【国金证券】电子行业研究：半导体零部件乘风起，国产化率快速提升.pdf

2022-09-27

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一、设备零部件市场碎片化，全球空间接近 500 亿美元

1、半导体设备结构复杂，零部件种类繁多

半导体设备结构复杂、集成度高，设备零部件在价值链上举足轻重。半导体前道制程包括氧化/扩散、光刻、刻蚀、薄膜沉积、过程检测、化学机械抛光、清洗等众多环节，不同类型的设备由不同的子系统构成，对应到零部件，则是具有多品种、小批量等特点。设备公司营业成本中 90%为原材料采购成本，零部件在半导体设备产业链中举足轻重。半导体设备是半导体产业的基石，而半导体设备厂商绝大部分关键核心技术需要以精密零部件作为载体来实现，随着制造工艺的不断提升，下游设备厂及晶圆厂对零部件在材料、结构、工艺、精度、可靠性等方面的要求不断提升。

半导体设备由八大关键子系统组成：气液流量控制系统、真空系统、制程诊断系统、光学系统、电源及气体反应系统、热管理系统、晶圆传送系统及其他关键组件。半导体零部件可大致分为：机械类、电气类、机电一体类、气/液/真空系统类、仪器仪表类、光学类等。

以光刻机为例，光刻机主要构成包括和光学相关的模块（光源系统、透镜系统、浸没系统等）以及和运动相关的（晶圆工作台、晶圆传输系统、圆模板工作台、掩膜版传输系统），此外还有维持内部工作环境的环境电气支持系统等。

按照主流的零部件划分方式，半导体零部件可以划分为机械类、电器类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、仪器仪表类、光学类和其他零部件。机械类（金属/非金属的结构件）、机电一体类（机械手等）用于所有设备，一些光学类的零部件主要用于光刻机以及过程控制设备，另有一些真空类泵阀主要用于刻蚀、薄膜沉积等干法设备、液体管路等气动液压系统零部件主要用于清洗机等湿法设备。因此，不同种设备零部件各有侧重，零部件市场呈现碎片化的特点。

2、半导体设备零部件全球市场空间接近 500 亿美元

半导体设备市场 2022 年增长 15%。根据 SEMI 统计，全球半导体设备销售规模从 2010 年 395 亿美元增长到 2021 年的 1026 亿美元，其中中国大陆市场 296 亿美元。SEMI预计到 2022 年将进一步增长 15%至 1175 亿美元。

零部件持续紧缺，设备以及零部件的交期均延长。半导体零部件的短缺限制了设备公司大规模扩产，产品交付期延长。从 2021 年下半年开始，国际龙头 AMAT、Lam Research、ASML 等均在法说会上表示半导体零部件短缺是公司上游供应的关键问题，对向客户及时交货构成了挑战，我们认为此次短缺同时也为零部件国产化加速提供了机遇。据 ETNews 二季度报道，半导体核心部件的交货期为 6 个月以上，之前的交货期通常仅为 2-3 个月，来自美国、日本和德国的零部件交货时间显著增加，主要短缺的产品有高级传感器、精密温度计、MCU 和电力线通信（PLC）设备。由于半导体零部件的持续性短缺，部分相关零部件厂商京瓷、Edwards 等均有扩产计划，将有助于缓解半导体零部件短缺问题。ASML 预测 2023 年半导体零部件的短缺将有所缓解。

2021 年大陆半导体前道设备厂商北方华创、中微公司、拓荆科技、华海清科、芯源微、盛美上海、中科飞测毛利率均值为 42%，同时以上大陆半导体设备厂商直接材料费用占营业成本比例平均值为 90%。结合起来测算，半导体零部件占半导体设备市场规模的比例估计在 50%，而 2021 年前道晶圆制造设备规模约为 875 亿美元，因此对应半导体零部件市场规模预计 430 亿美元以上，中国大陆市场约为 850 亿元人民币。

此外，设备零部件除了直接对设备厂的供应外，在晶圆厂方面，据芯谋研究口径，2020 年中国大陆晶圆线 8 英寸和 12 英寸前道设备零部件采购金额超过 10 亿美元。因为晶圆厂设备零部件和材料一样也具有耗材属性，按照 2020 年中国大陆半导体材料占全球 18%来估算，预计全球晶圆厂对前道设备零部件采购金额约为 56 亿美元。2021 年增长 16%，预计全球市场约为 65 亿美元，中国大陆市场约为 85 亿元人民币。

结合设备厂及晶圆厂采购金额，我们保守测算全球半导体零部件市场规模预计接近 500 亿美元，中国大陆市场超过 900 亿元人民币。

根据国产设备厂商披露的采购零部件类型比例，例如拓荆科技主要产品为干法设备，其机械类+机电一体类零部件占比分别达到 41%，电气类占比也较高达到 27%；而华海清科的主业 CMP 设备为湿法设备没有真空反应腔，没有气体反应的设备，零部件成本中机械零部件的占比往往较高，华海清科 2021 年采购额中，机械标准件+加工件占比高达 67%。

晶圆厂采购结构方面，从芯谋研究统计数据来看，大陆晶圆厂采购零部件中金额占比较大的主要有石英件（Quartz）、射频电源（RF Generator）、各种泵（Pump）等，占比在 10%及以上，此外还有各种阀门（Valve）、吸盘（Chuck）、反应腔喷淋头（Shower Head）、边缘环（Edge Ring）等零部件。

二、零部件国产化持续提升

1、零部件行业市场集中度低，美日欧公司为主

因为半导体设备本身结构复杂，导致精密零部件制造工序繁琐，品类管理难度大，不同零部件之间存在着一定的差异性和技术壁垒，因此行业内多数企业只专注于个别生产工艺，或专注于特定精密零部件产品，整体行业相对分散。根据 VLSI 的数据，2020 年全球半导体零部件领军供应商前十中，包括蔡司 ZEISS（光学镜头），MKS 仪器（MFC、射频电源、真空产品），爱德华 Edwards（真空泵），Advanced Energy（射频电源），Horiba （MFC），VAT（真空阀件），Ichor（模块化气体输送系统以及其他组件）， Ultra Clean Tech（密封系统）等。龙头厂商收入体量大多在几亿美元到十几亿美元的体量，2020 年全球前十公司营收规模约为 80 亿美元，CR10 低于 20%。

对比海外龙头，国产设备零部件中电子/机械类产品的精度较低、材料加工工艺要求不达标。零部件中比较复杂的电子和机械产品，开发技术难度较大，精度要求高。例如 RF generator 直接关系到腔体中的等离子体浓度和均匀度，是 Etch、PECVD 等重要机台最关键的零部件之一，而国产 RF generator 主要的技术问题在于电源电压和频率等参数尚不够稳定，较 Advanced Energy 等国外企业有一定差距。此外，中国厂商强于机加工和成型，但往往无法解决材料和表面处理问题，因此发展受到基础的制约。

根据芯谋研究，国内晶圆制造厂商采购的设备零部件中国产化率超过 10% 的有 Quartz 成品、Shower head、Edge ring 等少数几类，其余的国产化程度都比较低，特别是 Valve、Gauge、O-ring 等几乎完全依赖进口。目前我国半导体零部件产业尚处于起步期，核心零部件仍然依赖进口。根据芯谋研究，目前石英、喷淋头、边缘环等零部件国产化率达到 10%以上，射频发生器、MFC、机械臂等零部件的国产化率在 1%-5%，而阀门、静电吸盘、测量仪表等零部件的国产化率不足 1%。

2、国内设备厂商的零部件国产化率进入加速提升阶段

随着下游晶圆制造厂及设备厂商迎来高速发展期，且在外部环境不确定背景下各环节自主可控进程加速，零部件环节已在 2021 年开启替代元年，我们判断未来三年正是替代高峰期。在一些细分品类实现技术和客户突破的优质厂商，订单和业绩有望加速释放。

国产设备厂商在快速推进供应链国产化。

根据中微公司 2022 年报：公司主要刻蚀设备的国产化率快速提升，CCP 刻蚀机零部件国产化比例达到 61.5%，ICP 达到 59%，美国供应商占比约为 9%和 13%左右。

根据华海清科招股书：公司进口原材料占原材料采购总额的比例约为 50% 左右，主要为标准化、非垄断型的通用零部件，大部分为非半导体专用，产地分别为日本、德国和美国等，其中采购产地为美国的零部件占比约 10%。

根据屹唐股份招股书：公司预计将于 2021 年下半年完成干法去胶设备主要机型的关键本土备选零部件内部认证，2022 年分阶段实现国产零部件量产导入。同样干法刻蚀设备备选供应商原材料覆盖程度预计可达到较高比例。快速热处理设备主要机型的相关原材料供应主要来源于德国，供应链本土化工作于 2021 年下半年正式启动，预计于 2023 年之前完成。

针对不同类型的零部件，技术难点各不相同，国产化率差异大。机械类零部件应用最广，市场份额最大，目前主要产品技术已经实现突破和国产替代，先进制程相关难突破。机电一体类和气液传输/真空系统零部件同样品类繁多，国内部分产品已实现技术突破，但产品稳定性和一致性与国外有差距。技术难度相对比较高的为电气类、仪器仪表类、光学类零部件，国内企业的电气类核心模块（射频电源等）少量应用于国内半导体设备厂商，主要应用于光伏、LED 等泛半导体设备，国产化率低，高端产品尚未国产化；仪器仪表类对测量精度要求高，国内企业通过收购进入国际半导体设备厂商，自研产品少量用于国内设备厂商，国产化率低，高端产品尚未国产化；光学类零部件对光学性能要求极高，由于光刻设备国际市场高度垄断，高端产品一家独大，国内光刻设备尚在发展，相应配套光学零部件国产化率低。

三、国产设备厂商快速突破

1、富创精密：专注精密制造，深耕半导体设备零部件

富创精密是国内半导体设备精密零部件的领军企业，也是全球为数不多的能够量产应用于 7nm 工艺制程半导体设备的精密零部件制造商。公司主要产品包括工艺零部件、结构零部件、模组产品和气体管路四大类。公司代表性工艺零部件包括腔体（按使用功能分为过渡腔、传输腔和反应腔）、内衬和匀气盘，结构零部件一般起连接、支撑和冷却等作用，对平面度和平行度有较高的要求，工艺与结构零部件一样需要具备高洁净、强耐腐蚀能力和耐击穿电压等性能。

2019-2021 年，公司营业收入分别为 2.5/4.8/8.4 亿元，3 年复合增长率为 82%，2021 年公司毛利率/净利率分别达到 32%/14%。2021 年公司主营业务收入 60%来源于大陆以外地区，主要销往国际半导体设备厂商在北美和亚洲的组装工厂，而随着国内半导体设备厂商崛起，2019-2021 年公司大陆地区销售收入占比由 15%提升至 39%。

公司目前下游客户包括国内外半导体设备龙头，A、东京电子、HITACHI High-Tech 、ASMI，也包括国内北方华创、屹唐股份、中微公司、拓荆科技、华海清科、芯源微、中科信装备、凯世通等。

2、江丰电子：半导体靶材龙头，关键零部件加速放量

江丰电子为国内半导体靶材龙头，半导体设备零部件 2021 年起开始快速放量。公司新开发的各种精密零部件产品主要包括传输腔体、反应腔体、膛体、圆环类组件、保护盘体、冷却盘体、喷淋头等已经在多家国内半导体设备及芯片制造头部企业实现批量交货，同时战略布局了国内紧缺、受国外控制的高纯硅、石英和陶瓷等半导体零部件，广泛应用于 PVD、CVD、刻蚀机等半导体设备机台。

2021 年江丰电子零部件销售额 1.84 亿元，同比增长 240%，2022H1 则达到 1.8 亿元，同比增长 150%。公司在宁波余姚、上海奉贤、沈阳沈北三地建成零部件生产基地，并与国内半导体设备龙头北方华创、拓荆科技、芯源微、上海盛美、上海微电子、屹唐科技等多家厂商形成战略合作。

3、新莱应材：半导体管阀核心零部件供应商

新莱应材于 1991 年在中国台湾成立，于 1995 年组建真空电子部门，于 2000 年将总部迁至江苏昆山。公司目前主要业务包括用于泛半导体领域的高纯及超高纯应用材料，用于食品安全和生物医药领域的洁净应用材料等，主营产品为真空室（腔体）、泵、阀、法兰、管道和管件等，属于高洁净流体管路系统和超高真空系统之关键组件。

公司泛半导体领域产品覆盖半导体设备的真空系统和气体管路系统，受益于半导体国产化趋势，公司泛半导体板块业务快速增长，营业收入从 17 年的 2.7 亿增长到 2021 年的 5.3 亿，2022 年上半年公司泛半导体业务实现收入 3.17 亿元，同比增长 62%。

下游客户方面，世界顶级半导体制造设备企业 AMAT 加大半导体产品的合作，中国领先的存储器芯片设计与制造公司长江存储、合肥长鑫等在高端真空阀门等产品方面也有深入合作，气体管道及气体控制元件也在深入国产替代化，与中国国内最大的半导体设备供应商北方华创在半导体领域展开全面合作。

4、正帆科技：设备+材料+系统布局，切入 Gas Box 供应

正帆科技致力于为泛半导体、光纤通信、医药制造等行业客户提供工艺介质和工艺环境综合解决方案。主营业务包括气体化学品供应系统的设计、生产、安装及配套服务；高纯特种气体的生产、销售；洁净厂房配套系统的设计、施工。依托于现有的 CAPEX 业务，公司积极开拓 OPEX 业务，巩固拓展半导体设备配套领域、电子大宗气体以及制药系统生物反应器和分立纯化设备等应用。公司拥有关键设备、核心材料和专业服务三位一体的综合解决方案，助力泛半导体和生物医药行业关键系统国产化。

电子工艺设备的主要产品包括特气柜、化学品中央供应柜、分流箱、化学品稀释混配单元、液态源输送设备，以及用于半导体工艺设备的流体输送系统/设备（Gas Box）等。Gas Box 是一种在半导体工艺设备侧的模组化气体供应系统，也是核心零部件之一，定制化程度高、工艺难度高。公司的设备配套业务从厂务端延伸到设备端，为泛半导体行业客户提供 Gas Box的委托加工或委托设计加工服务。

除了提供工艺介质供应所需的设备及系统以外，正帆科技还向下游客户销售特种气体为主的工艺介质。高纯特种气体是泛半导体领域加工制造过程中的关键材料，其质量直接影响电子器件的良率和性能。目前，正帆科技已具备合成、提纯、混配、充装、分析与检测等工艺能力，并经上述环节的组合开展生产活动，主要产品包括砷烷、磷烷、硅烷、混合气体。

22H1 公司实现营收 9.43 亿元，同比增长 20%。从收入结构上看，泛半导体业务占比较高，2021 年泛半导体业务营收 14.33 亿元，收入占比 78%。公司毛利率稳定在 26%附近，归母净利润在 22H1 略有下滑，主要因为公司股权激励计划产生较高的股份支付费用。

正帆科技在泛半导体、光纤通信、医药制造等领域均积累了强大的客户资源，客户包括中芯国际、京东方、三安光电、恒瑞医药等国内知名客户以及 SK 海力士、德州仪器等国际品牌客户。

5、华亚智能：定制化精密加工，金属结构件订单饱满

华亚智能主营专业领域的精密金属制造服务，专注于向国内外领先的高端设备制造商提供“小批量、多品种、工艺复杂、精密度高”的定制化精密金属制造服务。公司的主要产品为各类精密金属结构件，属工业中间产品，主要应用于供应给半导体设备领域，和新能源及电力设备、通用设备、轨道交通设备、医疗器械等其他领域的客户。半导体设备领域，公司主要产品为：应用于晶圆刻蚀气体输送中心、晶圆（清洗、沉积）控制平台、晶圆成膜（PECVD）设备气体输送平台等半导体设备的金属结构件。

公司半导体设备领域直接客户为：超科林、ICHOR、捷普、依工电子等半导体设备部件制造商；间接客户为： AMAT、Lam Research， Rudolph Technologies 和国内中微公司等设备制造商。2020 年前五大客户收入合计占比 60%，其中超科林、ICHOR、捷普合计占比 43.5%，若仅看半导体设备领域，则前三大客户 2020 年在该领域收入占比高达 89%。

公司营收持续增长， 2021 年公司营业收入达 5.3 亿元，同比增长 44%；归属于母公司股东的净利润 1.1 亿元，同比增长 55%。公司收入和规模和业绩的高速增长主要得益于公司客户数量及产品种类的持续拓展，公司近年持续拓展新产品新客户，目前部分产品已经进入试样或小批量试制阶段，未来有望实现批量销售，随着公司募投项目顺利实施，预计仍将保持快速增长。

6、万业企业（compart system）：气体输送系统精密零部件龙头

Compart Systems 是全球领先的半导体气体输送系统领域精密零组件及流量控制解决方案供应商。2020 年 12 月，万业企业领以浙江镨芯（万业企业子公司，Compart 的控股母公司）和镨芯控股为主体收购 Compart 的 100%股权，并成为其第一大股东，目前持股 30%。收购完成后 Compart 有望快速导入国内半导体设备厂商的供应链，填补了国内相关供应链的空白领域。

CompartSystems 主要产品包括 BTP（Built To Print）组件、装配件、密封件、气棒总成、气体流量控制器（MFC）、焊接件等，产品用于集成电路制造工艺中氧化/扩散、蚀刻和沉积等设备所需的精确气体输送系统，是全球少数可完成该领域零组件精密加工全部环节的公司。2021 年上半年， CompartSystems 的相关产业也打入国内集成电路设备公司供应链。

2017-2019 年，Compart Systems 实现营业收入 0.96/0.82/0.75 亿美元，其中公司 2018、2019 年净利润为负，2020 年公司转亏为盈。2021 年浙江镨芯营业收入 9.20 亿元，净利润 1.01 亿元。2021 年 6 月浙江镨芯与海宁签约启动 Compart 制造中心项目，总投资约 30 亿元，建设制造基地和研发中心，投产后每年可实现营收约 15 亿元。项目落成后将加速推进半导体核心零部件的国产化进程。

四、投资分析

内资晶圆厂持续扩产，中芯国际、国内存储厂及自主可控产线持续投入，中芯国际逆周期投资加码，我们测算 2022-23 年内资晶圆厂资本开支增长 25%/15%，叠加国产替代加速，国产设备厂商的订单、营收快速增长，同时规模效应下归母净利润有望保持更高增速。半导体零部件在产业链内举足轻重，全球接近 500 亿美元的市场空间。零部件细分品类众多，单一产品市场规模较小，细分品类市场由少数龙头主导、整体格局相对分散，国际大厂往往会跨行业/多品类布局。

零部件环节的自主可控需求日益强烈，国内国产供应商不断涌现：富创精密（金属加工件和气体模组）、江丰电子（金属加工件）、新莱应材（真空与气体管阀零部件）、正帆科技（厂务设备和 Gas Box）、华亚智能（精密结构件）、万业企业（参股气体零部件龙头 Compart）、英杰电气（射频电源）、汉钟精机（真空泵）、神工股份（硅部件）、华卓精科（精密测控系统）等。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）