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1、 半导体行业：全球市场有望回暖 产业转移造就历史性机遇
1.1、 全球市场：增长遭遇十年低谷 短期有望触底回升
2019 年，全球半导体行业实现销售总收入 4090 亿美元，同比下降 12.8%。集成 电路的细分项存储器收入大幅下滑是拖累产业进入低谷的首要因素。集成电路是半 导体行业的最大组成部分，2019 年收入 3304 亿，占比达到 80.8%，同比下降 16.0%。 集成电路的萎靡直接导致了半导体行业的景气度下滑。集成电路又可细分为存储器、 逻辑电路、微处理器及模拟电路四个主要组成部分，2019 年的收入分别为 1059 亿 /1046 亿/657 亿/542 亿，占比依次为 32.1%/31.7%/19.9%/16.4%。在过去一年，集成 电路各细分市场均出现了不同程度的下滑，其中首当其冲是存储器板块，全年收入 同比降低 33.0%，成为拖累整个半导体产业进入低谷的首要因素。供给侧来看，2018 年，三星、SK 以及 Micron 等全球存储器芯片巨头在创新技术上展开激烈竞争，在 投资、建厂、扩产等方面纷纷布局，导致了产能过剩，2018-2019 年上半年，DRAM 和 NAND Flash 价格大幅下滑；需求侧来看，全球智能手机、服务器等需求动能趋于 疲软。叠加中美贸易战影响持久，2019 年全球半导体产业出现了十年以来的最大降 幅。
动态来看，2019 年下半年全球半导体市场开始复苏，多机构预计 2020 年市场将 持续增长。经过调整，目前半导体行业供应链库存情况已较大幅度改善，DRAM 及 NAND 的价格呈现触底回升趋势。2019 年下半年起，全球半导体行业呈现复苏态势。 展望 2020 年，我们认为在 5G、AI 以及云计算等新兴技术的应用下，下游市场需求 有望回暖并实现增长，推动全球半导体产业重回上升周期。国际上多家市场调研机 构（统计范围内机构包括 SEMI、IC Insights、Objective Analysis、HIS、WSTS、Mike Cowan 以及 Future Horizons）对 2020 年全球半导体市场做出了预测，除 Objective Analysis 认为全球市场有可能出现下滑外，其余机构普遍看好 2020 年的增长。在统 计预测结果中，对 2020 年全球半导体市场增速预测的中位数为 5.9%。
1.2、 行业周期特点及驱动因素：三大周期嵌套 新景气周期即将开启
1.2.1、 半导体行业存在三大周期嵌套
半导体行业存在三大周期：产品周期（长周期）、资本开支/产能周期（中周期）、 库存周期（短周期）。三大周期以产品周期为首要周期，其决定了资本开支/产能周 期与库存周期，周期与周期之间存在嵌套。以一个完整的半导体周期为例，每隔 10 年左右因划时代新技术与新产品的出现，半导体需求呈现连续数年的爆发性增长， 半导体生产企业亦加大资本开支/产能以满足正在扩张中的产品周期，此时半导体行 业增长特点由产品周期引致的成长性主导；当产品周期进入需求饱和或下降以及企 业进入存量竞争阶段，叠加切换期的产能过剩，供需产生失衡，半导体行业销售与价 格均产生大幅下滑。此时行业增长特点由资本开支/产能周期主导；随后行业产能利 用率下降，在新需求动能尚未铺开的前提下，IC 设计企业或部门的订单预测决定了 库存周期。例如：晶圆代工企业从拿到订单到产品交付，约需要 1 个季度的生产时 间，所以 IC 设计企业/部门一般要提前 1 个季度下单。IC 设计企业下单时的“预测 订单”与 1 个季度之后的“实际订单”之间的差值波动构成库存周期。此时行业增长 特点将由库存周期主导；此后，当划时代的新技术/新产品动能再度出现时，新一轮 的产品周期将开启，出现以上所述循环。
1.2.2、 新技术/新产品驱动半导体行业增长 新景气周期即将开启
每一次技术研发升级、产品更新换代都有可能成为下一轮半导体景气周期的导 火索。纵观半导体行业发展史，随科技及制造工艺的进步，下游需求逐步演化，半导 体行业增长的动力由家电、PC 向以智能手机为主的消费类电子产品转移。全球半导 体行业的发展可分为四个阶段：
? 第一阶段：20-70 年代，研发储备及小范围应用。在此期间，半导体 技术历经电子管、晶体管并向集成电路发展；1946 年，第一台电子数字计算机 ENIAC 诞生；1951 年，世界第一台商用计算机交付美国人口调查局；1960 年， 第一块硅集成电路问世；1965 年，摩尔定律被提出。大批巨头洞察商机并入驻 半导体产业，德州仪器、摩托罗拉以及 IBM 等纷纷进入该领域，仙童半导体、 Intel 先后成立，为半导体行业步入大规模商用阶段奠定了基础。
? 第二阶段：70-90 年代，家电、计算机 2B 端的快速发展促进半导体 行业进入商用阶段。在此期间，大规模集成电路、超大规模集成电路、存储器及 微处理器等技术不断问世，并随着工艺的进步及成熟在多领域实现广泛应用，尤 其是家电行业成为该时期推动半导体增长的主要原因，此外，计算机在 B 端的 应用也逐渐成为推动行业增长的关键因素。
? 第三阶段：90 年代-2010 年，PC 在 C 端的普及推进半导体行业繁荣 发展。随技术的不断进步及成本降低，PC 逐渐被 C 端接纳并普及，众多 IC 厂 商将资源集中于 PC 业务并取得了长足的发展。
? 第四阶段：2010 年以来，以智能手机为主的消费电子产品取代 PC 成 为新的驱动力。智能手机的风靡及移动互联网的普及推动了存储芯片及通信芯 片需求的爆发，智能手机行业取代已增长乏力的 PC 行业，成为推动半导体产业 发展的新动力。但是同样，经过近几年的发展，智能手机为半导体行业带来的红 利也逐渐消失。
当前是继 PC 与智能手机之后，5G、AI、IoT、云计算以及汽车电子等新兴应用 领域崛起的起点，市场规模的壮大对半导体的需求与日俱增，有望带动半导体进入 新一轮景气周期。
半导体产业所处周期阶段可通过三周期框架判断。中国市场因力图提高国产化 率，国内半导体企业与产业处于成长性阶段。通过前述半导体行业存在的三周期框 架，我们可以很好地描述半导体在某区域范围内的周期特点。从全球范围看，当前半 导体需求端新技术/新产品已经出现，但新需求动能尚未完全铺开，新产品周期或正 处于大规模释放前夜，老产品存量需求不可忽视，因此，资本开支/产能周期与库存 周期在短期内仍将作为主导全球半导体产业增长的首要因素；而处于全球半导体产 业第三次转移浪潮中的中国半导体，在政策与资金的大力支持下，则呈现出更强的 成长性特点。
1.3、 中国市场：全球性产业转移赋能行业高速增长
1.3.1、 历次产业转移均造就一批巨头企业
2010s 以来，全球半导体产业向中国转移的趋势增强，当前中国正迎来历史性的 发展机遇，有望诞生一批本土的半导体龙头企业。由于集成电路占半导体产业收入 比例达 80%以上，可较准确反映整个半导体产业，因此本节下文中以集成电路作为 主要研究对象来反映半导体产业的转移情况。
1.3.2、 全球集成电路产业向中国加速转移
与全球集成电路产业和 GDP 的相关性不同，自 2013 年以来，中国集成电路增 长与 GDP 波动发生背离，并在全球集成电路市场萎靡的 2015-2016 年实现逆势增 长，表明得益于全球性的产业转移，中国集成电路产业正处在崛起的风口。2018 年， 中国集成电路产业实现收入 6532 亿元，同比增长 20.7%；在过去 5 年中，中国集成 电路产业平均增速超过 20%。
（1）转移的可能性：摩尔定律放缓有利于中国追赶国际一流技术水平
进入 10nm 尺寸，摩尔定律明显放缓。1965 年，Intel 创始人之一 Gordon Moore 提出了摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔 18-24个月便会增加一倍， 性能也将提升一倍。摩尔定律揭示了信息技术进步的速度，这 一推测的有效性已持续半个世纪，当前芯片可容纳晶体管从 1971 年的 2000 余个发 展至几十亿个。但进入 10nm 尺寸后，摩尔定律明显放缓。以 Intel 为例，过去 10 年， Intel 以 Tick-Tock 的开发模式捍卫摩尔定律——即先升级芯片制造工艺(Tick)，次年 推出相同工艺新一代微架构(Tock)，Tick 和 Tock 产品间隔 12-18 月，通常 Tock 产品 会在性能上大幅提升。基于 Tick-Tock 开发模式，Intel 处理器的制造工艺从 65nm 发 展至现在的 14nm。按 Tick-Tock 周期，Intel 本应在 2015 年推出 10nm 工艺处理器， 但进入 10nm 尺度（20 个硅原子宽度），晶体管更小型化的制造难度不可同日而语。 自 2015 年 1 月发布 14nm Broadwell 至今 5 年，Intel 主流产品的制程工艺仍维持在 14nm（仅少量 10nm Ice Lake 处理器进入笔记本市场），只是将发展模式从 Tick-Tock 变为 Tick-Tock-优化。发展至今，Tick-Tock 周期难以维持，表明工艺节点进入 10nm 以后，摩尔定律已明显放缓。目前来看，摩尔定律依然有效，只是从 22nm 节点开始 步伐放缓，在进入 10nm 节点后体现得十分明显。
在摩尔定律步伐放缓的趋势下，全球范围内芯片技术的发展有所减慢，有利于 中国半导体产业链相关企业趁机追赶国际一流技术水平，为全球半导体产业向中国 转移提供了技术上的可能性。
（2）转移动力：庞大市场需求牵引产业转移，国产化率低亟待供应链崛起
中国是全球第一大消费电子生产国和消费国，也是全球半导体/集成电路最大的 销售市场。集成电路已成中国最大进口商品，市场供需错配状况亟待扭转。中国集 成电路市场规模巨大，占全球集成电路市场半壁江山。我国集成电路行业起步较晚， 工艺技术及产能均难以满足下游庞大市场的需求。根据 IC Insights 数据，2018 年中 国集成电路市场规模 1550 亿美元，自产 238 亿美元，自给率仅为 15.3%，远不能满 足本土市场需求。2019 年，中国集成电路进口额约 3055 亿美元，是我国第一大进 口商品。
（3）转移基础：产业链较为完善
当前，中国集成电路产业已经形成了集 IC 设计、芯片制造、封装测试三大主 要环节以及设备、原材料等支撑配套环节共同发展的较为完善的产业链布局。在各 个环节，都涌现出了一批优质的企业，例如华为海思、紫光展锐、中兴微、兆易创新 （603986.SH）等芯片设计公司，以中芯国际（0981.HK）、华虹集团、上海先进为 代表的芯片制造商，以及以长电科技（600584.SH）、华天科技（002185.SZ）、通富 微电（002156.SZ）等为龙头的芯片封测企业。
（4）转移路径：封测率先发展，制造迎来高速发展
中国大陆在 IC 封测环节已经具有国际竞争力。IC 封测产业起初属于劳动密集 型产业，中国凭借相对低廉的劳动力成本率先在该领域发展起来。2015 年以前，IC 封测是中国在集成电路产业中产值最大的部分，曾经一度占有超过 60%的产值份额； 随着国内 IC 封测产业的成熟，收入增幅明显低于制造及设计领域，2016 年，IC 设 计超越封测成为中国在集成电路产业中占比最大的细分领域。在封测领域，中国技 术水平世界领先，体量已经进入世界前三位，且发展速度显著高于其他竞争对手。目 前国内 IC 封测领域已经形成四大领军企业，长电科技（600584.SH）、华天科技（002185.SZ）、通富微电（002156.SZ）及晶方科技（603005.SH）。
“产能为王”，本轮产业转移重点将在 IC 制造环节实现突破。全球集成电路产 业加速向中国转移以来，大陆迎来建厂潮，IC 制造业迅速发展。2015 年，IC 制造业 超越 IC 设计业成为中国集成电路产业发展最快的环节。2015-2018 年，IC 制造业复 合增速约 31%。根据 SEMI 分析，预计 2017-2020 年，全球新投产的 62 座晶圆厂中 将有 26 座来自中国大陆，晶圆产能将翻倍提升。与此同时，中国大陆半导体建厂热 潮，将直接为中国大陆半导体设备和材料行业打开更大的市场空间。
中长期来看，全球半导体产业加速向中国转移将加速催生一批优秀的龙头企业。 中国正处于全球半导体产业第三次转移的历史机遇期，与全球成熟市场较为明显的 周期性不同，中国半导体行业的成长性更加突显。中国是全球最大的半导体/集成电 路销售市场，但工艺技术及产能均难以满足下游庞大市场的需求，巨大的市场蛋糕 及严重的供给错配为中国大陆发展半导体产业提供了充足动力。当前中国大陆封测 龙头企业的收入规模已处于世界前列，拥有较强的国际竞争力，本次产业转移的重 点将在 IC 制造领域实现突破。中国大陆正迎来投资建厂热潮，这将直接提振对半导 体设备及原材料的需求。
1.3.3、 大基金二期募集完成
集成电路是信息产业的基础与核心，是国民经济和社会发展的战略性产业，国 家很早就出台了多部产业扶持政策，鼓励集成电路产业的发展。国务院于 2003 年启 动中长期科技发展规划的制定工作，并于 2006 年完成发布《国家中长期科学和技术 发展规划纲要(2006–2020 年)》(以下简称《规划纲要》)。《规划纲要》确定了核心 电子器件、高端通用芯片及基础软件、极大规模集成电路制造技术及成套工艺、新一 代宽带无线移动通信、大型飞机、载人航天与探月工程等十六个重大专项，完成时限 为十五年左右，这些重大专项是我国到 2020 年科技发展的重中之重。其中 “极大 规模集成电路制造技术及成套工艺”（“02 专项”）帮助我国集成电路产业在诸多 方面取得了重大进展。
从 2008 年开始，国家开始组织“02 专项”开展集成电路制造装备、成套工艺和 材料技术攻关，掌握核心技术，研发关键产品，中国集成电路产业在六个方面取得 突破：1）高端国产装备从无到有。“02 专项”实施前，12 英寸国产装备完全是空 白，国内只有“863”重大专项支持的两台 8 英寸设备，到 2015 年时已有 16 种 12 英 寸装备进入大生产线使用，整体技术水平达到 28nm。其中 10 种关键装备实现销售 或进入采购流程，29 种封测设备形成整线集成能力。 2）制造工艺取得长足进步。 “02 专项”实施前，我国工艺的量产技术是 110nm，研发技术是 90nm，到 2015 年 65/55nm 成套工艺产品累计销售 40 亿元，28nm 工艺正式量产，20/14nm 关键技术进入研发。 3）高端封装实现跨越。“02 专项”实施前，我国的封装技术主要集中于中低端，2015年高密度封装开始量产，进入高中端封装，铜凸块等技术实现自主创新，3D 封装取 得突破。4）关键材料产品批量进入市场。“02 专项”实施前，集成电路用关键材料 全部依赖进口，2015 年 8 英寸的硅片 SOI 大量进入市场，抛光液和靶材开始进入市 场，打破了一批 8~12 英寸集成电路用关键材料的市场垄断。5）积累了大量知识产 权。自“02 专项”实施以来，自主知识产权体系建设取得成果，在国际最新技术代 上开始拥有一席之地；6）专项成果辐射应用。专项成果在光伏、LED 等相关半导体 领域得到广泛应用，集成电路制造产业生态得到大幅改善，产业链基本形成。
2016 年，国家根据“十三五”规划纲要部署编制《“十三五”国家战略性新兴产业 发展规划》，对“十三五”期间包括集成电路在内的战略性新兴产业发展目标、重点 任务、政策措施等作出全面部署安排。其中集成电路发展工程的具体内容：“启动集 成电路重大生产力布局规划工程，推动产业能力实现快速跃升。加快先进制造工艺， 存储器，特色工艺等生产线建设、提升安全可靠 CPU、数模/模数转换芯片，数字信 号处理芯片等关键产品设计开发能力和应用水平。推动封装测试、关键设备和材料 等产业快速发展。支持提高代工企业及第三方 IP 核企业的服务水平，支持设计企业 与制造企业协同创新，推动重点环节提高产业集中度”。从《规划》可以看出，储存 器等高端芯片是“十三五”期间的发展重点，在芯片制造方面要大规模建设先进制造 和特色工艺生产线，并通过芯片设计和制造的快速发展带动上游装备材料和下游封 测厂商的快速成长。
近年来，集成电路产业政策频出。政府先后出台了一系列规范和促进集成电路 行业发展的法律法规和产业政策，同时通过设立产业投资基金、鼓励产业资本投资 等多种形式为行业发展提供资本助力。集成电路的资金投入在行业发展初期，仅靠 企业很难承担。发展集成电路是国家战略方向，鼓励政策不断推出。2014 年 6 月， 国务院颁布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，提出设立国家集成电路产业基金 （简称“大基金”），将半导体产业新技术研发提升至国家战略高度。 “大基金”于 2014 年 9 月 24 日正式设立，其募集和投资分为两期。
“大基金”第二期募集完成，注册资本超 2000 亿，有望打造自主可控产业链。国 家集成电路产业投资基金二期股份有限公司已于 2019 年 10 月 22 日注册成立，注册 资本为 2041.5 亿元，共有 27 位企业法人股东，包括财政部、国开金融、上海国盛 （集团）有限公司、中国烟草总公司、中国电信以及重庆战略性新兴产业股权投资基 金合伙企业（有限合伙）等多只地方投资基金等，其中国家财政部出资 225 亿元，占 比 11.02%；国开金融 220 亿元，占比 10.78%；中国烟草认缴 150 亿元，占比 7.35%。 “大基金”二期将在 IC 设备与材料领域给予重大支持：
? 支持龙头企业做大做强，提升成线能力。“大基金”二期将对在刻蚀机、薄膜 设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业高度支持，推动龙头企业做 大做强，形成系列化、成套化装备产品；对照《纲要》填补空白，加快光刻 机、CMP 等核心设备以及关键零部件的投资布局，保障产业链安全。
? 产业聚集，抱团发展，组团出海。推动建立 IC 装备产业园区，吸引零部件 企业集中投资设立研发中心或产业基地，实现资源人才聚集，加强上下游联 系交流，提升研发和配套能力，形成产业聚集的合力；推动国内外资源整合、 重组，壮大骨干企业，培育中国大陆的“应用材料”或“东电电子”。
? 继续推进国产装备材料的下游应用。发挥基金全产业链布局的优势，推进 装备与制造、封测企业的协同，加强所投企业上下游结合，加速装备从验证 到“批量采购”的过程，为本土装备材料企业争取更多的市场机会。督促制造 企业提高国产装备验证及采购比例，为更多国产设备材料提供工艺验证条 件，扩大采购规模。
国家大基金有望发挥杠杆属性，万亿投资促进产业实现跨越式发展。大基金一 期注册资本为 987.2 亿元，最终募集 1387 亿元，据中国经济时 道，在大基金一期的带动下，相关的新增社会融资约 5145 亿元。大基金二期投资规模将超 2000 亿 元，如果按照 1:5 的撬动比，投资期引入集成电路产业的总金额将超万亿元，我国集 成电路产业有望迎来新的密集投资期，打造更先进完整的自主可控产业链。
2、 半导体设备行业：硅片、晶圆产能兴建 国产替代遇良机
2.1、 全球市场：2020 年全球半导体设备市场有望回暖
2.1.1、 2018-2019 年存储器供过于求 投资削减致使设备市场遇冷
受资本开支削减影响， 2019 年全球半导体设备市场销售额同比下降 10.8%。根 据 SEMI 预测数据，2019 年全球半导体设备市场规模为 576 亿美元，受资本开支削 减的影响，较 2018 年 646 亿美元下降 10.8%。其中，中国台湾地区半导体设备市场 规模 156 亿美元，占比 27.0%，超越韩国成为全球最大的半导体设备市场；中国大陆 市场规模 129 亿美元，占比 22.4%，连续两年位居第二；韩国市场规模 105 亿美元， 占比 18.3%，因缩减资本支出下滑至第三。北美、日本、欧洲则分别以 78、60、22 亿美元的市场规模位居榜后。
中国台湾半导体设备市场规模同比大增 53.3%，韩国大幅萎缩 40.6%，中国基 本持平。2019 年，中国台湾半导体设备市场销售额同比增长 53.3%，北美增长率其 次，达 33.4%；除中国台湾与北美外，全球其他地区市场规模都有不同程度的萎缩， 其中韩国降幅最大，约 40.6%，中国大陆微降 1.5%。2017 年，全球半导体市场受到 智能手机及数据中心用存储器需求的拉动，实现了罕见的高增长，存储器厂商也不 断增加投资以扩大产能；2018 年下半年开始，全球存储器的供给量增加，智能手机 和数据中心的半导体需求低迷，供过于求逐渐明显，各厂商开始调整增产计划。随着 三星、SK 等放缓投资，推迟产能扩充计划，2019 年韩国半导体设备市场出现了较大 幅度的下滑。受存储器市场放缓、贸易紧张等多种因素影响，SK、SMIC 以及 UMC 等晶圆厂都放缓了在中国大陆市场的投资支出，导致 2019 年中国大陆设备市场小幅 下滑。中国台湾代工厂受先进制造的拉动，在 7nm、5nm 及 3nm 等先进制程的资本 支出加大，设备市场规模出现较大幅度增长，跃居至第一位。
近 5 年半导体设备市场的增长主要由中国大陆、中国台湾以及韩国驱动。20142019 年，全球半导体设备市场规模的 CAGR 为 9.0%，其中中国大陆、中国台湾以及 韩国半导体设备市场规模的 CAGR 依次为 24.2%、10.6%以及 9.0%，是驱动全球增 长的主要动力。
在整个半导体制造流程中，晶圆制造所使用的前道设备占比超过 80%。半导体 制造流程包括硅片制造、晶圆制造、封装测试三个主要环节，根据 SEMI2018 年数 据，晶圆制造设备占比最高约 81.5%、检测设备占 8.3%、封装设备占 6.0%、硅片制 造及其他设备（如掩膜制造设备）占 4.2%。
全球半导体设备市场在 2020 年将逐渐回暖，并于 2021 年再创历史新高。 自 2019 年 10 月至今，北美半导体设备出货额已连续 4 个月同比正增长，2020 年 1 月实现增 长 22.9%，给出了半导体产业回暖的信号。此外，作为全球半导体设备主要供应地之一的日本，其半导体设备的进出口状况颇具代表性，2019 年 12 月，日本半导体设备 的出口额激增 26%，为全球半导体需求的好转再添佐证。据 SEMI 预计，2020 年全 球半导体设备销售额将同比增加 5.5%，达到 608 亿美元；且此成长态势可望延续至 2021 年，创下 668 亿美元的历史新高。SEMI 还预计，2020 年中国台湾将维持全球 第一大设备市场的位置，销售金额将达 154 亿美元，中国大陆以 149 亿美元居次， 韩国则以 103 亿美元排名第三；展望 2021 年，中国大陆将以 160 亿美元的销售额跃 升至全球第一大设备市场。
存储器厂及代工厂增加资本支出是拉动半导体设备市场规模增长的直接因素， 5G、AI、IoT、云计算以及汽车电子等新兴领域对半导体产品的需求才是本质原因。 全球半导体巨头三星电子、台积电、英特尔一致调高 2020 年的资本支出力度。台积 电表示将 2020 年资本开支计划由原订的 110 亿美元上调至 150 -160 亿美元；三星电 子将在未来十年中投入 1160 亿美元推动其在逻辑芯片制造领域的扩张；英特尔将 2020 年的资本支出设定为 170 亿美元（+4.9%），不仅要增加现有 14/10nm 工艺的 产能，还要使用一半以上的支出对下一代 7/5nm 工艺进行投资。三大半导体巨头增 加资本支出固然是拉动半导体设备产业增长的直接因素，深层次的原因则是 5G、AI、 IoT、云计算以及汽车电子等新兴领域的崛起对先进工艺半导体产品产生了需求。
2.1.2、 竞争格局高度集中 市场由海外厂商主导
全球半导体设备产业高度集中，且“大者愈大”趋势明显。根据芯思想研究院的 统计数据，2019 年，全球半导体制造设备市场规模 576 亿美元，其中前五大半导体 设备厂合计实现销售收入 456 亿美元，市占率高达 79.3%，前十大半导体设备厂合计 实现销售收入 544 亿元，市占率达 94.4%。国际半导体企业历经 50 年的发展，由全 盛时期的数百家，通过并购整合等措施缩减至目前的数十家，细分领域的垄断程度 越来越高，形成“大者愈大”的局面。
全球主要半导体设备制造商主要集中在美国、日本、荷兰等国。从企业分布来 看，全球知名的半导体设备制造商主要集中在美国、日本、荷兰等国家;从企业主要 的半导体设备产品看，美国主要控制等离子刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、 掩膜版制造设备、检测设备、测试设备、表面处理设备等，日本则主要控制光刻机、 刻蚀设备、单晶圆沉积设备、晶圆清洗设备、涂胶机/显影机、退火设备、检测设备、 测试设备、氧化设备等，而荷兰则是凭借 ASML 的高端光刻机在全球处于领先地位。 从半导体设备大厂 2019 年销售排名来看，应用材料（Applied Materials）凭借其沉积、 刻蚀、离子注入以及 CMP 等多领域的技术优势继续保持领先；而阿斯麦(ASML) 则 依靠其在光刻设备领域的绝对领先优势，尤其是 EUV 设备，重回第二名；国内生产 线已成为日本制造商的大客户，东京电子(Tokyo Electron)凭借其在沉积、刻蚀以及匀 胶显影设备等领域的竞争力，排名第三；泛林半导体( Lam Research)凭借其刻蚀、沉 积以及清洗设备的表现，排名第四；科磊（KLA）依靠其检测、量测设备排名第五。
保持创新能力、持续研发投入、择机外延并购以及全球范围整合优质资源，是 国际主流半导体设备厂商保持竞争力的主要手段。纵观国际半导体设备产业的发展 可以看出，国际主流半导体设备厂商保持其强者地位的主要途径有以下几点：1）大 比例研发投入，持续创新。随着摩尔定律演进，半导体制造工艺节点对设备行业更新 换代和技术进步不断提出更高的要求。设备厂商需要持续大比例的研发投入，推动 创新以保持技术领先，从而确保其在设备产业的竞争力；2）并购整合，加速企业发 展。并购整合在半导体设备产业中的表现日趋突出，也是各大设备厂商得以实现快 速成长、提升竞争力的重要手段；3) 非核心业务外包，整合全球优质资源。将非核心业务外包给在领域或环节中具有更专业技能的独立厂商，只保留核心价值创造活 动的经营模式已成为一种趋势。
2.2、 中国市场：市场规模全球第二 本土企业崛起可期
2.2.1、 市场规模近千亿 自给能力有限
中国大陆的半导体设备需求量大，但自给率低。2010 年以来，中国半导体制造 的规模发展迅猛，对设备的需求不断增长，但本土设备配套能力不足的弊端也日益 突出。2018 年，中国半导体设备需求激增，同比增长 58.9%，超过全球设备产业增 长速度的 4 倍；2019 年，在整个半导体产业萎缩，全球半导体设备销售额下降 10.8% 的大背景下，中国半导体设备市场需求仍然基本持平。根据中国电子专用设备工业 2018 年数据，国产半导体设备企业实现销售额 109 亿元，自给率仅约 13%。
2.2.2、 国产设备厂商迅速崛起 多种关键设备可国内配套
“02 专项”启动以来，我国半导体设备实现了从无到有、由弱到强的巨大转变， 在刻蚀机、磁控溅射、离子注入机、CVD 以及清洗机等领域实现重大突破，总体技 术水平达到 28nm， 多种 14nm-10nm 关键设备进入客户生产线。中国半导体产业的 大规模发展起始于 2000 年 6 月国家颁布的《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若 干政策》，而半导体设备产业的快速发展则是起始于“02 专项”；2014 年 6 月，国 家发布《国家集成电路产业发展推进纲要》，首次明确半导体设备产业的发展任务和 目标，中国半导体设备产业进入快速发展期。“02 专项”实施前，我国 IC 高端装备 几乎完全依赖进口，经过十年的快速发展，目前国产刻蚀机、PECVD、LPCVD、磁 控溅射、离子注入机等 30 多种关键设备研制成功并通过主流生产线考核，总体技术 水平达到 28m，多种 14nm-10nm 关键设备开始进入客户生产线。根据国家科技重大 专项 2017 年的 道，据不完全统计，“02 专项”研制的 IC 高端装备实现销售超过 300 台，国产零部件销售超过 350 台(套) ，在泛半导体领域累计销售超过 6500 台， 销售额从 2010 年以前的不足 20 亿元，上升至 2018 年的 100 亿元以上，近五年复合 增长率接近 30%。
随着中国半导体设备产业的快速发展，涌现出了一些优秀的国产设备制造商。 在干法刻蚀机方面，中微公司（688012.SH）的介质刻蚀机在海内外一流客户的生产 线上不断取代美国垄断公司的设备，目前已有超过 240 台刻蚀机在亚洲 20 多条生产 线上稳定、可靠地运转；北方华创（002371.SZ）是国内可提供 IC 设备品类最多的公 司，包括刻蚀机、PVD、氧化炉、LPCVD、清洗机、ALD、外延设备以及气体质量 流量计等，已在国内外主流生产线上广泛使用。由于国产等离子刻蚀机技术水平的 大幅提升，2015 年美国国土安全局宣布取消对刻蚀机产品的出口审查。其他设备方 面，中科信的离子注人机、沈阳拓荆的 PECVD、盛美半导体的清洗机、芯源微 （688037.SH）的匀胶机、华海清科的 CMP、上海睿励的光学尺寸测量设备等一批 300mm 的高端设备均已在过内外客户中批量使用。在 IC 领域的主要关键设备方面， 中国已基本具备自主研发能力，本地化配套能力显著增强。
随着整个半导体产业向中国的转移以及中国半导体设备市场需求的增加，未来 2~3 年将是中国半导体设备产业发展的黄金期。
2.3、 中国各类设备市场规模预测：硅片、晶圆产能兴建将拉动设备市场 增长
半导体制造流程主要包括硅片制造、晶圆制造、封装测试三个主要环节，在成熟 市场中，晶圆制造设备占比约 80%，检测、封装、硅片制造及其他（如掩膜制造）设 备占比依次约为 8%、6%、3%以及 3%。
? 硅片制造设备，是指将半导体级硅制造成一定直径和长度的单晶硅棒材，再 经过一系列的机械加工、化学处理等工艺流程，制造成具有一定几何精度要 求和表面质量要求的硅片/外延硅片，为晶圆制造提供所需衬底的设备，主 要包括单晶炉、切割机、磨片机、刻蚀机、抛光机、清洗机以及检测设备等。
? 晶圆制造设备，是指在硅片上加工制作各种电路元件结构，使之最终形成具 有特定电性功能所用到的设备，主要包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、 离子注入设备、热处理设备、清洗机、抛光机以及检测设备等。
? 封装设备，是指将晶圆裸片装配为芯片过程中所使用到的设备，包括晶圆减 薄机、切割机、黏片机、引线键合机等设备。
? 测试设备，是指在整个生产过程中或几道关键工序后，对硅片或晶圆的质 量、性能进行量检测的设备，主要包括厚度仪、颗粒检测仪、硅片分选仪以 及 ATE 等。
2.3.1、 硅片制造设备：受益大硅片产能建设
预计硅片缺货 2021 年才能缓解，全球对 12 英寸硅片的需求强劲。2018 年，全 球硅片出货量达 127 亿平方英尺，2019H1 实现出货量 60 亿平方英尺。受益于近年 来智能手机、IoT、人工智能等产业的快速发展，各类集成电路产品需求不断增长， 上游硅片材料的市场需求也随之增加。2013-2018 年，全球硅片出货量稳定增长， CAGR 约为 7.0%。2019H1，受半导体行业整体景气度不佳的影响，全球硅片出货量 下降 3.4%。全球硅片生产厂商集中度高，TOP5 厂商(日本信越、日本 SUMCO、中 国台湾 Global Wafer、德国 Siltronic 和韩国 LG Siltron) 占据硅片市场 94%的份额， 在 12 英寸硅片领域的份额更是高达 97.8%。当前 8 英寸及 12 英寸是硅片的主流尺 寸，按出货面积，两者分别占据总出货面积的 26.34%及 63.31%，合计近 90%。据 SUMCO 预计，半导体硅片的缺货情况要到 2021 年才能缓解，其中 12 英寸硅片的需 求最为强劲。
为改变我国大硅片严重依赖进口的形势，多项 8 英寸/12 英寸硅片项目正在启动中，必将带动国内硅片制造设备生厂商的快速发展。我国硅片产能集中在 6 英寸及 以下，4-6 英寸硅片基本可以满足需求，大硅片的生产牢牢掌控在海外厂家手中，目 前 12 英寸硅片几乎全部依靠进口。随着国内晶圆厂的陆续建成，大硅片的紧缺情况 将更加明显。为弥补半导体硅片的供应缺口，降低进口依赖程度，我国正积极迈向 8 英寸与 12 英寸硅片生产，多项重大投资正在启动中。根据芯思想研究院统计，截至 2019H1 宣布的 12 英寸硅片建设项目多达 20 个，总投资金额超过 1400 亿，规划产 能至 2023 年前后将达 650 万片/月，若加上天芯硅片、中芯环球、济南项目，规划产 能将达 800 万片/月，约是 2018 年全球需求的 2 倍。随着大硅片项目投资的持续推 进，国产硅片制造设备厂商必将迎来快速发展的机遇。
预计 2019-2020 年，国内将新增硅片制造设备市场规模 95（保守）/399（乐观） /247（中性）亿元。根据芯思想研究院数据，截至 2018 年底，中国 12 英寸晶圆制造 厂装机产能 60 万片/月，8 英寸晶圆晶制造厂装机产能 90 万片/月。根据 2018 年 9 月，中国集成电路产业发展研讨会上杨德仁院士的演讲数据，需求方面，预计 2020 年 8 英寸、12 英寸硅片需求分别可达 96.5 万片/月、105 万片/月；供给方面，预计 2020 年 8 英寸、12 英寸硅片新增产能分别可达 168 万片/月（其中 23 万片在 2018 年 建成）、145 万片/月，若国内大硅片产能建设计划顺利推进，2020 年国内 8 英寸及12 英寸硅片产能将覆盖国内需求。以满足 2020 年对大硅片的需求量为保守预测标 准，以截至 2020 年的新建产能作为乐观预测标准（若硅片项目进展顺利，2020 年供 给足以覆盖需求，因此将其作为乐观预测标准），以二者的均值作为中性预测，则 2019-2020 年国内将新增硅片制造设备市场规模 95（保守）/399（乐观）/247（中性） 亿元。硅片制造设备总市场规模、各类型设备的细分市场规模计算过程如下。
2.3.2、 晶圆制造设备：大陆产线将陆续进入设备采购高峰期
2017-2020 年中国大陆大举兴建晶圆厂，多条产线将陆续进入设备采购高峰期。 根据 SEMI 统计，2017-2020 年全球将有 62 座新晶圆厂投产，其中将有 26 座新晶圆 厂座落中国，占比达到 42%。中国产业信息网数据显示，一条新建产线最大的资本 支出来自于半导体设备，资本支出占比高达 80%，而厂房建设占比仅 20%。未来两 年，大陆存储器/晶圆厂产线将陆续进入设备采购高峰期，本土晶圆制造设备厂商迎 来加速获取订单的重要时期。
预计 2020/2021 年晶圆制造设备市场规模接近千亿元。晶圆制造环节是生产链 条里最重资产的一环，晶圆制造设备投入占总设备投入的 80%左右。根据 SEMI 估 测数据，在晶圆加工设备投资中，光刻机投资占比最高达到 30%，其次为 CVD 约占 20%，排名第三的是 PVD 占比 15%，其后分别为刻蚀、氧化扩散炉、RTP、离子注 入、剥离、抛光等设备。另外，检测、封装设备投入占总设备比例分别约为 8%及 6%。 根据 SEMI 预测，2020/2021 年中国半导体设备销售额将达 149/164 亿美元，若按上 述比例估算，晶圆制造、检测、封装设备的市场规模将依次达到 119/131 亿美元 （831/916 亿元）、12/13 亿美元（84/91 亿元）以及 9/10 亿美元（63/70 亿元）。
3、 半导体设备全面介绍：多种关键设备本土配套能力较强
以下表格先行对半导体制造的主要设备进行了梳理。
3.1、 硅片制造设备：中性预测年均 124 亿元市场规模
半导体硅片的生产流程包括拉晶—>整型—>切片—>倒角—>研磨—>刻蚀—> 抛光—>清洗—>检测—>包装等步骤。其中拉晶、研磨和抛光是保证半导体硅片质量 的关键。涉及到单晶炉、滚磨机、切片机、倒角机、研磨设备、CMP 抛光设备、清 洗设备、检测设备等多种生产设备。
（1）单晶硅生长：年均 31 亿规模
单晶硅锭的生长普遍采用 CZ 直拉法，通过 CZ 直拉单晶炉实现。单晶硅生长 是指把半导体级多晶硅块熔炼成单晶硅锭。单晶硅锭的制备主要有两种工艺，CZ 直 拉法及区熔法，当前 85%以上的单晶硅是采用 CZ 法生长出来的。 1）CZ 直拉法。 多块半导体级硅被放置于石英坩埚中（非晶），并加入少量的掺杂材料以便最终可获 得 n 型/p 型硅；使用电阻/RF 加热熔化坩埚中的材料，获得熔体；一块完美的籽晶于 熔体表面边旋转边缓慢拉起，随着籽晶的拉出，界面向下朝着熔体方向凝固，与籽晶 具有相同晶向的单晶就逐步形成了。2）区熔法。将掺杂好的多晶硅棒和籽晶固定于 生长炉中的两端，用 RF 线圈加热籽晶与硅棒的接触区域，并沿着晶棒轴向移动，经 过局部加热-熔化-重新凝固的过程实现单晶硅的制备。由于不使用坩埚，区熔法生长 的硅纯度更高，但典型区熔法制备的硅锭直径相比直拉法小，只适用于 150mm 及以 下的硅片生产，应用于功率半导体等领域。
国内 8 英寸单晶炉逐步国产化，12 英寸实现小批量供应。进口单晶炉厂商主要 包括美国林顿晶体技术公司、日本菲洛泰克株式会社、德国普发拓普股份公司；国内 单晶炉在 8 英寸领域已逐步实现国产化， 12 英寸领域实现小批量供应，代表企业包 括晶盛机电（300316.SZ）、南京晶能、北方华创（002371.SZ）、京运通（601908.SH）、 西安理工晶体等。晶盛机电（300316.SZ）承担的“02 专项——300mm 硅单晶直拉 生长设备的开发”、“8 英寸区熔硅单晶炉国产设备研制”两大项目均已通过专家组 验收，8 寸直拉和区熔单晶炉均已实现产业化，客户覆盖有研半导体、环欧半导体、 金瑞泓等企业；12 英寸半导体级单晶炉已量产。南京晶能则率先实现 12 英寸直拉单 晶炉的国产化，，已进入新昇半导体大硅片产线。
（2）整型：年均 12 亿规模
硅锭生长完成后、切片工作进行前需要进行整型工作，所需设备主要包括滚磨 机、截断机。硅锭在拉晶炉中生长完成后，要经过系列处理以达到切片前的所需状 态，包括去掉两端、径向研磨以及定位边/定位槽制作。1）去掉两端。截断籽晶端及 非籽晶端。2）径向研磨。由于在晶体生长过程中硅锭直径及圆度的控制难以达到十 分精确，因此硅锭都需长得稍大些再通过径向研磨来产生精确的材料直径。3）制作 定位边/定位槽。定位边/定位槽用来标记硅片的晶向以及导电性能，200mm 以上的硅 片以定位槽为主。
目前，国内滚磨机的制造厂商主要有晶盛机电（300316.SZ）、京仪世纪等；国 外厂商主要有日本东京精机工作室。
（3）切片：年均 6 亿规模
200mm 以下硅锭多用内圆切割机完成切片，300mm 采用线切割。切片是指将 硅锭切割成一定厚度的硅片，目前主要采用内圆切割及线切割两种方式进行。当前 对于200mm及以下尺寸的硅片，主要采用带有金刚石切割边缘的内圆切割机来切片； 对于 300mm 的硅片，采用线切割机来切片，线切割通过一组钢丝带动碳化硅研磨料 进行研磨加工切片。内圆切割属于一类传统的硅片加工方法，它的局限在于材料利 用率只有 40%~50%，同时由于结构的限制，也无法加工直径大于 200 mm 的硅片； 与内圆切割相比，线切割具有切割效率高、刀损小、成本低、切片表面质量好、可加 工硅碇直径大、每次加工硅片数多等诸多优点。
由于切片机对精度控制和稳定性有很高的要求，国内外技术差别较大，目前多 数依赖进口。内圆切割机方面，国外厂商主要为日本东京精密，多线切割机方面，国 外厂商主要有日本小松株式会社（NTC）、瑞士 SlicingTech 公司；国内中电科 45 所 在内圆切割机及多线切割机方面均有所布局。
（4）磨片及倒角：年均 12 亿规模
磨片和倒角使切割后的硅片提高平整度、降低边缘缺陷，相关设备包括磨片机 及倒角机。切片完成后，要进行双面的机械磨片以去除切片时留下的损伤，达到硅片两面高度的平行和平坦，即磨片。在硅片制备过程的许多步骤中，平整度是关键的参 数。通过硅片边缘抛光修整使硅片边缘获得平滑的半径周线，即倒角。硅片边缘的裂 痕和小缝隙会在后续的加工中产生应力及位错，平滑的边缘半径会将这些影响降到 最低。磨片及倒角所使用的设备分别为研磨机/磨片机及倒角机。
倒角机以国外厂商为主，研磨机/单面磨片机国内厂商已有布局。倒角机方面， 国外品牌主要为日本东京精密以及日本 SPEEDFAM，国内暂无大批量生产厂商。研 磨机方面，国外厂商主要包括日本 SPEEDFAM、日本浜井（HAMAI）、德国莱玛特·奥 尔特斯、美国 PR HOFFMAN、英国科密特（kemet）等，国内主要厂商有晶盛机电 （300316.SZ）、宇晶股份（002943.SZ）及赫瑞特等。双面磨片机方面，国外主要厂 商为日本光洋（Koyo）等，国内暂无规模化生产厂商。单面磨片机方面，国外主要 厂商主要包括日本迪斯科（Disco）、日本光洋（Koyo）、日本冈本机械（Okamoto） 以及美国 Revasum 等，国内厂商主要为中电科电子装备有限公司。SEMICON China 2018 展会上，晶盛机电（300316.SZ）成功推出了 6-12 英寸半导体级的单晶硅滚圆 机、单晶硅截断机、双面研磨机、全自动硅片抛光机等新产品。
（5）刻蚀：年均 12 亿规模
为消除硅片表面的损伤及沾污，需利用硅片刻蚀机选择性去除硅片表面的物质， 属于湿法刻蚀工艺。经过一系列处理的硅片表面和边缘存在着损伤及沾污。为消除 硅片表面的损伤和沾污，需采用湿法化学刻蚀工艺选择性去除硅片表面的物质，通 常要腐蚀掉硅片表面约 20μm 的硅，以保证所有损伤都被去掉。进行硅片刻蚀工艺的 设备称为硅片刻蚀机。
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