半导体设备限制加紧，国产设备替代加速 投研报告

德邦证券近日发布半导体行业点评：半导体设备限制加紧，国产设备替代加速。

以下为研究报告摘要：

美国施压日本、荷兰，海外半导体设备龙头股价纷纷下挫。据彭博社7月17日报道，美国正在向日本和荷兰施压，称如果东京电子和阿斯麦等公司继续向中国提供先进半导体技术，美国将考虑采取最严厉的贸易限制措施。当日，日系半导体设备厂商东京电子股价下跌7.46%，SCREEN股价下跌6.48%，荷兰光刻机厂商阿斯麦股价下跌12.74%，美股半导体设备公司应用材料、泛林半导体、科磊等股价也均下跌10%左右。

日系半导体设备订单创新高，国内对海外半导体设备依赖度依然较高。根据SEAJ，5月日本半导体设备订单达到4006.5亿日元，同比增长27.0%，环比增长3.0%，同比增速持续增长，日本半导体设备订单同比高增除了下游需求有所恢复以外，中国大陆晶圆厂进口美系设备后转单到日系厂商预计也是原因之一。日本设备龙头东京电子2024财年来自中国大陆的销售额达到8133亿日元，相比2023年财年的4967亿日元同比增长63.74%。根据SEMI，2023年全球半导体设备市场规模同比下滑1%，而中国大陆半导体设备市场规模同比大涨29%，带动各家设备龙头来自中国大陆的营收占比迅速提升，也侧面反映出国内对海外半导体设备的依赖程度依然很高。

限制政策有望带动国产设备加速发展。从日系厂商来看，1）东京电子是日本第一大设备厂商，产品种类多样，其涂胶显影设备全球份额最高（90%），其次是CVD（40%）、氧化/扩散设备（40%）、清洗设备（22%）、刻蚀设备（22%）、ALD设备（16%）；2）SCREEN是日本第二大设备厂商（按2023财年收入口径），主要设备是单片和槽式为主的清洗设备。3）其他厂商如爱德万、DISCO、Ebara、日立高科、KE等也在测试机、减薄机、CMP、量检测设备和炉管设备上较有竞争优势。如果日系半导体设备进口受到限制，国内半导体设备替代进程有望进一步加速，其中此前日系设备份额较高的环节（比如涂胶显影设备等）预计最为受益。

国内半导体设备公司预计今年订单良好，成长性凸显。受下游晶圆厂扩产带动，今年国内设备公司发货及生产量等指标高增，预计设备公司今年新签订单情况良好。1）从存货和发出商品的角度来看，北方华创、中微公司、拓荆科技等设备厂商24Q1存货环比均有较大增长；2）从生产量角度来看，拓荆科技、中微公司等均表示24Q1公司设备市场量显著提升。今年新签订单增长有望带动设备公司24/25年业绩高确定性成长。

建议关注：我们认为当前半导体设备板块整体估值较低，订单等基本面情况较好，相关半导体设备限制政策对板块基本面和情绪都有利好。建议关注：①涂胶显影设备：芯源微；②刻蚀设备：北方华创、中微公司；③薄膜沉积：北方华创、拓荆科技、微导纳米；④CMP设备：华海清科；⑤清洗设备：盛美上海；⑥量测检测设备：中科飞测、精测电子。

风险提示：下游需求不及预期风险；行业格局恶化风险；新品进展不及预期风险（德邦证券 陈蓉芳,陈瑜熙 ）

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刻蚀设备：仅次于光刻机的半导体制造核心工艺 迎国产爆发机遇？丨黄金眼

作为半导体制造三大核心工艺之一的刻蚀设备，其价值量占比达到了22%，是重要性仅次于光刻机的半导体设备，正迎市场增长和国产化双机遇共振。

什么是刻蚀设备？

集成电路制造经历上百道工艺，光刻、刻蚀、薄膜沉积是三大关键设备，价值占比达60%以上。国际最先进芯片产线需要百亿美元投资，70%以上用于购买设备，单条线需要十大类设备，170多种细分设备，合计约3000多台各种类型的设备，其中光刻、刻蚀、薄膜沉积价值量最大，占比分别为17%、22%、22%。刻蚀设备是重要性仅次于光刻机的半导体设备。

刻蚀设备结构解析 资料来源：四十八所

半导体制作过程中，薄膜沉积工艺是在晶圆上沉积一层待处理的薄膜，匀胶工艺把光刻胶涂抹在薄膜上，光刻和显影工艺把光罩上的图形转移到光刻胶，而刻蚀工艺是把光刻胶上图形转移到薄膜，去除光刻胶后，即完成图形从光罩到晶圆的转移。刻蚀利用化学或者物理的方法将晶圆表面附着的不必要的材质进行去除的过程，根据被刻蚀材料的不同，刻蚀可分为介质刻蚀、硅刻蚀、金属刻蚀。根据产生等离子体方法的不同，分为电容性等离子体刻蚀（CCP）和电感性等离子体刻蚀（ICP）。

资料来源：中微公司招股说明书

其中CCP刻蚀主要是介质刻蚀，即高能离子在较硬的介质材料上刻蚀高深宽比的深孔、深沟等微观结构；而ICP刻蚀主要是硅刻蚀和金属刻蚀，即以较低的离子能量和极均匀的离子浓度刻蚀较软的和较薄的材料。

ICP、CCP在整个刻蚀设备市场占比接近，据Gartner数据显示，2022年ICP、CCP占刻蚀设备市场分别为47.9%、47.5%，二者合计占比约95%，几乎占据了整个刻蚀设备市场全部份额。

来源：Gartner,中微公司

当下有什么值得关注的点？

首先是逻辑芯片不断突破，先进工艺刻蚀次数也不断提升,对刻蚀设备的数量和质量提出了更高的要求。

更小的制程是集成电路研发生产的不懈追求，工艺越先进，晶体管栅极宽度纳米数越小，芯片的性能也将随之提升。当前国际上高端量产芯片从7nm向5nm、3nm甚至更小的尺寸发展，其核心工艺必须借助刻蚀机的多次刻蚀来实现。据国际半导体产业协会测算，一片7nm集成电路所经历刻蚀工艺140次，较28nm生产所需的40次增加2.5倍。此外，更多的步骤、更小的尺寸以及不同的材料对刻蚀机的数量、精度、重复性等都提出更高的要求。

不同制程集成电路所需刻蚀工艺数量（次）资料来源：国际半导体产业协会，华经产业研究院

对于中国大陆逻辑电路制造而言，先进制程的主流工艺是FinFET工艺，受制于部分设备能力，国内先进制程的发展目前还需要依赖多重曝光实现更小的尺寸，使得刻蚀技术及相关设备的需求数量和重要性进一步提升。除此之外基于金属硬掩模的双大马士革等工艺也提高了刻蚀的难度，相应的刻蚀机制造的难度也随之增加。

同时，3DNAND存储芯片堆叠层数不断增长，涉及的刻蚀步骤繁多，对设备的性能及数量都提出需求。

基于NAND闪存芯片的产品能够快速处理数据，是当今存储卡、USB、固态硬盘等数字数据存储方式背后的核心元件。当下主流的3DNAND存储是在垂直层面上增加存储单元，从而倍数扩张晶圆上的单元数量，增大存储容量。

3DNAND的构建极大程度上依赖沉积和刻蚀工艺，无论是已经投入量产的64层和128层，还是正在研发中的超300层3DNAND，都是增加了堆叠的层数，这对刻蚀设备的深宽比提出了要求。

此外在现有技术下，堆叠层数越高，重复工艺次数越多，沟道孔洞等非重复性节点单次操作耗时更长，导致部分加工节点对刻蚀设备的需求可随堆叠层数的增加而同比例增长。3DNAND的技术发展将为刻蚀设备的需求带来新的增长动力。

在新的自主可控背景下，国产设备在内资晶圆厂的渗透率正在快速提升，目前替代空间巨大。

刻蚀设备市场格局高度集中，海外三大厂商寡头垄断，占据总市场份额的90%。根据华经情报研究院，2022年刻蚀龙头LamResearch（LRCX、泛林半导体）市场份额占比46.7%。就我国本土市场而言，据智研咨询统计，现阶段中国刻蚀设备国产化率约在20%左右。海外厂商普遍成立时间较早，在技术经验、客户资源、生态体系等方面均有较深积累，国产厂商均在2000年后成立，且主要客户均为国内晶圆厂，经验资源仍然欠缺。

不过根据中国海关进口数据显示，2017年以来，刻蚀机进口数量在2021年达到巅峰，2022年受到行业周期以及相关出口禁令的影响出现下滑，同时也反映了国产刻蚀设备逐渐满足我国晶圆厂的生产需求，在出厂数量和技术水平上均有所提升。2023年下半年进口数量未见明显增加但单机价格呈现翻倍的增长，机构判断进口设备多集中在一些高技术壁垒高价值量的工艺环节。

并且，已经有不少国产企业在技术、订单方面有较为明显的突破。

例如，3DNAND工艺中最困难环节的高深宽比刻蚀领域，中微公司就自主开发了极高深比刻蚀机，该设备用400KHz取代2MHz作为偏压射频源，以获得更高的离子入射能量和准直性，使得深孔及深槽刻蚀关键尺寸的大小符合规格。在3DNAND芯片制造环节，公司的等离子体刻蚀设备可应用于64层和128层的量产，同时公司根据存储器厂商的需求正在开发新一代设备，以满足极高深宽比的刻蚀设备和工艺。

而应用于CVD薄膜沉积、刻蚀等核心环节的半导体工艺控制核心射频电源领域，国内厂商英杰电气、恒运昌、北广科技与下游设备厂（中微股份、拓荆科技、北方华创等）共同成长，在射频电源产品供应方面已实现批量订单突破。

其中英杰电气应用于半导体设备的射频电源已实现批量订单（截至2023年11月29日，已突破9000万元订单），正呈现逐渐增量的趋势。恒运昌2019年底公司与沈阳拓荆科技有限公司正式签署了战略合作备忘录。2022年6月17日，拓荆科技以自有资金人民币2000万元向恒运昌增资并参股恒运昌，增资后持有其3.51%的股份。在PECVD射频电源领域持续突破。北方微电子2020年公司以6397万人民币收购北广科技射频应用技术相关资产，提高在射频电源细分领域的核心竞争力。

市场空间有多大？

半导体行业虽具有一定的周期性，但整体仍呈现快速增长态势，以AI和5G为代表的技术创新将带来新需求，为半导体行业带来新的增长动力。

2023年12月12日SEMI发布了《年终总半导体设备预测报告》指出，半导体制造设备全球总销售额预计将在2023年达到1000亿美元，比2022年收缩6%。预计半导体制造设备将在2024年恢复增长，在前端和后端市场的推动下，2025年的销售额预计将达到1240亿美元的新高。

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