 的 重中之重 。 叠加广阔 进口 替代空间和产业转移大趋势， 我们认为 中国半导体 设备具备长期 成长性 。 设备高壁垒、高垄断，短期突破不易 ，细分领域找机会 。 半导体 制造 主要 分为三大阶段：硅片制备 晶圆制造 晶圆封测 ，每个阶段都对应 大量专用 设备。 设备技术壁垒极高，行业 基本 被美日、荷兰 等少数国家 巨头 垄断。 我国半导体设备起步晚，短期内难以形成国际竞争力。但在“ 02”专项和大基金等 支持下，国产设备厂商在部分领域已经取得一定突破，如 晶盛机电的单晶炉， 北方华创的 PVD 设备、硅刻蚀机，中微 的 介质刻蚀机 ，长川的测试机，至纯的高纯工艺、清洗设备等 ， 在一些细分领域，国产设备有更多机会。 顺应产业趋势， 建议关注 有自主核心技术的国产设备公司！ 建议 关注测试设备龙头长川科技、高纯工艺龙头至纯科技、 以及 转型中的检测 设备公司 华兴源创 等一系列国产设备公司 。 诸凯 zhukaicmschina S1090518070005 吴丹 wudan6cmschina S1090518090001 刘荣 liurcmschina S1090511040001 研究助理 时文博 风险提示：晶圆厂建设不及预期、政策推进缓慢、国产化进程不及预期 重点公司主要财务指标 股价 18EPS 19EPS 20EPS 19PE 20PE PB 评级 长川科技 18.9 0.13 0.34 0.51 55 37 12 审慎推荐 -A 至纯科技 20.0 0.15 0.47 0.63 43 32 6.3 审慎推荐 -A 华兴源创 - 0.70 0.91 1.13 - - - - 晶盛机电 12.7 0.45 0.53 0.75 24 17 4.5 电新覆盖 资料来源：公司数据、招商证券 （若干其他行业覆盖的设备标的未列式） -20-100102030Jun/18 Oct/18 Feb/19 May/19(%) 机械 沪深 300行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 2 正文目录 一、前言 设备国产化，时不我待！ . 3 二、 18 年以来市场低迷， 5G 或将拉动新周期 . 3 2.1 半导体是电子产品核心元件 . 3 2.2 价格下降景气度低迷，下半年或有拐点 . 5 2.3 传统 3C 市场趋于饱和， 5G 或拉动新周期 . 7 三、产业转移 +自主可控，国产半导体增速领跑 . 9 3.1 中国或将承接半导体第三次产业转移 . 9 3.2 贸易摩擦 凸显自主可控重要性，弱化周期、强化成长 . 11 3.2.1“缺芯少魂”，中国制造之痛 . 11 3.2.2 贸易摩擦或升级为技术封锁，“核芯”受制于人 . 12 3.2.3 政策不断加码，为产业保驾护航 . 13 四、精雕细琢，半导体 设备面面观 . 17 4.1 设备需求主要来自于 IC 制造 . 17 4.2 硅片制备：国产设备大有可为 . 20 4.2.1 硅片制备工艺复杂，设备空间值得想象 . 20 4.2.3 产能供不应求，硅片设备刚需 162 亿 . 27 4.3 晶圆制造：千亿大市场，核心设备国产化刻不容缓 . 29 4.3.1 晶圆制造是最复杂且资金投入最多的环节 . 29 4.3.2 光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备占比最大 . 35 4.4 晶圆封测：封测设备有望率先突破 . 37 五、半导体设备国产化 ：道阻且长，行则将至 . 39 5.1 政策落地生根，设备国产化成绩卓然 . 39 5.2 设备高壁垒，突破不易 . 40 六、设备产业链相关标的 细分领域逐个击破 . 42 6.1 长川科技：测试设备龙头，拥抱进口替代 . 42 6.2 至纯科技：高纯工艺龙头，清洗业务拓展快 . 46 6.3 华兴源创：由平板检测转型 IC 检测的科创板第一股 . 48 七、风险提示 . 50 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 3 一、前言 设备国产化，时不我待！ 设备行业空间超 600 亿美元。根据 SIA 数据， 2018 年全球半导体行业销售额 4690 亿美元，半导体设备销售额 616 亿美元 。 即使 19 年 行业资本开支有所下降，根据 SEMI预测，设备销售额也将达 530 亿美元，半导体设备行业是不折不扣的大行业，大行业诞生大公司，应用材料、拉姆研究、阿斯麦、东晶电子等设备巨头年收入均超百亿美元，而目前我国的半导体设备公司收入规模还非常小。 自 2017 年以来，半导体 相关 产业链就成了 投资热点 ，虽然受智能手机销量低迷等因素影响，全球半导体景气周期 在 18 年后 有所下行，但 5G 和人工智能或将推动半导体景气度再次上行。而国内半导体设计、制造、设备公司则面临更大的挑战和机遇 “核芯”技术的“自主可控”已成为全局战略的重中之重 ， 中兴、华为事件更是让半导体领域的国产化迫在眉睫 。在产业链中， 半 导体 相关 设备 难度最高，也是 我国芯片国产化所面临的的最大短板，它的自主可控直接决定了我国在 未来在国际产业竞争、协商 中的话语权。未来，贸易冲突可能从加征关税升级为技术封锁，面对日益严峻的外部环境，半导体国产化 时不我待 。 本文主要从半导体市场格局、中国半导体发展现状、晶圆制备各流程 及 所需 的 半导体设备 等方面进行 介绍 ，展望 半导体国产化的前景和 产业链相关设备公司 。我们认为，自主可控是半导体行业最大的投资逻辑， 叠加半导体产业向中国的转移， 看好 设备 行业长期成长性，重点关注掌握核心技术 、在细分领域有突破 的国产半导体设备公司。 二、 18 年以来 市场 低迷 ， 5G 或将拉动新周期 2.1 半导体是电子产品核心元件 电子产品核心元件 半导体。 半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间，且导电性可控的材料。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等，硅是各种半导体材料中在商业应用上最具有影响力的一种。由于半导体导电性可控的特性，今日各种电子技术都基于半导体材料来实现。因此几乎所有电子产品如 PC、消费电子、通信设备等的核心单元都与半导体有着极为密切的关联，可以说半导体是电子产品的组成核心，承担了信息的载体和传输功能，是整个信息产业的发展基石。 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 4 图 1：半导体为电子产品核心元件 资料来源：网络图片、招商证券 集成电路（ IC 电路）占半导体总市场的八成以上，是半导体的主要构成部分，所以通常两个概念可以互相代替。 半导体可以分为四类产品，分别是集成电路、光电子器件、分立器件和传感器。美国半导体产业协会（ SIA）最新发布的数据显示， 2018 年全球半导体市场规模为 4688 亿美元，其中规模最大的是集成电路产品，市场规模达到 3933亿美元，占半导体总市场的 83%。集成电路还可以分为微处理器、逻辑电路、模拟电路和存储器；分立器件可以分为二极管、三极管和电容。 图 2：半导体产品分类 资料来源：招商证券整理 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 5 图 3： 2018 年全球半导体市场产品结构规模 资料来源： SIA、 WSTS、招商证券 2.2 价格下降 景气度 低迷 ，下半年或 有拐点 18 年下半年行业逐渐进入下行区间。 2017 年， DRAM 和 NAND Flash 的价格分别上涨了 44%和 17%，在存储器价格上升的驱动下，当年 半导体市场规模同比增长 20.6%至4086.91 亿美元，首破 4000 亿美元大关， 增速创近七年新高 。 存储器对行业的拉升作用一直延续到 2018 年上半年，但进入到下半年， 由于产能供给的过剩， 内存和闪存 开始 全面降价 ， 2018 年第四季度， NAND 价格跌 15%，厂商库存 也 逼近十年最高水平，为期两年的存储芯片热潮终结，半导体行业 逐渐 进入下行区间。 协会、公司纷纷调低 收入 目标， 19 年下半年或触底反弹。 对于 2019 年，各行业协会、咨询公司和行业龙头均表达了悲观预期。 SIA 预计， 2019 年全球半导体销售额将比 2018年下降 12.1%； IDC、 IC Insights 一致认为今年行业将出现负增长；多家上市公司调低业务预测值和年内资本开支。但这其中也不乏 19 下半年行业会触底反弹的观点，比如IC Insights、应用材料、高通等都预测 19 年下半年需求将回暖。 图 4： DRAM 和 NAND Flash 价格持续下滑 （ 右轴：美元 ） 资料来源： SIA、 WSTS、招商证券 5%8%3%15%19%30%36%84%集成电路传感器光电子器件分立器件模拟电路存储器电路逻辑电路微处理器0.01.02.03.04.05.06.00.05000.010000.015000.020000.025000.030000.035000.0DXI指数 日 现货平均价 :NAND Flash:64Gb 8Gx8 MLC 日行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 6 表 1： 各机构和企业 2019 年行业展望 行业协会 SIA 预计行业 2019 年全球销售额为 4121 亿美元，比 2018 年下降 12.1%， 2019 年所有区域市场的年度同比均会下降，其中：欧洲 -3.1%，亚太（包括中国） -9.6%，日本 -9.7%、美洲 - 23.6%。预计到 2020 年，全球市场将有所回升，年增长率或为 5.4%。 SEMI 2019 全球晶圆厂设备支出预期将下滑 14%至 530 亿美元，但 2020 年将强劲复苏 增长 27%达670 亿美元。 研究机构 IDC 预计 2019 年 行业 收入将下滑至 4400 亿美元，相比 2018 年的 4740 亿美元减少了 7.2。到2020 年半导体收入将有所恢复， 2018 年到 2023 年期间的复合年增长率（ CAGR）为 2.0，到 2023 年达到 5240 亿美元。 IC Insights 预计 2019 年第三季度将恢复增长，中美 贸易摩擦 将对近期芯片市场行情预估带来极大的不确定性。不过即便 2019 年下半年芯片销售出现强劲反弹，全球集成电路销售额在 2019 年也将出现 13%的下降，而且由于宏观形势的不稳定，存在更大的下行风险。 国际龙头 应用材料 预计下游需求将在 2019 年下半年回升并且价格趋于稳定，虽然 受 宏观经济和全球贸易因素 影响 ，但 公司 对主要技术趋势的长期看法仍未改变，基本的增长动力已经到位。 高通 由于手机市场的疲软，调低 2019 年的业务预测值。尽管如此，由于新产品推出（包括具有 5G芯片组的设备和相关业务的增长），预计下半年芯片业务将有所改善。 美光科技 认为部分客户 DRAM 已高于正常库存水平，随着 DRAM 供应超过需求，这些客户正在降低库存水平。智能手机的需求也在继续减弱。 NAND 行业供应增长将在未来一年超过行业需求增长。因此减少全年资本开支到 90 亿美元。 英特尔 对 19 年持更谨慎的态度，不过预计 19 年下半年市场情况会好转。 台积电 全球整体经济形势抑制了终端市场需求，客户库存将进入调整区间。虽然经济因素和移动设备产品的季节性因素将持续存在。 但 随着客户对台积电的业务需求趋于稳定，目前已经渡过业务周期的底部，业绩将逐步反弹。 ASML ASML 将在 2019 年实现业绩的持续成长，且下半年业绩表现将优于上半年：（ 1）逻辑芯片将是 2019 年主要的成长动能，客户将持续投资先进制程转换和扩产；（ 2）中国市场对于光刻设备需求的稳步提升。 资料来源： SIA、 SEMI、 IDC、公司业绩说明会、招商证券 图 5： 2019 半导体市场增长率预测 资料来源： SIA、 WSTS、招商证券 -4.3%-5.0%-5.0%-1.0%2.6%1.6%6.7%-3.0%2.6%-10.0%-2.0%-12.0%-10.0%-8.0% -6.0% -4.0% -2.0% 0.0% 2.0% 4.0% 6.0% 8.0%USB, 12月Objective Analysis， 12月Morgan Stanley， 1月VLSI Research， 1月Gartner， 1月IC Insights， 1月WSTS， 3月Semiconductor Intelligence， 3月半导体全行业 去除存储器 行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 7 2.3 传统 3C 市场趋于饱和， 5G 或拉动新周期 通信设备、计算机和消费电子为半导体最重要的下游行业。 IDC 数据显示， 2018 年全球半导体下游应用中，通信、计算机和消费电子为最大的 3 个下游产业，占比分别为67%， 16%和 6%。从国内的情况来看，这三个下游行业也是国内集成电路占比最高的领域， 2016 年三者占比总和超过 75%， 2018 年的结构与 16 年类似。 图 6： 2018 年全球半导体下游应用拆分 图 7： 2016 年中国集成电路下游应用 资料来源： Blommberg、 IDC、招商证券 资料来源： SIA、招商证券 智能手机、 PC 行业增速放缓，但仍有庞大存量市场。 20 世纪 80 年代开启的 PC 时代推动半导体行业进入快速发展期，深刻改变了半导体行业的产业链模式。智能手机时代来临后，对半导体产品需求量、技术升级要求更上一层楼，半导体行业进入了智能手机+计算机双驱动的发展模式。从 2012 年开始，全球 PC 销量连续 6 年小幅下滑， 智能手机成为半导体行业发展最大的驱动力，不过 全球智能手机出货量从 近年来 增幅 也 逐年收窄， 2018 年首度出现下滑 。 但是智能手机 和 PC 市场依旧为半导体行业提供了庞大的存量市场，主导地位暂时无可取代。 图 8：全球 PC 销量及增幅（单位：千台） 图 9：全球智能手机出货量及增幅（单位：百万部） 资料来源： Gartner、招商证券 资料来源：赛迪顾问、招商证券 16.2%5.8%3.5%3.6%0.2%66.6%4.0%计算机消费电子工业军事有线通信无线通信汽车31%26%22%13%4% 4% 通信设备计算机消费电子工业控制汽车电子其他-15%-10%-5%0%5%10%15%0100,000200,000300,000400,0002008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018PC出货量 增幅-20%0%20%40%60%80%05001,0001,5002,0002008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018智能手机出货量 增幅行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 8 汽车电子成为新蓝海，有望成为未来半导体应用主要增长点。 随着汽车智能化、车联网、安全汽车和新能源汽车时代的到来，半导体在汽车中的应用原来越多，从之前简单应用于汽车内外饰、 LED 车灯，已转向助力包括安全系统、娱乐信息系统、车内网络、动力系统等汽车其他相关部件发展上，未来汽车半导体市场发展空间还将进一步增加，汽车电子将成为半导体应用的主要增长点。根据中国汽车工业协会等机构发布的数据，到 2020 年全球汽车电子产品市场的产业规模预计将达到 2400 亿美元，其中我国汽车电子市场规模将超过 1058 亿美元。 图 10：全球、中国汽车电子规模及预测（单位：亿美元） 资料来源：前瞻产业研究院、招商证券 5G 赋能 AI 催生新应用，人工智能芯片成长性确定。 5G 网络的高带宽、高速率、低延时和可靠性缓解了人工智能云端计算时数据传输延时的困境，大大提高人工智能实时决策的能力，赋予了人工智能更广阔的的应用场景。相应的，对人工智能核心的底层硬件AI 芯片的算力需求呈现爆炸性增长。 以 AlphaGo 为例，下一盘棋动用了 200 个 GPU和 1000 个 CPU。目前 AI 芯片行业的发展尚处于初级阶段，市场成长空间巨大。根据Allied Market Research 的报告， 2017 年全球机器学习芯片市场规模约 24 亿美元， 2025年这一数字将达到 378 亿美元， CAGR 高达 40.8%。 5G 时代，手机芯片迎来结构性成长机会。 5G 时代，覆盖频带数大幅增加，终端设备中射频前端模块器件数量大幅增加。根据 Skyworks 估算，相较于 4G 手机， 5G 手机所需滤波器数量将从 40 只提升到 50 只，功率放大器数量翻倍，开关数量为之前的 2-3倍，天线数量也会成倍提升。 5G 下全新的网络架构和 Massive MIMO 等关键技术的实现对设备的射频器件性能也提出更高要求。从 4G 到 5G，终端射频系统单价会翻倍增长，射频器件在手机芯片中所占比重和成本 或 将超过 SOC。量价齐升，射频前端芯片市场规模迅速扩张，带来结构性成长机会。半导体市场有望在 5G 的带动下回温，根据SAF 预测，全球半导体营收将在 2020 年恢复， 2018-2023 年复合年增长率（ CAGR）为 2.0%， 2023 年达到 5240 亿美元。 1450 15571674 17861876 19712070 21752285 2400372 430 509579 657723 795 874952 10580500100015002000250030002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020全球 中国行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 9 图 11：全球人工智能芯 片市场规模（亿美元） 图 12：全球半导体市场预测 资料来源： 2016-2017 年中国物联网发展年度报告、招商证券 资料来源： SAF、招商证券 三、产业转移 +自主可控，国产半导体增速领跑 3.1 中国或将承接半导体第三次产业转移 第一次产业转移：家电行业助力，日本半导体迎来繁荣 20 年。 美国是半导体芯片的发源地，美国半导体产业进入成熟阶段后逐渐意识生产环节效率不高，于是把半导体装配产业转移到日本。日本从对半导体的装配开始，逐步学习、消化、创新半导体技术。同时新兴的家电行业拉升了日本国内对半导体的需求，在家电行业的助力下，日本的半导体行业迅速扩张，东芝、索尼等系统厂商快速成长起来。到 20 世纪 80 年代， PC 产业逐渐兴起，带动了 DRAM 的需求，日本凭借其在家电领域技术的积累以及出色的管理能力，快速实现 DRAM 大规模量产，占领市场的主要地位。这次产业转移给日本半导体行业带来了从 20 世纪 70 年代到 90 年代这 20 年的繁荣。 第二次产业转移：技术升级 +产业链分工模式创新，韩国、台湾半导体行业快速成长。20 世纪 90 年代随着 PC 产业不断升级，对 DRAM 存储技术要求也不断提升，而当时经济乏力的日本难以继续对技术升级和晶圆厂建设的投入。韩国借此时机加大资金对DRAM 的研发技术及产量规模持续投入，确立了在 PC 行业端的半导体龙头地位。而台湾则是把握住了美、日半导体的产业由 IDM 模式拆分为 IC 设计公司（ Fabless）和晶圆代工厂（ Foundry）的时机，重点发展 Foundry 产业，在半导体产业链中获得重要位置。由此产 生了半导体的第二次重要转移，即美、日向韩国和台湾转移，同时也造就了三星、海力士、台积电、日月光等大型半导体厂商。 050100150200 全球人工智能芯片市场规模（亿美元 )0100200300400500600 全球半导体市场预测（ 10亿美元）行业研究 敬请阅读末页的重要说明 Page 10 图 13： 两次半导体产业转移 资料来源：招商证券 中国或接过产业接力棒，承接第三次半导体产业转移。 中国是全球最大的电子产品制造基地，随着半导体产业同时迈入后摩尔时代与后 PC 时代，全球半导体市场增速明显放缓，中国已成为带动全球半导体市场增长的主要动力。此外我国在过去的二十多年中，凭借低廉的劳动力成本，获取了部分国外半导体封装、制造等业务，通过不断的技术引进和人才培养，已经完成了半导体产业的原始积累。但是目前国内半导体行业技术积累与国外先进水平差距仍然较大，并不能完全满足国内现阶段的需求，根据 IC Insights的数据， 2017 年我国集成电路自给率仅为 14%，中国本土代工厂的市场份额在 2018年预计仅为 9.2%。下游需求端的强烈爆发叠加国内集成电路自给率不足加速半导体产业向中国 大陆转移，据 SEMI 预估， 2017-2020 年全球 62 座新投产的晶圆厂中有 27座来自中国大陆， 2019 年中国大陆的前端晶圆厂产能将增长至全球半导体晶圆厂 产能的 16， 2020 年达到 20%。 图 14： 2017 年 -2020 年预计投入的新晶圆厂 资料来源： SEMI、招商证券 0246810121416中国 美国 台湾 东南亚 欧洲与中东 日本 韩国2017 2018 2019 2020