| 自主設備與材料市場(chǎng)增長(cháng)迅速，前途光明
2022年全球純晶圓代工產(chǎn)業(yè)營(yíng)收為1181億美元，同比增長(cháng)31%，預計2026年營(yíng)收將達1696億美元，年復合增長(cháng)率為9.4%。晶圓制造持續擴張使得設備和材料首先受益，下文用具體數據盤(pán)點(diǎn)自主設備與材料的現狀與難點(diǎn)。
晶圓代工行業(yè)的格局和趨勢（一）晶圓代工行業(yè)格局1.全球晶圓代工行業(yè)格局一是全球晶圓代工整體呈現“一超多強”的競爭格局。“一超”是臺積電，“多強”主要包括三星電子、聯(lián)電等公司。據統計，2022年全球晶圓代工行業(yè)集中度高，僅臺積電一家公司營(yíng)收占比高達53%，排名第二的三星電子營(yíng)收占比為16%，前10中7家公司的市場(chǎng)占比為個(gè)位數。二是5nm及以下先進(jìn)制程僅少數頭部企業(yè)掌握，內資頂級代工企業(yè)處于14nm工藝到7nm工藝演進(jìn)中。集成電路制造行業(yè)一個(gè)典型的特點(diǎn)就是先進(jìn)技術(shù)節點(diǎn)工藝制程掌握在少數幾個(gè)公司手中，130nm技術(shù)全球有近30個(gè)公司可以量產(chǎn)，但是到了14nm技術(shù)僅掌握在6個(gè)公司手上，預計未來(lái)2年內5nm技術(shù)水平只有三星、臺積電、英特爾三家有能力實(shí)現量產(chǎn)。圖1:全球掌握32nm及以下制程工藝廠(chǎng)商
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三是從產(chǎn)能節點(diǎn)來(lái)看占比較大的制程節點(diǎn)集中在180nm-28nm，5nm以下先進(jìn)制程產(chǎn)能逐年上漲。據統計，2022年5nm以下先進(jìn)制程產(chǎn)出332.6萬(wàn)片/年，較2021年上漲58.7%。其余各節點(diǎn)占比相對保持穩定，占比較大的制程節點(diǎn)集中在180nm~28nm區間，28nm節點(diǎn)產(chǎn)能2022年占比10%。2.晶圓代工行業(yè)的市場(chǎng)趨勢全球晶圓代工市場(chǎng)將保持持續增長(cháng)。據統計，全球純晶圓代工營(yíng)收從2019年的570億美元增長(cháng)到2022年的1181億美元，年復合增長(cháng)率為27.5%。隨著(zhù)半導體芯片持續滲透到社會(huì )中的各個(gè)領(lǐng)域，晶圓代工行業(yè)也將隨之受益。據統計，到2026年全球純晶圓代工營(yíng)收將達到1696億美元，相對2019年的570億美元年復合增長(cháng)率達16.9%，但近年受終端市場(chǎng)需求疲軟的影響，增長(cháng)率有所下降，2023年預計增長(cháng)率減緩到5%左右。圖2:全球純晶圓代工行業(yè)市場(chǎng)趨勢（單位：十億美元）
數據來(lái)源：芯謀研究、策源資本整理3.晶圓代工行業(yè)的技術(shù)趨勢一是以邏輯工藝演進(jìn)為代表的先進(jìn)工藝方向。目前已經(jīng)演進(jìn)到了3nm節點(diǎn)。據報道，2023年9月，蘋(píng)果公司發(fā)布了全球首款3nm工藝生產(chǎn)的芯片A17 Pro，未來(lái)幾年，先進(jìn)工藝仍將持續演進(jìn)。圖3:晶圓制造工藝技術(shù)演進(jìn)趨勢
數據來(lái)源：ITRS，芯謀研究、策源資本整理二是以功率、模擬、射頻、嵌入式存儲等為代表的特色工藝方向。在特色工藝領(lǐng)域，主要包括模擬BCD、射頻（RF）、高壓（HV）、傳感器/執行器（Sensor/Actuator）、分立器件、硅光等多種工藝技術(shù)。雖然特色工藝向下演進(jìn)速度較慢，但多種工藝技術(shù)已有明顯進(jìn)展。目前大量的功率IC都在90nm工藝以上節點(diǎn)生產(chǎn)，即在8英寸或更小尺寸晶圓產(chǎn)線(xiàn)量產(chǎn)，但最先進(jìn)的BCD工藝已經(jīng)演進(jìn)到40nm節點(diǎn)，即在12英寸晶圓產(chǎn)線(xiàn)量產(chǎn)。（二）中國大陸晶圓代工行業(yè)現狀1.內資晶圓代工行業(yè)現狀一是中國內資晶圓代工企業(yè)營(yíng)收占全球比重不到10%，但近年持續保持高位增長(cháng)。據CSIA數據，2022年中國大陸內資晶圓代工企業(yè)產(chǎn)業(yè)規模1035.8億元，較2021年上漲47.5%，2017-2022年復合增長(cháng)率為21.4%。中芯國際、華虹集團、晶合集成三家占據了中國內資企業(yè)70%以上的代工市場(chǎng)份額，其中中芯國際營(yíng)收占比接近50%。但在全球競爭格局中仍然偏弱，據統計，全球前十大晶圓代工企業(yè)中，中國大陸內資晶圓代工企業(yè)營(yíng)收占比僅為8.3%，不足臺積電的1/6。二是當前內資晶圓代工企業(yè)產(chǎn)能與中國半導體產(chǎn)業(yè)規模不匹配，有望通過(guò)提升技術(shù)和擴大產(chǎn)能進(jìn)一步增加市場(chǎng)份額。據中國海關(guān)數據，2022年中國集成電路進(jìn)口總金額為27,662億元，出口總金額為10,254億元，凈進(jìn)口總金額高達17,408億元，約合2,504億美元。參考世界半導體芯片貿易組織（WSTS）的統計數據，2022年全球半導體芯片營(yíng)收為5,740億美元，2022年中國集成電路凈進(jìn)口總金額占全球半導體芯片營(yíng)收的43.6%，而中國大陸內資晶圓代工企業(yè)營(yíng)收不足全球份額的10%，處于失衡狀態(tài)。內資晶圓代工企業(yè)有望通過(guò)提升技術(shù)和擴大產(chǎn)能進(jìn)一步增加市場(chǎng)份額。2.中國大陸晶圓代工行業(yè)地域分布特點(diǎn)中國大陸晶圓代工企業(yè)呈現東部地區強，中西部初步發(fā)展的態(tài)勢。中國大陸晶圓代工企業(yè)主要分布在長(cháng)三角、京津地區，北京、上海、江蘇三省市晶圓（6/8/12英寸均折算為8英寸）實(shí)際產(chǎn)能占大陸總產(chǎn)能的61%，下圖展示了各?。ê陛犑校┚A代工廠(chǎng)當前產(chǎn)能和規劃產(chǎn)能情況。圖4:大陸主要省份晶圓代工產(chǎn)能情況（折算為8英寸晶圓）
數據來(lái)源：芯謀研究、策源資本整理（三）晶圓代工在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的價(jià)值1.晶圓代工在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中的地位晶圓制造產(chǎn)業(yè)在集成電路產(chǎn)業(yè)中起著(zhù)承前啟后的作用，是整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)的平臺和核心，而晶圓代工又是晶圓制造的主要存在形式。晶圓代工企業(yè)為芯片設計公司提供制造服務(wù)，同時(shí)生產(chǎn)出來(lái)的晶圓通過(guò)封裝測試，成為最終可以銷(xiāo)售的半導體芯片。另外晶圓制造又是上游設備、材料、EDA/IP的需求方和試驗方。晶圓制造產(chǎn)業(yè)是集成電路產(chǎn)業(yè)生態(tài)的支撐核心，也是支持一個(gè)地區集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的基石。圖5:集成電路產(chǎn)業(yè)鏈結構圖
數據來(lái)源：中信證券，芯謀研究、策源資本整理2.國內晶圓代工行業(yè)的產(chǎn)業(yè)機會(huì )首先，晶圓代工是芯片產(chǎn)業(yè)基石，技術(shù)壁壘和附加值高，且發(fā)展依賴(lài)巨額資本開(kāi)支。晶圓代工是芯片產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)密集度和資本密集度最高的領(lǐng)域，是典型的重資產(chǎn)領(lǐng)域，發(fā)展依賴(lài)資本開(kāi)支推動(dòng)。2022年全球晶圓代工龍頭臺積電全球份額53%，凈利率高達45%。預計2023年資本開(kāi)支將達400億美元，是大陸晶圓代工龍頭中芯國際的8倍。其次，晶圓代工在國內半導體行業(yè)中相對偏弱，近年在政策和市場(chǎng)的雙重推動(dòng)下，國內晶圓代工行業(yè)投資強勁增長(cháng)。根據集成電路強國產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗來(lái)看，IC設計、IC制造和IC封測三個(gè)環(huán)節的產(chǎn)值比一般為3:4:3，2022年國內三個(gè)環(huán)節的產(chǎn)值比約為3：3：4，IC制造環(huán)節產(chǎn)值較低，因此晶圓代工行業(yè)也在國家政策和市場(chǎng)需求的雙重推動(dòng)下，持續高投入。最后，從產(chǎn)業(yè)機會(huì )看，晶圓代工投資超萬(wàn)億，設備商與材料商將顯著(zhù)受益。據估算，國內晶圓產(chǎn)線(xiàn)投資中土地和廠(chǎng)房占10%，半導體制程設備占70%，人才和專(zhuān)利占20%。半導體制造中所涉及的核心如擴散設備、薄膜沉積設備、光刻設備、刻蝕設備、離子注入設備、外觀(guān)檢測設備、拋光設備、清洗設備投資額占生產(chǎn)設備比例為1%、25%、23%、30%、2%、13%、4%、2%，多數需要依賴(lài)進(jìn)口。在半導體產(chǎn)業(yè)自主可控的發(fā)展趨勢下，國產(chǎn)半導體設備進(jìn)口替代空間非常大，到2024年國產(chǎn)半導體設備市占率預計達30%。
晶圓制造產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵生態(tài)環(huán)節
（一）晶圓制造的關(guān)鍵環(huán)節晶圓制造步驟繁多、工藝復雜，如28nm工藝節點(diǎn)，制程步驟超過(guò)1000步，同時(shí)使用多種化學(xué)試劑和特殊氣體。但總體來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)工藝流程是使用硅拋光/外延大圓片，在清洗干凈的表面，通過(guò)氧化或CVD的方法形成阻擋或隔離層薄膜，由光刻技術(shù)形成摻雜孔或接觸孔，然后采用離子注入或擴散的方法摻雜形成器件PN結，最后由濺射鍍膜的方法形成互聯(lián)引線(xiàn)。主要生產(chǎn)工序包括：清洗、氧化/擴散、CVD沉積、光刻、去膠、干法刻蝕、CMP拋光、濕法刻蝕、離子注入、銅制程、檢測等，產(chǎn)品經(jīng)過(guò)以上主要工序多次反復，形成電路圖形。（二）晶圓制造原材料端1.晶圓制造原材料行業(yè)概述晶圓制造材料位于晶圓制造環(huán)節上游，是晶圓制造工藝迭代和技術(shù)進(jìn)步的基石，且材料品類(lèi)繁多。半導體材料貫穿半導體制造全流程，包括前道工藝的晶圓制造材料和后道工藝的封裝材料，其中晶圓制造材料包括硅片、掩膜版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學(xué)品、靶材等，約在占整個(gè)半導體材料成本的63%。圖6:半導體制造材料種類(lèi)
數據來(lái)源：SEMI，芯謀研究、策源資本整理從技術(shù)壁壘角度看，光刻膠、掩膜版工藝難度最高，一旦更換會(huì )涉及前后多道工序，是替代成本最高的環(huán)節；而電子特氣、濕電子化學(xué)品具有較強標準化屬性，一旦技術(shù)驗證通過(guò)，有批量替代的可能。根據招商證券測算，目前我國濕電子化學(xué)品、拋光液國產(chǎn)替代率較高，分別達到35%和31.3%；拋光墊、電子特氣、金屬靶材國產(chǎn)化率分別為19.5%、17.9%、9.5%；而光刻膠國產(chǎn)替代率不足5%。2.晶圓制造原材料行業(yè)特點(diǎn)及趨勢一是從晶圓制造各類(lèi)材料成本占比看，硅片占比最高（33%），電子特氣和光掩膜版次之。據LAM Research最新統計數據，硅片在全球半導體制造材料市場(chǎng)中占比約為33%，是晶圓制造材料中占比最高的材料，因此也是晶圓廠(chǎng)采購的重要環(huán)節。電子特氣與光掩膜版分別占14%、13%，其余市場(chǎng)份額由拋光液、光刻膠、濕電子化學(xué)品、濺射靶材等產(chǎn)品占據。圖7:晶圓制造材料成本占比
數據來(lái)源：LAM Research，芯謀研究、策源資本整理二是光刻膠作為晶圓制造行業(yè)的核心材料，受制于上游原材料（樹(shù)脂單體、光敏引發(fā)劑等）進(jìn)口依賴(lài)度高，國產(chǎn)替代占比不足5%。在高端光刻膠領(lǐng)域，東京應化、信越化學(xué)、住友化學(xué)、JSR等日本廠(chǎng)商具有較強先發(fā)優(yōu)勢，CR6占據份額超過(guò)90%，市場(chǎng)集中度高。我國光刻膠國產(chǎn)化主要面臨上游樹(shù)脂單體、光敏引發(fā)劑等原材料高度依賴(lài)海外進(jìn)口、測試驗證設備光刻機資源緊張等問(wèn)題。根據招商證券數據，從具體各品類(lèi)國產(chǎn)替代情況看，目前我國g線(xiàn)，i線(xiàn)膠國產(chǎn)化率最高，已突破10%；而高端領(lǐng)域的KrF膠、ArF膠分別初步實(shí)現量產(chǎn)和完成自主技術(shù)突破，且已量產(chǎn)的KrF膠料號覆蓋種類(lèi)依然較為單一。表1:中國大陸本土主要光刻膠廠(chǎng)商ArF光刻膠應用進(jìn)展
數據來(lái)源：招商證券，芯謀研究、策源資本整理三是我國晶圓制造材料行業(yè)有望借力產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)替代和本土晶圓廠(chǎng)逆周期擴產(chǎn)打開(kāi)長(cháng)期成長(cháng)空間。根據SEMI統計，全球半導體材料市場(chǎng)規模以6.9%的CAGR從2017年的469億美元增長(cháng)至2023年的700億美元。而中國半導體材料市場(chǎng)規模2023年有望增長(cháng)至1024.34億元，2017-2023年CAGR為11.80%，遠高于全球市場(chǎng)增速。一方面，美國出口管制新規持續升級迫使我國半導體制造上游加速自主創(chuàng )新、推動(dòng)高端半導體材料和設備自給。另一方面，大陸晶圓廠(chǎng)商逆周期擴產(chǎn)熱情不減。根據SEMI統計，中國大陸晶圓廠(chǎng)（含外資）產(chǎn)能占全球半導體產(chǎn)能比例將由2021年的22.59%提升至25.70%，疊加美國對華先進(jìn)制程制裁等因素，本土半導體設備和材料廠(chǎng)商有望獲得更多驗證資源和機會(huì )，有望率先實(shí)現先進(jìn)節點(diǎn)工藝突破的半導體材料廠(chǎng)商將充分受益。（三）晶圓制造設備端1.晶圓制造設備行業(yè)概述半導體設備分為前道設備和后道設備，前道設備用于晶圓制造，后道設備用于封測，根據中國半導體行業(yè)協(xié)會(huì )數據，半導體前道設備成本占整個(gè)半導體設備的86.1%，后道設備占13.9%。前道設備中的刻蝕設備、薄膜沉積設備(包含CVD設備與PVD設備)，光刻設備和清洗設備是四大主要設備，四大主要設備投資規模占晶圓制造設備總投資的比例分別為30%、25%、23%、5%。清洗設備雖然投資占比較低，但清洗步驟數量約占所有芯片制造工序步驟的30%以上，是晶圓制造中最重要的環(huán)節之一。2.晶圓制造設備行業(yè)特點(diǎn)及趨勢一是中國大陸連續三年成為全球最大的半導體設備市場(chǎng)，中國設備公司僅占據國內市場(chǎng)份額的11%。根據SEMI提供的數據，全球半導體市場(chǎng)設備銷(xiāo)售額從2012年的369.2億美元增長(cháng)至2022年的1076.5億美元，CAGR達11.29%，其中中國大陸半導體設備銷(xiāo)售額從2012年的24.9億美元增長(cháng)至2022年的282.7億美元，CAGR為27.5%，增速遠超世界平均水平。2020年到2022年中國大陸連續三年成為全球最大的半導體設備市場(chǎng)，而從中國大陸晶圓廠(chǎng)的采購情況來(lái)看，對于國產(chǎn)設備的采購額僅為11%，大部分半導體設備還是依賴(lài)進(jìn)口。二是全球主要晶圓制造設備廠(chǎng)商集中在歐美日地區，且各企業(yè)占據細分領(lǐng)域市場(chǎng)龍頭。晶圓制造設備研發(fā)技術(shù)難度大、投入高、周期長(cháng)，具備極高的門(mén)檻和壁壘。在全世界范圍內，行業(yè)頭部企業(yè)基本占據絕大部分市場(chǎng)份額。以美國、荷蘭、日本為代表的前5強企業(yè)壟斷了設備市場(chǎng)約70%的份額。三是中國大陸主要晶圓制造設備公司營(yíng)收保持快速增長(cháng)，增長(cháng)率普遍超過(guò)50%。根據各公司財報，2022年中國大陸九家主要晶圓制造設備廠(chǎng)商在中國大陸的半導體設備營(yíng)收總計達到244.72億元，相較2021年的152.17億元，增長(cháng)60.8%。從現階段國內半導體設備廠(chǎng)商產(chǎn)品覆蓋情況看，國產(chǎn)設備廠(chǎng)商正積極布局半導體設備市場(chǎng)。除光刻機外各大類(lèi)半導體前道設備工藝均有覆蓋，但很多細分領(lǐng)域國產(chǎn)設備還無(wú)法達到晶圓代工產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)要求，像刻蝕及薄膜沉積的部分關(guān)鍵步驟，國產(chǎn)設備還無(wú)法覆蓋。四是當前晶圓制造設備國產(chǎn)化率仍處于非線(xiàn)性提升區間，國產(chǎn)替代驅動(dòng)的份額提升，將為行業(yè)貢獻可觀(guān)的成長(cháng)速度和空間。對于國產(chǎn)晶圓制造設備廠(chǎng)商而言，其驅動(dòng)力除了行業(yè)規模的自然擴張，還包括在國內市場(chǎng)的國產(chǎn)替代。根據中國電子專(zhuān)用設備工業(yè)協(xié)會(huì )的數據，2021年，國產(chǎn)半導體設備銷(xiāo)售額為385.5億元，同比增長(cháng)58.71%。當前國產(chǎn)設備對成熟制程的工藝覆蓋度日趨完善，并積極推進(jìn)高端制程的工藝突破，產(chǎn)品正處于驗證密集通過(guò)、開(kāi)啟規?；鹆康某砷L(cháng)階段。五是在各細分賽道布局領(lǐng)先的國產(chǎn)設備廠(chǎng)商，有望率先卡位供應鏈優(yōu)勢位置。半導體設備市場(chǎng)細分品類(lèi)較多，目前本土半導體設備產(chǎn)業(yè)仍處于成長(cháng)早期，在各個(gè)細分賽道卡位并建立優(yōu)勢的設備廠(chǎng)商，有望在下游客戶(hù)端搶占更優(yōu)勢的生態(tài)位（包括先發(fā)的研發(fā)驗證機會(huì )、領(lǐng)先的供應份額以及積累更豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗），從而在細分品類(lèi)中建立起更高的競爭壁壘。表2:主要晶圓制造設備供應商
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總結
顯然目前材料和設備的自立自強還有很長(cháng)的路要走，但相比前幾年的空白狀態(tài)已經(jīng)有了巨大進(jìn)步。而且隨著(zhù)國內代工規?？焖贁U張，自主設備與材料增長(cháng)迅速，尤其主要設備公司年營(yíng)收增長(cháng)率超過(guò)50%，在這種發(fā)展速度下中國半導體設備與材料的前途是光明的。
策源資本簡(jiǎn)介：
策源資本作為成都高新區管委會(huì )重點(diǎn)打造的產(chǎn)業(yè)投資平臺，是成都高新投資集團旗下一級子集團，承載著(zhù)打造高新區未來(lái)五年3000億元產(chǎn)業(yè)基金群的重要使命。公司以高新區重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)為導向，圍繞“3+2”產(chǎn)業(yè)體系開(kāi)展業(yè)務(wù)，專(zhuān)業(yè)化培育“產(chǎn)業(yè)基金+產(chǎn)業(yè)投資+產(chǎn)業(yè)研究+產(chǎn)業(yè)服務(wù)”四大核心主業(yè)，著(zhù)力打造產(chǎn)業(yè)基金聚集的高科技產(chǎn)業(yè)投資熱土，全力構建全生命周期產(chǎn)業(yè)投資梯度，聚力創(chuàng )建專(zhuān)業(yè)一流的國有產(chǎn)業(yè)智庫平臺，在建圈強鏈推動(dòng)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展上發(fā)揮重要作用。
策源資本將以賦能產(chǎn)業(yè)為核心使命，在深度融入高新區高質(zhì)量發(fā)展大局中找機遇、謀發(fā)展，建成具有感知力和影響力的產(chǎn)業(yè)賦能型專(zhuān)業(yè)投資平臺。
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