从1到N,国产半导体设备大爆发!
作者:文雨,编辑:小市妹
沉寂了很久的芯片产业又传出一个令人振奋的消息。
在刚刚过去的4月份,中国大陆半导体设备企业中标了67台,国产化率高达62%。
【巨头环伺,强者愈强】
半导体设备主要是指应用于集成电路制造和封测环节的设备,因此又可细分为晶圆制造设备和封装、测试设备,其中制造设备的价值占比高达86%,是最核心的组成部分。
技术壁垒、市场壁垒和客户认知度壁垒,三大难题促使半导体设备逐步走向垄断竞争格局,且市场份额在过去几年加速向头部企业集中。
VLSI Research的统计数据显示,2021年,行业CR5大约为84%,相比2019年的65%大幅提升了近20个百分点。
细分来看,半导体制造设备主要包括薄膜沉积设备、刻蚀设备、光刻机、清洗设备、CMP、离子注入设备、热处理设备、涂胶显影等。其中薄膜沉积、刻蚀和光刻环节的价值量占比最高,分别达到了27%、22%和20%。
▲图片截取自长城国瑞证券
每一细分领域,都被巨头牢牢把持着。
比如,薄膜沉积设备主要包括CVD、PVD、ALD三种,而这基本已经被AMAT(美国应用材料)、Lam Research(拉姆研究)以TEL(东京电子)三家垄断。CVD领域,三者市占率合计达到约70%;PVD设备市场,应用材料一家就占到了85%;ALD设备市场,应用材料和东京电子的市场占有率为60%。
刻蚀设备还是上述三家巨头的天下。根据Gartner的数据,2020年,拉姆研究、应用材料、东京电子在全球刻蚀设备市场中的占比分别为47%、27%和17%。
光刻机更不必多说,几乎全部出自阿斯麦、尼康和佳能三家企业,其中阿斯麦独享高端光刻机市场,在EUV领域根本没有对手。
CMP设备领域,应用材料和日本荏原霸占了全球超90%的市场。
更让人绝望地是,美、日等国在近几年不断推动建立一个排他性的“半导体产业联盟”,试图在行业先天壁垒的基础上再增加人为障碍。
领跑者的圈子文化强化了供应链的马太效应,加上专利封锁,后来者一步落后,步步跟不上。在客户粘性极高、认证壁垒极高的半导体设备领域,这一问题被无限放大。
但是,即便在如此困难的局面下,中国企业依然表现出了极强的韧性。
【国产替代,逆势反攻】
今年4月,在新一轮的大陆半导体设备招标中,国内企业中标了67台,国产化率高达62%。从年度数据来看,去年半导体设备国产化率27.4%,相比2020年的16.8%已有显著提升。
这意味着,历时多年的国产替代,已经进入集中兑现期。
特朗普上台以前,国内主流观念还是“造不如买”,本土晶圆厂基本也都倾向于采购海外头部企业的成熟设备,这样可以尽可能地减少认证周期和成本,进而能在一轮半导体景气周期中快速完成产线建设。
但半导体设备并不能独立发展,需要晶圆厂协同开发,由于缺少验证和导入机会,大陆半导体设备公司在很长一段时间里止步不前。
中美贸易摩擦是一个重要转折,以中芯国际为代表的国内晶圆厂在设备、原材料领域所面临的断供风险越来越大,迫使相关公司开始扶持本土供应商,大面积国产替代正式起步。
发展到今天,国内半导体设备公司在各个细分领域都已取得了很大成绩。
薄膜沉积设备环节,北方华创与拓荆科技是主要的两大领军企业,其中北方华创已实现了28nm/14nm技术的突破,覆盖PVD、CVD和ALD等全领域。
刻蚀设备环节,国内主要参与者包括中微公司、北方华创和屹唐股份等。其中,中微公司的刻蚀设备包含CCP与ICP,目前CCP已突破7-5nm,在5nm以下也进展顺利。去年公司总共生产交付了298腔CCP刻蚀设备,产量同比大增40%。
光刻环节,上海微电子一马当先,在90nm、110nm、280nm等制程上已全面实现国产化。今年2月,上海微电子交付了首台2.5D\3D先进封装光刻机。按照之前的计划,28nm的光刻机也将在年内完成交付。
CMP设备领域国内参与者主要是华海清科和北京烁科精微电子,其中华海清科是国内唯一一家实现12英寸CMP设备量产的企业,公司12英寸系列CMP设备产品已经完成批量化应用,制程上也开始向14nm推进,目前已进入验证阶段。
《中国制造2025》规划中指出,到2025年,国内半导体核心基础零部件、关键基础材料应实现70%的自主保障。对比去年不到30%的国产化率,未来空间还很大。只要国内企业能够实现技术突破,订单是完全有保障的。
但相较于存量市场的替代,芯片景气周期所带来的增量市场更值得关注。
【景气依旧,增量可期】
2020年以来,由于智能手机、数据中心、人工智能、新能源汽车等下游需求大幅提升,全球范围内掀起了一股“缺芯潮”,到现在不仅没有缓解,反倒愈演愈烈,各项指标均能印证这一点。
比如库存水平,2019年半导体产品的库存中位数大约是40天,而到了2021年只剩下不到5天。
再比如交货周期,到今年2月,16位处理器通用产品的平均交付周期已经上升44周,相比去年10月份增加了15周。
现在来看,芯片短缺问题在短期内根本无解。根据《2022全球半导体产业大调查》中的数据,有近六成的芯片企业高管认为芯片短缺要到2023年才能解决。
高景气周期下,晶圆厂纷纷扩产锁定利润,资本开支持续攀升。
2021年,全球代工龙头台积电的资本开支高达300亿美元,中芯国际的资本开支也提升到了45亿美元。
进入2022年,晶圆厂继续加大投资力度,台积电将资本开支提升到400-440亿美元,中芯国际则增长至50亿美元。
IC Insights给出的预测是,2022年全球半导体行业资本开支规模将超过1904亿美元,同比增长24%。
根据之前业内的统计数据,晶圆厂的资本开支有70%-80%用于购买设备。也就是说,半导体设备企业的订单量在2022年依然有很大增长空间。
总的来看,国内半导体设备已在成熟制程打破垄断,在存量替代和增量扩张的共振下,大概率将进入商业化高速放量阶段。
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