布局国产半导体设备的历史性机遇

章诚;肖群稀;关东奇来;黄波;时彧

【摘 要】一、半导体产业链格局:雄关漫道真如铁,而今迈步从头越1.中国半导体产业链渐趋完善,产业生态体系逐步成形目前我国垂直分工模式的芯片产业链初步搭建成形,产业上中下游已然打通,涌现出一批实力较强的代表性本土企业(见图1)。集成电路是基础性、先导性产业,涉及国家信息安全,做大做强集成电路产业已成为国家产业转型的战略先导。近年来,中国集成电路技术水平与国际先进水平差距正在逐步缩小,产业已经进入快速发展的轨道。

【期刊名称】《金融言行：杭州金融研修学院学报》 【年(卷),期】2018(000)012 【总页数】5页(P13-17)

【关键词】历史性机遇;半导体设备;半导体产业链;国家信息安全;集成电路产业;国产;集成电路技术;分工模式

【作 者】章诚;肖群稀;关东奇来;黄波;时彧

【作者单位】[1]华泰证券;[1]华泰证券;[1]华泰证券;[1]华泰证券;[1]华泰证券; 【正文语种】中 文 【中图分类】F407.63

一、半导体产业链格局：雄关漫道真如铁，而今迈步从头越 1.中国半导体产业链渐趋完善，产业生态体系逐步成形

目前我国垂直分工模式的芯片产业链初步搭建成形，产业上中下游已然打通，涌现出一批实力较强的代表性本土企业（见图1）。集成电路是基础性、先导性产业，涉及国家信息安全，做大做强集成电路产业已成为国家产业转型的战略先导。近年来，中国集成电路技术水平与国际先进水平差距正在逐步缩小，产业已经进入快速发展的轨道。

2.中国本土设备企业：机遇与挑战并存，最“坏”的时代亦是最好的时代 设备制造业是半导体产业的基础，是完成晶圆制造、封装测试环节和实现集成电路技术进步的关键。所需专用设备主要包括晶圆制造环节所需的光刻机、化学汽相淀积（CVD）设备、刻蚀机、离子注入机、表面处理设备等，封装环节所需的切割减薄设备、度量缺陷检测设备、键合封装设备等，测试环节所需的测试机、分选机、探针台等，以及其他前端工序所需的扩散、氧化及清洗设备等。这些设备的制造需要综合运用光学、物理、化学等科学技术，具有技术壁垒高、制造难度大、设备价值及研发投入高等特点。

图1 半导体产业链一览资料来源：SEMI，华泰证券研究所

图2 1999～2017年全球半导体设备前5大公司市场占有率 资料来源：Bloomberg，Wind，华泰证券研究所

图3 2017年全球半导体设备厂商市场份额资料来源：Bloomberg，Wind，华泰证券研究所

全球半导体设备市场集中度高，美日欧五大巨头引领全球半导体设备市场。据Bloomberg数据，2017年全球五大半导体设备制造商分别为应用材料

（AMAT）、阿斯麦（ASML）、拉姆研究（Lam Research）、东京电子（TLE）、科磊（KLA）（见图2、3），这五大半导体制造商在2017年以其领先的技术、强大的资金支持占据着全球半导体设备制造业超过70%的份额。其中阿斯麦公司

在光刻机设备上一家独大，2013—2017年一直拥有18%以上的全球半导体设备市场份额，凭借在高端光刻机市场上的垄断地位以及持续高额的研发投入，阿斯麦在设备市场上保持着较高的市场认可度。与之并驾齐驱的是研发用于其他制造流程设备的应用材料的拉姆研究，两家公司近五年来也保持稳健的市场份额增长。应用材料公司在其强势领域表现全面而稳定，一直占据着半导体设备销售额前三的位置。 图4 全球半导体设备企业主要产品分布图资料来源：SEMI，华泰证券研究所 图5 2017年中国大陆进口半导体设备占比资料来源：中国电子专用设备工业协会，华泰证券研究所

细分领域术业有专攻，全球设备行业龙头各显神通占据世界领先地位。在半导体产业价值链中，光刻机作为产业的核心，占了半导体设备投资较大的份额，其中荷兰阿斯麦L公司凭借领先的技术和优秀的产品，在45纳米以下制程的高端光刻机市场中占据大部分的市场份额，而在EUV光刻机领域目前处于垄断地位，市占率为100%（业内独家）。应用材料公司在除了光刻领域外的其他核心半导体设备领域有着较强的竞争力，在PVD设备上，应用材料作为行业龙头占据了大部分的市场份额，在CVD和蚀刻设备上应用材料与拉姆研究、东京电子等企业竞争激烈，同时应用材料公司在CMP、检查和量测（包括半导体、掩模和光伏）、电镀ALD、离子注入、外延工艺和RTP领域都有涉猎（见图4）。

中国半导体设备的进口依赖问题较为严重。半导体装备业具有较高的技术壁垒、市场壁垒和客户认知壁垒，由于我国半导体设备产业整体起步较晚，目前国产规模仍然较小。据SEMI统计，2017年中国大陆半导体设备销售额为82.3亿美元，据中国电子专用设备工业协会数据，2017年中国国产半导体设备（不含光伏设备）48.07亿元，据此计算中国半导体设备市场国产化率仅为9%。国内设备市场仍主要由美国应用材料（Applied Material）、美国泛林半导体（Lam Research）、日本东京电子（Tokyo Electron）、日本爱德万（Advantest）、美国科磊

（KLA-Tencor）等国外知名企业所占据。集成电路设备是集成电路产业发展的重要基石，专用设备的大量依赖进口不仅严重影响我国集成电路的产业发展，也对我国电子信息安全造成重大隐患（见图5）。

但是在本土企业中，少数专用设备制造商通过多年的研发和积累，已掌握了相关核心技术，拥有自主知识产权，具备一定规模和品牌知名度，占据了一定市场份额（见图6）。在02专项1该项目在国家16个重大技术突破专项中，位居第2位，简称02专项。和大基金的扶持下，国内的半导体制造企业已经在技术上取得了一系列突破，多种半导体设备研制成功。除了光刻设备突破不大之外，刻蚀和薄膜沉淀设备已经可以在12英寸28nm的产线上批量使用，还有一批14nm的设备已经进入产线工艺验证阶段。虽然与国际上最新的7nm/10nm技术还有一定的距离，但是随着中国半导体市场越来越大，国产半导体设备制造企业凭借着地理、服务、价格等优势有望迅速崛起，或将实现对国外领先公司的技术和业务的弯道超越。 我们认为集成电路测试设备有望成为率先实现较大规模进口替代。由于测试环节是贯穿集成电路生产过程的重要流程，测试设备制造企业在产业链中也占据着重要地位，是上中下游各类企业完成检测工艺的有力支撑。集成电路测试设备主要用于封装测试产业环节，客户包括下游封装测试企业、晶圆制造企业和芯片设计企业，目前封装测试业已成为我国集成电路产业链中最具国际竞争力的环节，测试设备有望率先受益于产能转移。目前国内厂商已掌握了测试设备相关核心技术，生产的测试机和分选机获得长电科技、日月光等企业使用和认可，与国外知名企业相比，国内优势企业对客户需求更为理解，服务方式更为灵活，产品性价比更高，具有较强的本土优势。

图6 中国半导体设备代表企业产品分布图资料来源：SEMI，华泰证券研究所 本土设备企业机遇与挑战并存，最“坏”的时代亦是最好的时代。我们认为，在芯片需求持续上升、国产化投资加快、国家战略支持的大背景下，中国大陆本土半导

体制造企业的崛起有望带动一批本土优秀企业共同成长，国产设备有望借助大陆晶圆产线的密集投资而实现渗透率提升，迎来最好的时代。但另一方面，全球设备产业呈少数海外巨头垄断格局，中外技术实力、企业体量差距较悬殊且进口替代时间窗口有限，未来5年或是本土半导体产能投资需求增长最快的阶段。我们认为总体上国产设备必然受益但产业链各环节的差异会很大。国产化须符合最朴素商业逻辑，即技术或配套实力优于进口，这样才会有持续需求，光靠补贴和支持难以诞生优质企业。因此，本土设备企业又面临最“坏”的时代，因为唯有技术准备充分的企业才能胜出。

二、半导体设备国产化的可行性讨论及发展建议

1.合作与合资：或是应对海外核心技术封锁的未来路径之一

近年来中国半导体企业海外并购活动的难度已经不断加大。2016年全球半导体行业收并购案总金额达1000亿美元，同年中国总金额仅26.3亿美元，仅占全球2.6%，缺乏有影响力和实质性产业提升的收并购案例；另一方面，有些收并购活动甚至引起了部分海外政府及组织机构的注意和抵制，干扰了国内企业的正常投资和收并购活动。随着全球半导体产业围绕着资本、技术、人才、市场等方面的竞争加剧，中国资本在海外的投资并购活动已引起美、欧、日、韩等国家的警觉。我们认为面对国家政治和并购环境日趋复杂的局面，国内资本海外并购态势或将趋缓，但国内企业与国际厂商之间多形式的合作增多，或比以往更加活跃。

我们认为“合资”或会是个比较好的选择方案，主要理由包括：一是合资是在双赢互利互信的基础上的可靠的合作。但是合作这个概念很宽泛，我们认为中方与外方同时给予较大投入并就核心技术领域的技术、工艺、研发、管理展开深度合作，并以资本形式合作以实现双赢的可靠模式，未来或能对设备及材料国产化进程带来实质性的推动作用。二是中外合资双方都能发挥较好的协同效应。例如，中资方处理中国本土市场的服务和技术本土化，外资方可以处理国外知识产权、引入人才的问

题。三是若开发的技术归属合资公司，只要中资比例超过50%，这个技术也就是属于国产化范畴。

整体来说，未来本土的集成电路设备制造企业间的分化已在所难免，掌握核心技术、重视技术研发的企业将有望脱颖而出。随着美国对华加征关税和限制并购等一系列举措的推出，我们认为或将进一步引发国家对先进制造领域自主创新的重视，中国企业也将更加注重培育内生增长，加强具有核心自主知识产权的高端技术研发。 2.前路漫长但具备国产化突破基础，设备企业步入高速成长期

得益于国内需求、政策支持、资本、人才储备，半导体产业链具备突破的基础。我们认为，中国IC产业处于“前有追赶目标，后无潜在对手”的国际格局中，“全球最大市场”的地位是中国“后发优势”的重要基础之一。叠加国家战略、资本实力、全球主流企业及国内外研发人才的储备，以上因素都是推动硅材料、设计、制造、封装测试及装备实现国产化突破的基础。

目前中国本土已从全产业链的角度培育了很多企业，设计、制造、封装各环节的协同发展有望带动一批本土设备企业共同成长；同时，中国内资晶圆厂建设正进入建设高峰，中国本土资本投资规模的增长为扩大国内设备采购规模和设备市场国产化率提升带来了新的契机，同时国内新增产能工艺丰富，设备需求从14nm制程工艺到90nm以上制程工艺梯度展开，产能投资对高中低端多代设备均具有拉动作用，为不同层级的本土设备企业由易到难、由辅助到核心逐级突破技术瓶颈提供了广阔成长空间。同时，国外设备价格高昂且供应量有限，采购相对困难，也为中国设备国产化提供了动力和需求。

但就目前全球产业格局来看，我们认为中国可能要长期扮演追赶者的角色，或需要30年的时间才能发展出比较有市场竞争力的完整产业环境，需要依次突破封装和设计、制造和材料、核心设备三大环节。2018年中国半导体行业协会《发展半导体产业必须长期艰苦奋斗》主题报告认为未来中国半导体行业发展要“三步走”：

①5～10年内，中国的设计企业和封测企业将会形成相当的竞争力；②用10～15年的时间，中国的制造业、部分材料业有可能形成突破，进而形成竞争力，打造有竞争力的IDM企业也需要10～15年的时间。③关键设备业的发展则需要20～30年的时间。

从全球产业重心转移历史的来看，我们认为虽然中国培育世界一流设备企业或仍需20～30年时间，但不代表目前没有进步空间，本土设备企业的高速成长期已然到来。从海外产业发展历程来看，美国作为半导体产业发源地，始终把握了半导体设备环节的技术命脉，而日本在承接美国产业转移过程中，经历了从采购先进设备到研发先进设备的历程，最终培育出一批至今领先的设备企业。因此我们认为，中国从国内需求、政策支持、资本、人才储备等角度都具备培育设备企业的基础，虽然前路漫长，但在中国本体半导体制造崛起的进程中，本土设备企业正在迎来持续成长的历史契机。

我们认为未来中国发展半导体行业应该拟定长远目标，持之以恒、坚定不移地谋求发展，且需要政府长期支持。虽然通往世界一流仍然漫长，但5～10年中国培育出一批设备雏形企业仍有很大希望。从资本市场的角度，我们建议：①2025以前由国家资本主导扶持企业度过生存期，靠国家资金支持与产业发展有机的结合，逐渐在市场中找到竞争的位置；②2025年以后鼓励由政府资本支持过渡到市场资本支持，政府负责加大基础技术研发投入，同时让企业在市场资本引导下适应市场节奏实现自主创新，融入市场良性循环，进入发展快车道，最终发展出具备较强市场竞争力的中国企业。