证券研究报告 行业专题报告 信息技术 电子 推荐 ( 维持 ) 半导体设备和材料的国产化机遇 2016 年 05 月 24 日半导体行业深度专题之五 上证指数 2844 行业规模 占比 % 股票家数 ( 只 ) 164 5.8 总市值 ( 亿元 ) 17929 4.2 流通市值 ( 亿元 ) 12564 3.7 行业指数 % 1m 6m 12m 绝对表现 -6.2-15.9-22.2 相对表现 -3.0 2.5 13.0 (%) 20 10 0-10 -20-30 -40-50 资料来源 : 贝格数据 招商证券 相关报告 电子沪深 300 May/15 Sep/15 Dec/15 Apr/16 1 4 月 14 日日本九州地震对半导体行业的影响 客观利于半导体产业向大陆转移, 关注产业链核心标的 2016-04-17 2 半导体行业深度专题之四 物联网风云渐起, 全球半导体整合加速 2015-10-20 3 半导体行业深度专题之三 - 集成电路产业基金投资地图 2015-05-28 4 半导体行业专题报告之二 - 中国智能终端芯片产业 : 顺应潮流, 逆流而上 2014-09-22 鄢凡 0755-83074419 yanfan@cmschina.com.cn S1090511060002 研究助理李学来 021-68407413 lixuelai@cmschina.com.cn 马鹏清 0755-82958360 mapq@cmschina.com.cn S1090515080001 2014 年以来中国大陆掀起新一轮半导体产业投资热潮, 预计今后 10 年内将有数千亿元资金投入到半导体产业中, 中国半导体产业迎来黄金发展时期 当前进入半导体生产线建设密集期, 对半导体设备和材料的需求快速增长, 大陆年需求规模有望超过 200 亿美元, 国内配套的设备和材料厂商迎来进口替代大机遇 继此前 国家战略 / 智能终端 / 投资地图 / 物联网 四篇前瞻性半导体深度专题后, 我们首次深度梳理国内半导体设备和材料厂商 ( 含 32 家国内上市公司 ), 重点组合为三安光电 七星电子 大族激光 上海新阳 兴森科技 南大光电 半导体设备和材料处于产业链上游, 是推动技术进步的关键环节 半导体设备和材料应用于集成电路 (IC) LED MEMS 分立器件等领域, 其中以 IC 领域的占比和技术难度最高 IC 制造分为前道 后道, 以及中道制程, 主要有氧化炉 PVD CVD 光刻 涂胶显影 刻蚀 CMP 晶圆键合 离子注入 清洗 测试 减薄 划片 引线键合 电镀等设备, 半导体材料主要包括衬底 ( 硅片 / 蓝宝石 /GaAs 等 ) 光刻胶 电子气体 溅射靶材 CMP 材料 掩膜版 电镀液 封装基板 引线框架 键合丝 塑封材料等 全球半导体设备和材料规模 800 亿美元, 呈寡头垄断局面 2014 年全球半导体设备和材料规模分别为 375 亿美元和 443 亿美元 前十大设备厂商的市场份额为 93.6%, 且都是美日欧厂商 在材料领域, 前四大硅片厂商的市占率为 85%, 前五大光刻胶厂商的市占率为 88%, 供应商也以美日欧为主 大陆半导体产业发展黄金期, 设备和材料的需求大幅增长, 年需求规模望超过 200 亿美元 今后 10 年大陆将有数千亿的资金投入半导体产业, 大陆半导体进入生产线密集建设期, 目前在建或计划建设的半导体晶圆投资项目总额已达 800 亿美元, 将需求约 600 亿美元的设备, 而材料的需求也随之增加 我们预计 2020 年, 大陆半导体设备和材料年需求规模将超过 200 亿美元 在政策和客户的支持下, 半导体设备和材料的国产化程度不断提升, 龙头企业受益半导体产业发展大机遇 在 02 专项等政策, 以及中芯国际等客户的支持下, 国内的半导体设备和材料产业已取得长足进步, 逐步实现从低端向高端替代 刻蚀机 PVD 先进封装光刻机等设备, 靶材 电镀液等材料, 不仅满足国内市场的需求, 还获得国际一流客户的认可, 远销海外市场 投资建议 : 内生 + 外延 双轮驱动, 国内半导体设备和材料进入快速发展期, 经深入分析我们共梳理 32 家国内上市标的, 强烈推荐围绕化合物半导体材料设备布局的三安光电和半导体设备公司七星电子 大族激光, 重点推荐半导体材料和化学品公司上海新阳 兴森科技 南大光电 此外还建议关注晶盛机电 苏大维格 太极实业 巨化股份 三环集团 鼎龙股份 飞凯材料 强力新材 光华科技 菲利华等 ( 关注公司部分为招商证券其他行业覆盖 ) 风险因素 : 行业景气不及预期, 半导体投资进度不及预期 重点公司主要财务指标 股价 16EPS 17EPS 16PE 17PE PB 评级 目标价 三安光电 18.95 0.98 1.29 19.34 14.69 3 强烈推荐 -A 35 七星电子 24.7 0.26 0.52 95.00 47.50 4.4 强烈推荐 -A 35 大族激光 21.31 1.05 1.32 20.30 16.14 4.7 强烈推荐 -A 44 上海新阳 30.02 0.40 0.61 75.05 49.21 6.1 强烈推荐 -A 40 兴森科技 17.17 0.47 0.68 36.53 25.25 3.9 强烈推荐 -A 25 南大光电 28.35 0.42 0.63 67.50 45.00 3.8 审慎推荐 -A 35 资料来源 : 公司数据 招商证券 (5 月 23 日收盘价 ) 敬请阅读末页的重要说明
正文目录 一 设备和材料是半导体产业的上游核心环节... 7 1 设备和材料在半导体产业链中位于上游, 是半导体制造所需的工具和原料... 7 2 半导体生产工艺复杂, 对半导体设备和材料的要求极高... 8 3 半导体设备和材料规模合计超 800 亿美元, 呈寡头垄断局面... 11 4 设备和材料是推动半导体产业进步的关键因素... 12 1) 摩尔定律接近极限, 超越摩尔引起重视... 13 2) 半导体产业进步离不开半导体设备的不断创新... 14 3) 半导体行业使用的材料种类越来越多... 15 二 半导体制造工艺中的主要设备及材料... 17 1 半导体制造工艺流程及其需要的设备和材料... 17 2 主要半导体设备及所用材料... 20 1) 氧化炉... 20 2) PVD( 物理气相沉积 )... 21 3) PECVD... 22 4) MOCVD... 22 5) 光刻机... 23 6) 涂胶显影机... 24 7) 检测设备 (CDSEM OVL AOI 膜厚等)... 24 8) 干法刻蚀机... 25 9) CMP( 化学机械研磨 )... 26 10) 晶圆键合机... 26 11) 湿制程设备 ( 电镀 清洗 湿法刻蚀等 )... 27 12) 离子注入... 28 13) 晶圆测试 (CP) 系统... 28 14) 晶圆减薄机... 30 15) 晶圆划片机... 30 16) 引线键合机... 31 三 主要半导体设备与材料厂商... 31 1 全球半导体设备龙头... 31 敬请阅读末页的重要说明 Page 2
1) 美国应用材料公司... 31 2) 荷兰阿斯麦 (ASML) 公司... 34 2 全球半导体材料龙头... 35 1) 日本信越集团 (Shinetsu)... 35 2) 美国陶氏化学公司 (Dow Chemical)... 38 3 国内主要半导体设备供应商... 40 4 国内主要半导体材料供应商... 45 四 大陆半导体进入密集投资期, 设备和材料最受益... 51 1 发展半导体产业, 体现国家意志... 51 2 市场需求和国家战略扶持推动半导体产业快速发展... 53 3 重金投入制造环节, 上游设备和材料受益大... 55 4 设备与材料, 是大陆产业链最薄弱的环节... 58 五 设备与材料迎来国产化大机遇... 60 1 大陆已建立全球有影响力的半导体制造和封测产业... 60 2 投资建厂加速, 设备和材料需求快速扩张... 62 3 能力提升 + 客户支持, 由低端向高端实现进口替代... 64 4 海外并购 + 国内整合, 加速设备和材料产业实现进口替代... 67 5 政策扶持, 推动国内设备和材料产业快速发展... 69 1) 02 专项支持半导体制造技术水平提升... 69 2) 三大扶持政策促半导体设备国产化加速... 70 3) 国家集成电路产业发展推进纲要 扶持产业发展... 71 六 投资建议... 72 1 半导体设备和材料龙头公司盈利能力较强... 72 2 国内发展半导体设备和材料产业的逻辑... 72 3 国内主要半导体设备和材料上市公司及重点推荐... 73 七 风险提示... 74 敬请阅读末页的重要说明 Page 3
图表目录图 1 2015 年全球半导体市场 ( 按产品分类 ; 单位 : 百万美元 )... 7 图 2 集成电路产业的垂直分工历程... 8 图 3 集成电路产业链的主要环节... 8 图 4 集成电路制程发展历史... 9 图 5 英特尔发布的第五代酷睿处理器... 9 图 6 集成电路产品的生产流程... 10 图 7 对单一步骤的合格率要求极高... 10 图 8 2013 年半导体硅片市场份额... 12 图 9 全球半导体光刻胶市场份额... 12 图 10 摩尔定律与超越摩尔... 13 图 11 英特尔公司的技术路线图... 13 图 12 光刻机的价格呈上升趋势... 14 图 13 半导体产业使用的化学元素种类越来越多... 15 图 14 半导体硅片尺寸发展历程... 16 图 15 SOI 技术路线图... 16 图 16 集成电路产业链... 17 图 17 先进封装技术及中道 (Middle-End) 技术... 18 图 18 IC 晶圆制造流程图... 18 图 19 传统封装工艺流程... 19 图 20 七星电子公司的立式氧化炉... 21 图 21 应用材料公司的 PVD 设备... 21 图 22 美国应用材料公司的 PECVD 设备... 22 图 23 德国 Aixtron( 爱思强 ) 公司的 MOCVD 设备... 23 图 24 上海微电子装备公司的光刻机... 23 图 25 涂胶显影机... 24 图 26 半导体检测设备... 25 图 27 美国应用材料公司的刻蚀设备... 25 图 28 CMP 设备... 26 图 29 晶圆键合机... 27 图 30 上海新阳的湿制程设备... 27 敬请阅读末页的重要说明 Page 4
图 31 离子注入设备... 28 图 32 晶圆测试系统... 29 图 33 晶圆减薄设备... 29 图 34 晶圆划片机... 30 图 35 引线键合机... 31 图 36 应用材料公司 2015 财年的收入构成... 32 图 37 近十年应用材料公司的营收和利润情况... 32 图 38 近十年 ASML 公司的营收和利润情况... 34 图 39 ASML 公司历史上推出的重要光刻机设备... 35 图 40 近十年信越集团的营收和利润情况... 36 图 41 近十年陶氏化学公司的营收和利润情况... 39 图 42 2000 年以来集成电路行业的主要扶持政策... 51 图 43 大基金规划的投资进度... 52 图 44 大陆是全球电子产品的主要生产基地... 54 图 45 大陆地区集成电路产品和原油进口额... 54 图 46 大陆地区集成电路产业规模... 55 图 47 全球集成电路产业规模... 55 图 48 晶圆生产线外景 ( 中芯国际上海厂 )... 56 图 49 晶圆生产线内部设备一角... 56 图 50 晶圆生产线 (Fab) 的成本构成... 57 图 51 晶圆生产线 (Fab) 中的设备成本构成... 57 图 52 晶圆生产线 (Fab) 的投资额随技术节点的缩小而快速提高... 57 图 53 晶圆 (Wafer) 制造成本构成 (8 寸线 )... 58 图 54 2015 年大陆集成电路产业链各环节的规模与增速... 58 图 55 2014 年大陆地区半导体设备市场 43.7 亿美元... 59 图 56 2014 年大陆地区半导体材料市场 58.3 亿美元... 59 图 57 大陆半导体产业链各环节在全球的市场份额... 59 图 58 大陆地区的晶圆生产线分布 ( 截止 2015 年 4 月 )... 60 图 59 大陆地区的封装与测试生产线分布 ( 截止 2015 年 4 月 )... 61 图 60 大陆地区的半导体设备和材料市场规模... 63 图 61 半导体产业的三次转移历史... 64 图 62 大陆比台湾地区拥有更全的半导体设备供应商商... 65 敬请阅读末页的重要说明 Page 5
图 63 2014 年大陆主要半导体设备商的出口额... 67 图 64 投资先进制程的 IDM 和 Foundry 厂商越来越少... 68 图 65 纲要 中的集成电路产业发展目标... 71 表 1: 各技术节点集成电路产品的制造工艺步骤数... 10 表 2:2014 年全球十大半导体设备商排名及相关收入... 11 表 3:2014 年大陆半导体设备十强单位... 11 表 4:IC 晶圆生产线的 7 个主要生产区域及所需设备和材料... 18 表 5: 传统封装的主要步骤及所需设备和材料... 20 表 6: 应用材料公司各事业部及主要产品... 32 表 7: 信越集团的主要产品及其应用领域... 36 表 8: 陶氏化学电子材料事业部的主要产品... 38 表 9:2014 年国内主要进口设备及国内主要设备厂商 ( 单位 : 亿美元 )... 40 表 10:2014 年国内主要晶圆制造材料规模及国内厂商代表 ( 单位 : 亿元 )... 45 表 11:2014 年国内主要半导体封装材料规模及国内厂商代表 ( 单位 : 亿元 )... 46 表 12: 地方政府成立的集成电路产业基金及扶持措施 ( 截止 2015 年 6 月 )... 52 表 13:2015 年全球前十大半导体产品采购商 ( 单位 : 百万美元 )... 53 表 14: 大基金参与的投资项目 ( 截止 2016 年 3 月 )... 55 表 15:2015 年全球前十大半导体晶圆代工厂排名及营收规模 ( 单位 : 百万美元 ). 61 表 16:2014 年全球前十大半导体封装测试厂商... 62 表 17:2013 年以来中资收购海外半导体案例... 62 表 18: 近期在大陆投资的晶圆生产线 (Fab)... 63 表 19: 国内晶圆级半导体设备厂商及其设备水平... 65 表 20: 国内半导体设备和材料领域的整合案例... 69 表 21: 国家支持发展的重大技术装备和产品目录 LED 和集成电路装备部分 (2015 年修订 )... 70 表 22: 半导体产业链各龙头公司的盈利能力及市值对比 ( 单位 : 亿美元 )... 72 表 23:A 股和新三板上市的主要半导体设备和材料相关上市公司... 73 敬请阅读末页的重要说明 Page 6
一 设备和材料是半导体产业的上游核心环节 集成电路占半导体总市场的八成, 是半导体的主要构成部分 美国半导体产业协会 (SIA) 最新发布的数据显示,2015 年全球半导体市场规模为 3,352 亿美元, 比 2014 年略减 0.2% 半导体可以分为四类产品, 分别是集成电路 光电子器件 分立器件和传感器 其中规模最大的是集成电路, 达到 2,753 亿美元, 占半导体市场的 81% 由于半导体产品中大部分是集成电路, 因此二者常常被混为一谈, 在此特别说明二者的异同, 以免混淆 图 1 2015 年全球半导体市场 ( 按产品分类 ; 单位 : 百万美元 ) 2015 年全球半导体市场规模 3,352 亿美元 传感器 8,789 3% 微处理器 61,170 18% 光电子 33,493 10% 分立器件 18,794 6% 集成电路 275,315 81% 模拟电路 45,483 13% 存储器 78,450 23% 逻辑电路 90,212 27% 资料来源 : 招商证券,Wind 1 设备和材料在半导体产业链中位于上游, 是半导体制造所需的 工具和原料 经过 50 多年的发展, 如今的半导体产业已经高度专业化 我们以集成电路 (IC) 产业为例来说明产业的分工 集成电路产业经过了几十年不断的发展与演变, 在 1970 年代以前, 由系统厂商 (System) 和 IDM 厂商主导, 之后演变为 IC 设计 晶圆代工和封装测试为主导的垂直分工模式 随着 IC 产业规模的壮大, 产业竞争加剧, 分工模式进一步细化, 从封装测试环节中分出测试, 从 IC 设计环节分出了专门提供 IP 的厂商 ( 如 ARM) 半导体设备和材料处于 IC 产业的上游, 为 IC 产品的生产提供必要的工具和原料 当前 IC 产业的商业模式可以简单描述为,IC 设计公司根据下游客户 ( 系统厂商 ) 的需求设计芯片, 然后交给晶圆代工厂进行制造, 之后再由封装测试厂进行封装测试, 最后将性能良好的 IC 产品出售给系统厂商 IC 设计 晶圆制造 封装测试是 IC 产业的核心环节, 除此之外,IC 设计公司需要从 IP/EDA 公司购买相应的 IP 和 EDA 工具, 而 IC 制造和封装测试公司需要从设备和材料供应商购买相应的半导体设备和材料化学品 因此, 在核心环节之外, 集成电路产业链中还需要 IP/EDA 半导体设备 材料化学品等上游供应商 敬请阅读末页的重要说明 Page 7
图 2 集成电路产业的垂直分工历程 资料来源 : 招商证券 图 3 集成电路产业链的主要环节 资料来源 : 招商证券 2 半导体生产工艺复杂, 对半导体设备和材料的要求极高 集成电路产业按照摩尔定律持续发展, 制程节点不断缩小, 今年将量产 10 纳米 摩尔 定律是由英特尔 (Intel) 创始人之一戈登 摩尔 (Gordon Moore) 于 1965 年提出来的 其内容为 : 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 敬请阅读末页的重要说明 Page 8
增加一倍, 性能也将提升一倍 几十年来, 集成电路产业沿着摩尔定律发展,1971 年集成电路的制程节点是 10 微米 ( 百分之一毫米 ), 今年台积电将开始量产 10 纳米 ( 十万分之一毫米 ), 技术节点缩小到千分之一, 意味着晶体管面积缩小百万分之一 图 4 集成电路制程发展历史 资料来源 : 招商证券 82 平方毫米的集成电路产品中有超过十亿颗晶体管, 制造工艺极其复杂 英特尔在 2015 年 CES 展会上发布的第五代酷睿处理器系列, 采用 14nm 3D 三栅极晶体管技术打造,U 系列核心面积相比采用 22nm 3D 三栅极集体管技术的第四代酷睿 U 系列处理器缩小了 37%, 但所集成的晶体管数量提升了 35%, 达到 13 亿个! 这使得第五代酷睿处理器与同级别第四代酷睿处理器相比, 显卡性能最大提升 22%, 视频处理器能力最大提升 50%, 电池续航时间最多延长 1.5 小时 第五代处理器芯片的面积仅 82 平方毫米, 在如此小的面积上要集成 13 亿个晶体管, 其制造难度可想而知 图 5 英特尔发布的第五代酷睿处理器 资料来源 : 招商证券 英特尔 敬请阅读末页的重要说明 Page 9
半导体制造技术十分精细, 制造工艺的极其复杂, 对设备和材料的要求非常苛刻 根据产品的不同, 集成电路生产需经过几十步甚至上千步的工艺, 其中任何一步的错误都可能是最后导致器件失效的原因, 因此对设备和材料的要求非常高, 且对每一步的良率要求极高, 通常要达到 3 个 9 以上的良率 在 20nm 技术节点, 集成电路产品的晶圆加工工艺步骤约 1000 步, 在 7nm 时将超过 1500 步 假设每一步的加工合格率为 99.0%(2 个 9), 那么经过 1000 步加工之后, 其合格率为零! 当每一步的加工合格率为 99.99% (4 个 9) 时, 经过 1000 不加工, 其合格率才能达到 90% 因此, 集成电路制造过程中对设备和材料的稳定性要求极高 图 6 集成电路产品的生产流程 资料来源 : 招商证券 晶方科技 表 1: 各技术节点集成电路产品的制造工艺步骤数 制程节点 65nm 45nm 28nm 20nm 14nm 10nm 7nm 刻蚀步骤数 20 30 40 55 65 110 150 全工艺步骤数 1000 >1100 >1300 >1500 资料来源 : 招商证券 AMEC 图 7 对单一步骤的合格率要求极高 资料来源 : 招商证券 AMEC 敬请阅读末页的重要说明 Page 10
3 半导体设备和材料规模合计超 800 亿美元, 呈寡头垄断局面 半导体设备行业门槛极高, 处于寡头垄断局面, 国内产业相对薄弱 从全球范围看, 美国 日本 荷兰是世界半导体装备制造的三大强国, 全球知名的半导体设备制造商主要集中在上述国家 根据 SEMI 的统计,2014 年全球半导体设备市场规模为 375 亿美元, 前十大半导体设备厂商的销售额为 351 亿美元, 市场占有率高达 93.6%, 行业处于寡头垄断局面 前十大半导体设备生产商中, 有美国企业 4 家, 日本企业 5 家, 荷兰企业 1 家 其中美国的应用材料公司 (AMAT) 以 79.4 亿美元的销售额位居全球第一, 全球设备市场市占率 21.2%; 荷兰阿斯麦 (ASML) 公司以 75.5 亿美元的销售额位居全球第二, 全球设备市场市占率 20.1%; 日本的东京电子 (TEL) 销售额为 55.4 亿美元, 位列第三, 全球设备市场市占率 14.8% 美国公司在等离子体刻蚀设备 离子注入机 薄膜沉积设备 掩模版制造设备 检测设备 测试设备 表面处理设备产品中具有竞争优势 ; 日本公司在光刻机 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 氧化设备等产品中具有竞争优势, 荷兰公司则在高端光刻机 外延反应器 垂直扩散炉等领域处于领先地位 表 2:2014 年全球十大半导体设备商排名及相关收入 排名 公司 国家 收入 ( 亿美元 ) 市占率 (%) 1 Applied Materials 美国 79.4 21.2 2 ASML 荷兰 75.5 20.1 3 Tokyo Electron 日本 55.4 14.8 4 Lam Research 美国 48.6 13.0 5 KLA-Tencor 美国 28.7 7.7 6 DNS 日本 15.2 4.1 7 Advantest 日本 14.4 3.8 8 Teradyne 美国 13.0 3.5 9 Hitachi High-Technologies 日本 11.9 3.2 10 Nikon 日本 8.9 2.4 Others 23.98 6.4 Total Market 374.98 100 资料来源 : 招商证券 SEMI 表 3:2014 年大陆半导体设备十强单位排名 单位名称 销售额 ( 万元 )( 不含税 ) 1 中国电子科技集团第四十五研究所 53,591 2 中微半导体设备 ( 上海 ) 有限公司 44,433 3 深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司 39,011 4 中国电子科技集团公司第四十八研究所 27,326 5 北方微电子基地设备工艺研究中心有限公司 26,601 6 北京京运通科技股份限公司 26,568 7 北京七星华创电子股份有限公司 22,274 8 浙江晶盛机电股份公司 21,533 9 上海微电子装备有限公司 20,083 10 苏州赫瑞特电了专用设备科技有限公司 19,746 合计 301,165 资料来源 : 招商证券 中国电子专用设备工业协会 敬请阅读末页的重要说明 Page 11
中国电子专用设备工业协会统计显示,2014 年我国半导体设备行业 35 家主要制造商共完成 40.53 亿元销售收入, 同比增长 34.5%; 实现利润 8.48 亿元, 同比增长 13.8%; 出口交货值 4.41 亿元, 同比增长 50.5%; 预计 2015 年销售收入将达到 50 亿元左右, 同比增长 25% 这 35 家设备厂商的销售额中并非全部来自半导体设备, 有一部分是太阳能设备, 实际半导体设备的销售规模更小 假设 2014 年国内半导体设备的销售额为 40.53 亿元, 仅占全球半导体设备市场份额的 1.7%, 处于可以忽略的地位, 半导体设备的落后程度可见一斑 半导体材料市场同样处于寡头垄断局面, 国内产业规模非常小 2014 年全球晶圆制造和半导体封装材料市场分别为 239.7 亿美元和 203.7 亿美元, 二者合计 443.4 亿美元 大陆地区是全球主要的半导体材料市场,2014 年大陆地区半导体制造材料市场整体规模为 535 亿元 ( 约 86 亿美元 ), 占全球半导体材料市场的 19.4% 根据产业现状及发展趋势预测, 大陆地区半导体制造材料 2015 2016 年市场整体规模有望持续增长, 分别达到 590 亿元 647 亿元 与半导体设备市场不同的是, 半导体材料市场更细分, 单一产品的市场空间很小, 所以, 少有纯粹的半导体材料公司 半导体材料往往只是某些大型材料厂商的一个块业务, 例如在陶氏化学公司 (The DOW Chemical Company), 半导体材料业务只是其电子材料事业部下面的一个分支 尽管如此, 由于半导体工艺的对材料的严格要求, 就单一半导体化学品而言, 仅有少数几家供应商可以提供产品 以半导体硅片市场为例,2013 年前四大硅片供应商分别占据全球市场份额的 36% 29% 12% 和 8%, 合计占据 85% 的市场份额 在半导体光刻胶市场, 也是类似的情况 图 8 2013 年半导体硅片市场份额 图 9 全球半导体光刻胶市场份额 资料来源 : 招商证券 中国产业信息网 资料来源 : 招商证券 Linx Consulting 4 设备和材料是推动半导体产业进步的关键因素 集成电路产业能够延续摩尔定律的不断发展, 离不开三方面的进步 :1) 半导体器件结 构和原理的进步 ;2) 半导体设备制造能力的提升和半导体制造工艺的改进 ;3) 材料 性能的改善和新材料的应用 敬请阅读末页的重要说明 Page 12
1) 摩尔定律接近极限, 超越摩尔引起重视 简言之, 摩尔定律就是技术进步带来生产效率提升和生产成本的下降 过去半个世纪, 集成电路产业基本上是按照摩尔定律不断发展 业界普遍认为集成电路产业发展到 5nm 技术节点时, 将达到摩尔定律的物理极限, 摩尔定律有可能将失效 今年半导体产业将进入 10nm 制程, 已经趋于接近摩尔定律的物理极限, 延续摩尔定律的先导技术研究成为全球半导体行业的热点, 后摩尔定律时代的技术也成为研究的热点 图 10 摩尔定律与超越摩尔 资料来源 : 招商证券 ITRS 图 11 英特尔公司的技术路线图 资料来源 : 招商证券 英特尔 敬请阅读末页的重要说明 Page 13
全球集成电路技术的发展呈现出以下趋势 : 一是延续摩尔定律 (MoreMoore), 芯片特征尺寸沿着不断缩小的方向继续发展 基于投资规模和技术研发成本的考虑, 放弃超小型化制造技术的芯片厂商日益增多, 转向 Fablite 或 Fabless, 高阶制程将掌握在少数几家企业手中, 芯片制造呈现聚拢趋势 ; 二是超越摩尔定律 (MorethanMoore), 开发新的半导体材料, 运用电子电路技术和电路设计等的概念, 在物理结构和器件设计方面产生新的突破, 如三维封装 3D 晶体管结构等 2) 半导体产业进步离不开半导体设备的不断创新 按照摩尔定律, 每 18-24 个月集成电路的制造技术就要进步一代, 那么设备厂商就必须每 18-24 个月推出更先进的制造设备, 以满足制造工艺的需求 以光刻机为例, 光刻机历经 50 多年的发展, 其分辨率从最初大于 10 微米发展到如今的 10 纳米及以下, 分辨率至少提升了 3 个数量级 光刻机的分辨率主要取决于曝光光源的波长和镜头光学系统的数值孔径 NA 为了实现技术的进步, 光刻机经历了以下几个方面的进步 :1) 曝光光源的波长经历了 514nm 436nm(g-Line) 405nm(H-Line) 365nm(i-Line) 248nm(KrF) 193nm(ArF) 157nm(F 2 ) 13.5nm(EUV, 即将大规模使用 ) 等几个阶段的进步 ;2) 曝光方式经历了接触式 (Contact) 接近式(Proximity) 投影式 (Projection) 三种方式, 其中投影式又可分为步进式 (Stepper) 扫描式(Scanner) 扫描步进(Scanning Stepper) 三种形式 ;3) 干式投影发展到浸没式投影 ;4) 加工硅片的直径 : 经历了 75mm 100mm 150mm 200mm 300mm, 以及未来的 450mm;5) 产出效率 : 由最初的一小时不足 50 片 Wafer 到现在超过 200 片 图 12 光刻机的价格呈上升趋势 资料来源 : 招商证券 SEMATECH 技术的进步, 也带动光刻机产品单价的持续上涨 根据 SEMATECH 的研究,1970 年代, 光刻机的单价在几十万美元, 并且约每 4.4 年价格翻一倍 目前, 先进光刻机的单价一般都超过 1000 万美元, 而最先进的 EUV 光刻机单价超过 5000 万美元 EUV 是实现 10nm 以下工艺制程的最经济手段, 不过当前技术还不够成熟, 且只有只有 ASML 一家供应商具备开发 EUV 光刻机的能力 2012 年半导体三巨头英特尔 台积电 三星分别投资阿斯麦 33.67 亿欧元 11.14 亿欧元 7.79 亿欧元, 用于帮助 ASML 开发 EUV 敬请阅读末页的重要说明 Page 14
技术, 并获得 ASML 的部分股权 三巨头投资 ASML 的主要原因是推动 EUV 技术快速 实现量产, 以及 EUV 设备的优先购买权 3) 半导体行业使用的材料种类越来越多 随着半导体器件结构的变化和半导体制程复杂程度的提高, 在半导体产业采用的化学元素越来越多 在 1985 年, 化学元素周期表中只有 11 种元素用于半导体行业 而到了 2015 年, 半导体行业使用的化学元素种类达到 49 种 除了材料种类的增多, 半导体材料也随着半导体制程的进步而不断发展 图 13 半导体产业使用的化学元素种类越来越多 资料来源 : 招商证券 Intel/SanDisk/Intermolecular 硅 (Si) 是目前最重要的半导体材料, 全球 95% 以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基底功能材料而生产出来的 在可预见的未来, 还没有其它材料 ( 如石墨烯等 ) 可以替代硅的地位 在 1960 年时期就有了 0.75 英寸 ( 约 20mm) 左右的单晶硅片 在 1965 年左右 Gordon Moore 提出摩尔定律时, 还是以分立器件 (Discrete) 为主的晶体管 (Transistor), 然后开始使用少量的 1.25 英寸小硅片, 进而集成电路用的 1.5 英寸硅片更是需求大增 之后, 经过 2 英寸,3 英寸, 1975 年 4 英寸登场开始在全球普及, 接下来 5 英寸,6 英寸,8 英寸, 然后从 2001 年开始进入 12 英寸 预计在 2020 年左右,18 英寸 (450mm) 的硅片将开始投入使用 此外, 还出现了新的硅材料 SOI(Silicon-On-Insulator, 绝缘衬底上的硅 ),SOI 技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层 SOI 材料具有以下突出优点 :1 低功耗 ;2 低开启电压;3 高速;4 提高集成度;5 与现有集成电路完全兼容且敬请阅读末页的重要说明 Page 15
减少工艺程序 ;6 耐高温;7 抗辐照等 基于 SOI 结构上的器件在本质上可以减小结电容和漏电流, 提高开关速度, 降低功耗, 实现高速 低功耗运行 作为下一代硅基集成电路技术,SOI 广泛应用于微电子的大多数领域, 同时还在光电子 MEMS 等其它领域得到应用 上海新傲科技公司是世界 SOI 材料主要供应商之一, 与法国 Soitec 建立了密切的合作关系, 能提供基于 Smart Cut 技术的 SOI 产品, 结合新傲成熟的 SIMOX,Bonding 和 Simbond 三种技术能为客户提供全方位 SOI 解决方案 图 14 半导体硅片尺寸发展历程 资料来源 : 招商证券 新昇半导体 图 15 SOI 技术路线图 资料来源 : 招商证券 新傲科技 敬请阅读末页的重要说明 Page 16
二 半导体制造工艺中的主要设备及材料 1 半导体制造工艺流程及其需要的设备和材料 半导体产品的加工过程主要包括晶圆制造 ( 前道,Front-End) 和封装 ( 后道,Back-End) 测试, 随着先进封装技术的渗透, 出现介于晶圆制造和封装之间的加工环节, 称为中道 (Middle-End) 由于半导体产品的加工工序多, 所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料 在这里, 我们以最为复杂的晶圆制造 ( 前道 ) 和传统封装 ( 后道 ) 工艺为例, 说明制造过程的所需要的设备和材料 图 16 集成电路产业链 资料来源 : 招商证券 晶方科技 晶圆生产线可以分成 7 个独立的生产区域 : 扩散 (Thermal Process) 光刻(Photo- lithography) 刻蚀 (Etch) 离子注入(Ion Implant) 薄膜生长(Dielectric Deposition) 抛光 (CMP) 金属化(Metalization) 这 7 个主要的生产区和相关步骤以及测量等都是晶圆洁净厂房进行的 在这几个生产区都放臵有若干种半导体设备, 满足不同的需要 例如在光刻区, 除了光刻机之外, 还会有配套的涂胶 / 显影和测量设备 敬请阅读末页的重要说明 Page 17
图 17 先进封装技术及中道 (Middle-End) 技术 资料来源 : 招商证券 Yole 图 18 IC 晶圆制造流程图 资料来源 : 招商证券 AMD 表 4:IC 晶圆生产线的 7 个主要生产区域及所需设备和材料 生产区域 工艺 设备 所需材料 扩散 氧化 氧化炉 硅片 特种气体 RTP RTP 设备 特种气体 激光退火 激光退火设备 特种气体 光刻 涂胶 涂胶 / 显影设备 光刻胶 测量 CD SEM 等 敬请阅读末页的重要说明 Page 18
生产区域 工艺 设备 所需材料 光刻 光刻机 掩模版 特种气体 显影 涂胶 / 显影设备 显影液 刻蚀 干刻 等离子体刻蚀机 特种气体 或湿刻 湿法刻蚀设备 刻蚀液 去胶 等离子去胶机 特种气体 清洗 清洗设备 清洗液 离子注入 离子注入 离子注入机 特种气体 去胶 等离子去胶机 特种气体 清洗 清洗设备 清洗液 薄膜生长 CVD CVD 设备 特种气体 PVD PVD 设备 靶材 RTP RTP 设备 特种气体 ALD ALD 设备 特种气体 清洗 清洗设备 清洗液 特种气体 抛光 CMP CMP 设备 抛光液 抛光垫 刷片 刷片机 清洗 清洗设备 清洗液 特种气体 测量 测量设备 金属化 PVD PVD 设备 靶材 CVD CVD 设备 特种气体 电镀 电镀设备 电镀液 清洗 清洗设备 清洗液 资料来源 : 招商证券 图 19 传统封装工艺流程 资料来源 : 招商证券 传统封装 ( 后道 ) 测试工艺可以大致分为背面减薄 晶圆切割 贴片 引线键合 模塑 电镀 切筋 / 成型和终测等 8 个主要步骤 与 IC 晶圆制造 ( 前道 ) 相比, 后道封装相对 简单, 技术难度较低, 对工艺环境 设备和材料的要求远低于晶圆制造 敬请阅读末页的重要说明 Page 19
表 5: 传统封装的主要步骤及所需设备和材料 主要步骤 工艺 设备 材料 背面减薄 进料检测 (IQC) 检测设备 贴膜 (Wafer tape) 贴膜机 蓝膜 /TAPE 麦拉 背面研磨 减薄机 研磨液 砂轮 测量 厚度 / 粗糙度测量仪 剥膜 (Detape) 剥膜机 晶圆切割 晶圆安装 (Wafer Mount) 晶圆安装 粘膜 晶圆切割 (Wafer Saw) 晶圆切割 划片刀 划片液 晶圆清洗 (Wafer Wash) 清洗设备 光学检测 AOI 贴片 贴片 (Die Attach) 贴片机 引线框 基板等 粘贴 贴片机 环氧树脂 焊料 固化 (Cure) 烤箱 特种气体 引线键合 引线键合 (Wire Bond) 引线键合机 金 / 铜线 清洗 微波 / 等离子清洗 特种气体 光学检测 AOI 模塑 等离子体清洗 等离子体清洗机 特种气体 注塑 (Molding) 注塑机 塑封料 / 胶 / 磨具 激光打标 (Laser Mark) 激光打标机 烘烤 (Post Mold Cure) 烤炉 检测 X-ray 电镀 去溢料 / 电镀 (De-flash/Plating) 电镀设备 电镀液 退火 (Annealing) 退火炉 特种气体 切筋 / 成 切筋 / 成型 (Trim/Form) 切筋成型设备 光学检测 AOI 终测 终测 (Final Test) 测试设备 资料来源 : 招商证券 2 主要半导体设备及所用材料 1) 氧化炉 设备功能 : 为半导体材料进行氧化处理, 提供要求的氧化氛围, 实现半导体预期设计的氧化处理过程, 是半导体加工过程的不可缺少的一个环节 所用材料 : 硅片 氧气 惰性气体等 国外主要厂商 : 英国 Thermco 公司 德国 Centrothermthermal Solutions GmbH Co.KG 公司等 国内主要厂商 : 七星电子 青岛福润德 中国电子科技集团第四十八所 青岛旭光仪表设备有限公司 中国电子科技集团第四十五所等 敬请阅读末页的重要说明 Page 20
图 20 七星电子公司的立式氧化炉 资料来源 : 招商证券 七星电子 2) PVD( 物理气相沉积 ) 设备功能 : 通过二极溅射中一个平行于靶表面的封闭磁场, 和靶表面上形成的正交电磁场, 把二次电子束缚在靶表面特定区域, 实现高离子密度和高能量的电离, 把靶原子或分子高速率溅射沉积在基片上形成薄膜 所用材料 : 靶材 惰性气体等 图 21 应用材料公司的 PVD 设备 资料来源 : 招商证券 应用材料 敬请阅读末页的重要说明 Page 21
国外主要厂商 : 美国应用材料公司 美国 PVD 公司 美国 Vaportech 公司 英国 Teer 公司 瑞士 Platit 公司 德国 Cemecon 公司等 国内主要厂商 : 北方微电子 北京仪器厂 沈阳中科仪器 成都南光实业股份有限公司 中国电子科技集团第四十八所 科睿设备有限公司等 3) PECVD 设备功能 : 在沉积室利用辉光放电, 使反应气体电离后在衬底上进行化学反应, 沉积半 导体薄膜材料 所用材料 : 特种气体 ( 前驱物 惰性气体等 ) 图 22 美国应用材料公司的 PECVD 设备 资料来源 : 招商证券 应用材料 国外主要厂商 : 美国 Proto Flex 公司 日本 Tokki 公司 日本岛津公司 美国泛林半导 体 (Lam Research) 公司 荷兰 ASM 国际公司等 国内主要厂商 : 北方微电子 中国电子科技集团第四十五所 北京仪器厂等 4) MOCVD 设备功能 : 以热分解反应方式在衬底上进行气相外延, 生长各种 Ⅲ-V 族 Ⅱ-Ⅵ 族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料 所用材料 : 特种气体 (MO 源 惰性气体等 ) 国外主要厂商 : 德国 Aixtron 爱思强公司 美国 Veeco 公司等 国内主要厂商 : 中微半导体 中晟光电 理想能源设备等 敬请阅读末页的重要说明 Page 22
图 23 德国 Aixtron( 爱思强 ) 公司的 MOCVD 设备 资料来源 : 招商证券 Aixtron 公司 5) 光刻机 设备功能 : 将掩膜版上的图形转移到涂有光刻胶的衬底 ( 硅片 ) 上, 致使光刻发生反应, 为下一步加工 ( 刻蚀或离子注入 ) 做准备 所需材料 : 光刻胶等国外主要公司 : 荷兰阿斯麦 (ASML) 公司 日本尼康公司 日本 Canon 公司 美国 ABM 公司 德国 SUSS 公司 美国 Ultratech 公司 奥地利 EVG 公司等 国内主要公司 : 上海微电装备 (SMEE) 中国电子科技集团第四十八所 中国电子科技集团第四十五所 成都光机所等 图 24 上海微电子装备公司的光刻机 资料来源 : 招商证券 SMEE 敬请阅读末页的重要说明 Page 23
6) 涂胶显影机 设备功能 : 与光刻机联合作业, 首先将光刻胶均匀地涂到晶圆上, 满足光刻机的工作要求 ; 然后, 处理光刻机曝光后的晶圆, 将曝光后的光刻胶中与紫外光发生化学反应的部分除去或保留下来 图 25 涂胶显影机 资料来源 : 招商证券 沈阳芯源 所用材料 : 光刻胶 显影液等 国外主要厂商 : 日本 TEL 德国 SUSS 奥地利 EVG 等 国内主要厂商 : 沈阳芯源等 7) 检测设备 (CDSEM OVL AOI 膜厚等 ) 设备功能 : 通过表征半导体加工中的形貌与结构 检测缺陷, 以达到监控半导体加工过程, 提高生产良率的目的 所用材料 : 特种气体等 国外主要厂商 : 美国的 KLA-Tencor 美国应用材料 日本 Hitachi 美国 Rudolph 公司 以色列 Camtek 公司等 国内主要公司 : 上海睿励科学仪器等 敬请阅读末页的重要说明 Page 24
图 26 半导体检测设备 资料来源 : 招商证券 KLA-Tencor 图 27 美国应用材料公司的刻蚀设备 资料来源 : 招商证券 应用材料 8) 干法刻蚀机 设备功能 : 平板电极间施加高频电压, 产生数百微米厚的离子层, 放入式样, 离子高速 撞击式样, 实现化学反应刻蚀和物理撞击, 实现半导体的加工成型 敬请阅读末页的重要说明 Page 25
所用材料 : 特种气体等 国外主要厂商 : 美国应用材料公司 美国 Lam Research 公司 韩国 JuSung 公司 韩国 TES 公司等 国内主要公司 : 中微半导体 北方微电子 中国电子科技集团第四十八所等 9) CMP( 化学机械研磨 ) 设备功能 : 通过机械研磨和化学液体溶解 腐蚀 的综合作用, 对被研磨体 ( 半导体 ) 进行研磨抛光 图 28 CMP 设备 资料来源 : 招商证券 应用材料 所用材料 : 抛光液 抛光垫等 国外主要厂商 : 美国 Applied Materials 公司 美国 Rtec 公司等 国内主要厂商 : 华海清科 盛美半导体 中电 45 所等 10) 晶圆键合机 设备功能 : 将两片晶圆互相结合, 并使表面原子互相反应, 产生共价键合, 合二为一, 是实现 3D 晶圆堆叠的重要设备 所用材料 : 键合胶等 敬请阅读末页的重要说明 Page 26
图 29 晶圆键合机 资料来源 : 招商证券 EVG 国外主要厂商 : 德国 SUSS 奥地利 EVG 等 国内主要厂商 : 苏州美图 上海微电子装备 11) 湿制程设备 ( 电镀 清洗 湿法刻蚀等 ) 图 30 上海新阳的湿制程设备 资料来源 : 招商证券 上海新阳 敬请阅读末页的重要说明 Page 27
设备功能 :1) 电镀设备 : 将电镀液中的金属离子电镀到晶圆表面, 以形成金属互连 ;2) 清洗设备 : 去除晶圆表面的残余物 污染物等 ;3) 湿法刻蚀设备 : 通过化学刻蚀液和被刻蚀物质之间的化学反应将被刻蚀物质剥离下来 所用材料 : 电镀液 清洗液 刻蚀液等 国外主要厂商 : 日本 DNS 美国应用材料 美国 Mattson( 已被北京亦庄国投收购 ) 公司等 国内主要厂商 : 盛美半导体 上海新阳 沈阳芯源 苏州伟仕泰克等 12) 离子注入 设备功能 : 对半导体材料表面附近区域进行掺杂 图 31 离子注入设备 资料来源 : 招商证券 中科信 所用材料 : 特种气体等 国外主要厂商 : 美国 AMAT 公司等 国内主要厂商 : 中国电子科技集团第四十八所 中科信等 13) 晶圆测试 (CP) 系统 设备功能 : 通过探针与半导体器件的 pad 接触, 进行电学测试, 检测半导体的性能指标 是否符合设计性能要求 所用材料 :NA 敬请阅读末页的重要说明 Page 28
图 32 晶圆测试系统 资料来源 : 招商证券 上海宏测 国外主要厂商 : 爱德万测试 泰瑞达等 国内主要厂商 : 北京华峰测控 上海宏测 绍兴宏邦 杭州长川科技 中电 45 所等 图 33 晶圆减薄设备 资料来源 : 招商证券 中电 45 所 敬请阅读末页的重要说明 Page 29
14) 晶圆减薄机 设备功能 : 通过抛磨, 把晶圆厚度减薄 所用材料 : 研磨液等 国外主要厂商 : 日本 DISCO 公司 日本 OKAMOTO 公司 以色列 Camtek 公司等 国内主要厂商 : 北京中电科 兰州兰新高科技产业股份有限公司 深圳方达研磨设备制造有限公司 深圳市金实力精密研磨机器制造有限公司 炜安达研磨设备有限公司 深圳市华年风科技有限公司等 15) 晶圆划片机 设备功能 : 把晶圆切割成小片的 Die 所用材料 : 划片刀 划片液等 国外主要厂商 : 日本 DISCO 公司等 国内主要厂商 : 中国电子科技集团第四十五所 北京中电科 北京科创源光电技术有限公司 沈阳仪器仪表工艺研究所 西北机器有限公司 ( 原国营西北机械厂 709 厂 ) 汇盛电子电子机械设备公司 兰州兰新高科技产业股份有限公司 大族激光等 图 34 晶圆划片机 资料来源 : 招商证券 中电 45 所 敬请阅读末页的重要说明 Page 30
16) 引线键合机 设备功能 : 把半导体芯片上的 Pad 与管脚上的 Pad, 用导电金属线 ( 金丝 ) 链接起来 所用材料 : 金属丝等 国外主要厂商 :ASM 太平洋等 国内主要厂商 : 中国电子科技集团第四十五所 北京创世杰科技发展有限公司 北京中电科 深圳市开玖自动化设备有限公司等 图 35 引线键合机 资料来源 : 招商证券 大族光电设备 三 主要半导体设备与材料厂商 1 全球半导体设备龙头 1) 美国应用材料公司 应用材料是世界 500 强公司之一及全球最大的半导体生产器材制造商, 于 1967 年在美国特拉华州注册成立 截至 2016 年 5 月 2 日, 市值为 229.7 亿美元 2015 年, 公司实现营业收入 96.59 亿美元, 净利润 13.77 亿美元, 投入研发支出 14.51 亿美元, 累计获得专利 1341 项, 员工人数约 14,600 人 公司营业收入主要来自半导体产品事业部 (SSG) 全球服务产品事业部(AGS) 平板显示产品事业部以及能源与环境解决方案产品事业部 (EES) 近三年来, 最大的客户为三星和台积电 敬请阅读末页的重要说明 Page 31
表 6: 应用材料公司各事业部及主要产品事业部主要产品半导体产品事业部 ALD CMP CVD ECD Epitaxy Etch Ion Implant Metrology & Inspection PVD RTP 等 全球服务产品事业部平板显示产品事业部能源与环境解决方案事业部资料来源 : 招商证券 应用材料 晶圆客户咨询 零件程序 辅导生产层设备 传统设备 自动化软件等 Array test CVD PVD 等单元化生产 卷绕镀膜等 图 36 应用材料公司 2015 财年的收入构成 资料来源 : 招商证券 Wind 图 37 近十年应用材料公司的营收和利润情况 资料来源 : 招商证券 Wind 公司的发展历史 : 1967 年, 公司成立 1969 年, 生产出第一台辐射加热化学气相沉积反应器 敬请阅读末页的重要说明 Page 32
1970 年, 首次生产出用于 LED 显示屏的薄膜生产设备 1972 年, 首次公开发行股票 1975 年, 与 Fairchild 设立合资企业 Great Western Silicon, 从事晶圆制造所需多晶硅的生产 1976 年, 生产出第一台商用 CVD 设备 1980 年, 收购 Lintott Engineering Ltd. 的离子注入业务 1985 年, 发布第一台能够全自动生产的离子注入机 Precision Implant 9000 1989 年, 成为第一家能够利用自身生产线提供 200mm 晶圆产能的半导体设备制造企业 1992 年, 成为世界最大的半导体设备制造企业 1995 年, 凭借 Mirra CMP 设备进入化学机械平坦化市场 ; 凭借 RTP Centura 进军快速高温处理市场 1997 年, 成为第一家将 300mm 晶圆生产设备出售的半导体设备制厂商 ; 收购 Opal and Orbot Instruments, 进军制程诊断和控制设备领域 1998 年, 收购 Consilium, 进军制造执行系统软件业务领域 1999 年, 发布第一款能够真实估算全球等全氟化物气体的主流产品 2000 年, 收购 Etec Systems, Inc., 进军模具制造市场及薄膜晶体管阵列检测业务 2001 年, 收购 Schlumberger 的电子束晶圆检测业务 ; 在台湾桃园成立亚洲洲际物流中心 2004 年, 并购 Metron Technology,Metron Technology 为世界最大的半导体企业独立服务提供商 2005 年, 发布 CenturaAdvantEdge 系统, 该系统采用了最先进的硅片刻蚀技术, 能够将 300mm 晶圆的误差控制在 3nm 之内 2006 年, 发布 Producer GT, 该产品为最高效 投入产出比最高的化学气象沉积平台 ; 收购 Applied Films Corporation, 该公司为薄膜沉积设备的主要供应商 2007 年, 在德国 Alzenau 设立科技中心, 是下一代太阳能技术应用最先进设备中心之一 ; 收购 HCT Shaping Systems, 扩大服务范围, 帮助客户降低光伏电池制造成本 ; 引进 SunFab 薄膜生产线, 该生产线为第一条生产 5.7 平米玻璃基板的集成生产线 2008 年, 推出 EnduraExtensa PVD, 行业内唯一能够量产应用于 sub-55 内存芯片的铜互联阻隔薄膜 ; 收购 Baccini, 自动布线及 c-si PV 制造领域测试设备的一流供应商 ; 推出 Inflexion 边缘抛光设备, 进军晶圆边缘清洗市场 2009 年, 并购 Advent Solar; 完成对 Semitool 的并购 2010 年, 通过在台湾设立工厂, 扩大显示屏和太阳能设备产能 15,000 平方米 ; 在新加坡设立全球半导体设备制造分拨中心 2011 年, 在高端手机屏幕制造领域推出改进的 LTPS 技术 ; 并购瓦里安半导体设备公司 ; 首次在中国进行风险投资 敬请阅读末页的重要说明 Page 33
2012 年年, 推出应用于制造超高密度 LCD 和 OLED 显示屏的金属氧化物技术及 LTPS 技术 ; 生产出用于制造 20nm 晶体管结构的 Varian VIISta Trident 离子植入装臵 2013 年年, 推出全新的应用于高性能晶体管的外延技术 ; 与京东方合作研发市场领先的下一代电视及手机显示屏技术 ; 对 Oncoscope, Inc. 和 Passport Systems, Inc. 等两家图像探测公司进行风险投资 2014 年, 推出行业领先的 PVD, Ion Implant, CVD 及 CMP 解决方案, 帮助客户加快 3D 设计芯片进程 ; 钴工艺获得突破性进展, 可有效缓解铜互联的瓶颈, 并为摩尔定律的继续推进提供可能 2015 年年, 推出高效的 Olympia ALD 系统和 Centris Sym3 Etch 系统, 实现 3D 领域原子级别精准制造 ; 宣告 Centura Tetra Z Photomask Etch 系统可在 10nm 级别延伸多重曝光 2) 荷兰阿斯麦 (ASML) 公司 阿斯麦 (ASML) 的总部位于荷兰 Veldhoven, 是全球最大的半导体设备制造商之一, 为半导体生产商提供光刻机及相关服务 阿斯麦在全球半导体光刻机设备领域的市场占有率超过 80% ASML 的产品线分为 PAS 系列,Yield Star 系列, 以及采用 TWINSCAN 系统的 XT 系列 NXT 和 NXE 系列 TWINSCAN 系列是目前世界上精度最高, 生产效率最高, 应用最为广泛的高端光刻机型 目前, 全球绝大多数半导体生产厂商, 都向 ASML 采购 TWINSCAN, 例如英特尔 (Intel), 三星 (Samsung), 海力士 (Hynix), 台积电 (TSMC), 中芯国际 (SMIC) 等 图 38 近十年 ASML 公司的营收和利润情况 资料来源 : 招商证券 Wind 敬请阅读末页的重要说明 Page 34
图 39 ASML 公司历史上推出的重要光刻机设备 资料来源 : 招商证券 ASML 公司的发展历史 : 1984 年,Philips 和 Advanced Semiconductor Materials International (ASMI) 共同创立 ASML 公司, 新公司用于发展光刻技术 1986 年,PAS 2500 上市, 标志着半导体产业有了更高的校准技术 1988 年, 开始进军亚洲市场 此外,ASMI 退出 ASML, 并被飞利浦收购 1991 年, 发布突破性产品 PAS 5500 1995 年, 在阿姆斯特丹和纳斯达克首次公开发行股票, 并将产品推广到荷兰 Veldhoven 2000 年, 收购 Silicon Valley Group 2001 年, 推出 TWINSCAN 系统及双平台晶圆处理技术 2007 年, 出售第一台 TWINSCAN XT:1900i 2010 年, 出售第一台 NXE:3100, 这是一台原始的 EUV 光刻仪器 与之前的光刻机相比, 它能够使用更短波长的光科技术, 使得客户可以制造更小规格的产品, 在同一块芯片上封装更多的晶体管 2012 年, 与英特尔 台积电和三星等三家主要客户共同成立投资计划, 加快下一代光刻技术的发展 2013 年, 完成对 Cymer 的收购, 加快发展 EUV Cymer 公司是世界领先的准分子激光源提供商, 发明了如今半导体制造中最关键的光刻技术所需的深紫外 (DUV) 光源 同时, 继续改进浸没式光刻系统的性能, 推出第一台 NXT:1970Ci 2 全球半导体材料龙头 1) 日本信越集团 (Shinetsu) 信越集团 1926 年成立于日本, 是全球领先的高科技材料供应商, 在半导体硅片领域市场份额第一 目前, 其海外销售额占到全集团的大约三分之二 PVC 方面, 位于美国的 Shintech 是全球最大的 PVC 厂商, 产品销往美国国内和世界各地 硅片方面, 信越集团在日本 美国 马来西亚 欧洲 台湾均设有生产网点, 形成能够分散业务风险的网络体系 此外, 在经济发展潜力巨大的中国以及亚洲的多个国家, 信越集团设立了各种业务的生产及销售网点, 面对将来日益扩大的需求, 积极开展投资活动 敬请阅读末页的重要说明 Page 35
表 7: 信越集团的主要产品及其应用领域 事业部 产品名称 主要应用 PVC 化学品 聚氯乙烯 广泛运用于生活用品及一般产业材料的通用树脂 甲醇 可作为阻冻液, 溶剂溶媒及多数有机化合物的化学原料, 也能运用于制造纤维素衍生物 氯甲烷 运用于金属零件的精密洗净剂及塑料零件的铸模洗净溶媒等 苛性钠 除用于与日常生活有密切关系的化学纤维, 纸浆, 肥皂及食品 等产品外, 也广泛运用于无机药品方面 有机硅 有机硅 运用于电子电气, 运输机器, 建筑, 化妆品及食品等 功能性化学品 纤维素衍生物 用于建筑土木, 陶瓷工业, 纸加工业, 还活跃在追求安全性的医药及化妆品 梳妆用具等领域中 半导体硅 半导体硅片 集成电路 分立器件等 电子功能材料 一般产业用稀土磁铁 立体声音响, 传感器, 传动装臵及电动汽车的马达等 电子工业用稀土磁铁 硬盘驱动器 稀土 阳极射线管及照明等萤光体 陶瓷烧结辅助剂等, 以及各种电子零件, 传感器,MO,MD 等光磁盘, 触媒及燃料电池等 环氧模塑料 半导体封装材料 接合部涂覆树脂 保护半导体元件及电子零件的电气及机械性, 并提高可靠性 其他相关资料来源 : 招商证券 信越集团 光纤涂料光刻胶 / 防尘薄膜合成石英 氧化物单晶 (LT/ 钽酸锂 ) 超高纯度氮化硼高纯度有机金属化合物 液态氟合成橡胶光隔离器成套设备出口 保护光纤表面 用于半导体回路记录 除利用于光纤外, 还用于半导体 LSI 用光掩模电路板, 曝光装臵用镜片及液晶显示板 (LCD) 用大型光掩模板等 LT 用于筛选电波及特定频率的 SAW 装臵, 移动通讯器材及电视,VTR 的调谐器等 用于化合物半导体及分子射线晶体外延制造用坩埚等 用于 HEMT,HBT 等高速器件, 半导体激光器, 白色蓝色超高亮度 LED 等 从汽车, 飞机到电子机器, 光学用途等 光通讯光源激光模量及光纤连接等 图 40 近十年信越集团的营收和利润情况 资料来源 : 招商证券 Wind 敬请阅读末页的重要说明 Page 36
公司的发展历史 : 1926 年, 创立信越氮肥料株式会社 (1940 年改为信越化学工业株式会社 ) 1927 年, 建设直江津工厂, 开始生产碳化物, 石灰氮 1938 年, 设臵矶部金属试验所 ( 现群马事业所 ) 1939 年, 开始生产金属硅 1945 年, 设臵武生工厂 1953 年, 开始工业生产有机硅 1957 年, 开始生产聚氯乙烯, 苛性钠, 氯 1960 年, 建立 CIRES S.A., 开始生产高纯度硅 醋酸乙烯单体和聚乙烯醇 1962 年, 开始生产纤维素衍生物 1965 年, 开发医药用纤维素衍生物 1967 年, 开始生产高纯度稀土 1972 年, 开发稀土磁铁 1973 年, 设立美国 Shintech 和 S.E.H. 马来西亚, 开发环氧模塑料 1976 年, 设臵聚氯乙烯技术研究所 ( 现为聚氯乙烯 高分子材料研究所 ), 有机硅电子材料技术研究所 1977 年, 设臵合成技术研究所, 磁性材料研究所 1979 年, 设立 S.E.H. America( 美国 ), 开始生产合成石英 1980 年, 开发人工合成信息素 1985 年, 设立 Shin-Etsu Silicones of America 1988 年, 设臵精密功能材料研究所 1993 年, 开始正式生产光纤用预制件 1996 年, 收购 Simcoa Operations 1997 年, 设立 Silica Products 1998 年, 光刻胶的企业化 1999 年, 开始建设 Shintech s Louisiana 工厂, 收购荷兰的聚氯乙烯事业, 创立 Shin-Etsu PVC 2000 年, 开始建设光纤用预制件的新工厂,Shintech s Louisiana 工厂的第一期工程竣工 2001 年, 设立亚洲 Silicones Monomer, 设臵新功能材料技术研究所, 设立 Shin-Etsu Silicones Thailand,Shintech s Louisiana 工厂竣工, 开始商业生产 300mm 硅片 2002 年, 设立浙江信越精细化工 2003 年,Shin-Etsu Silicones of America,Inc.Freeport 工厂竣工, 设立信越有机硅国际贸易 ( 上海 ), 收购在瑞士的某化学厂商的纤维素事业, 创立 SE Tylose 敬请阅读末页的重要说明 Page 37
2005 年, 开发钕系稀土族磁铁的新高性能化技术 2006 年, 三益半导体工业的股票公开经常去买 (TOB) 完成 2007 年, 开发 RoHS 限制对应光隔离器, 共同开发凸版印刷和最尖端光刻掩膜板 2008 年, 发世界最大级的永久磁铁式磁电路 2011 年, 设立 Shin-Etsu Magnetic Materials Vietnam 公司 2012 年, 设立信越 ( 长汀 ) 科技有限公司 2015 年, 正式决定建设生产乙烯工厂 2) 美国陶氏化学公司 (Dow Chemical) 陶氏化学 1897 年成立于美国,2015 年和杜邦合并后, 成为世界排名第二的国际跨国化工公司 ( 仅次于巴斯夫 ) 陶氏在世界 50 多个国家和地区建有工厂, 业务涉及全球 180 个国家和地区, 产品主要应用于农业 自动化 建筑 消费 电子材料 能源与水资源 工业 基础设施以及包装等领域 陶氏电子材料事业群是电子工业领域的全球性材料和技术供应商, 引领半导体 互联技术 表面处理 光伏技术 显示 LED 和光学产品领域的发展 目前, 市场上 95% 的智能设备都采用陶氏的设备进行生产 表 8: 陶氏化学电子材料事业部的主要产品应用领域主要产品化合物半导体 III-V 族有机金属化学气相沉积 (MOCVD) 前驱物 LED MOCVD 前驱物 光刻材料以及 CMP 研磨垫和浆料等 半导体 CMP 产品 : 软研磨垫和硬研磨垫 独特的研磨浆料 光刻产品和材料 :193 纳米浸入式光刻材料 193 纳米光刻胶 抗反射涂层 (BARCs) 垫层材料 (Underlayers) 表面涂层材料(Topcoats) 各种不同曝光光源用光刻胶,EUV KrF(248nm) ArF(193nm) i- 线 g- 线光刻 ;193 纳米 (ArF) 和 248 纳米 (DUV) 光源用抗反射涂层 ; 显影液和辅助化学品 印刷电路板 IC 基材 多层板 柔性印刷电路板 HDI 电子产品表面处理连接器 IC 引线框架 被动元件 TAB 工业用表面处理塑料镀层 马口铁 通用金属表面处理 高级芯片封装金属化 成像 介质 封装材料 半导体设备碳化硅 CVD 设备 光伏材料金属化 成像 清洁和绒面化材料 显示材料有机硅树脂 低温固化型绝缘膜 黑色柱状间隔物 具备 BOA 低诱电率的黑色材料 应用于喷印 铜工艺 高温等领域的定制化材料 MVA 条 G/I-line 光阻 下一代 Cu, APC 去除剂 用于滤光光阻的颜料分散液 显示用薄膜 LCD 背光 : 亮度薄膜 扩散片 反射片 微透镜薄膜 多功能薄膜 PDP 光学滤光片 : 集成性的光学滤光片解决方案 子部件 :NIR 滤光片, 调色 特种薄膜 : 涂覆 ITO 的 PET 光学保护薄膜 缓释层 功能性硬质涂层和抗反射薄膜 资料来源 : 招商证券 陶氏化学 敬请阅读末页的重要说明 Page 38
图 41 近十年陶氏化学公司的营收和利润情况 资料来源 : 招商证券 Wind 公司的发展历史 : 1897 年, 化学家赫伯特 亨利 陶氏成立公司, 起初从事漂白剂和溴化钾业务 20 世纪 30 年代, 陶氏开始生产树脂, 并于 1935 年首次生产出乙基纤维素, 在 1935 生产出聚苯乙烯 1942 年, 通过在加拿大安大略省设厂实现了海外扩张 1952 年, 在日本设立第一家海外分公司 1999 年, 以 93 亿美元的股票收购联合碳化物公司 (UCC) 合并后公司成为世界第二大化工公司, 仅次于杜邦 2006 年, 宣布关闭位于加拿大萨尼亚 南威尔士 威尼斯以及阿尔伯特的五家工厂 同年, 与俄罗斯领先的聚氨酯系统生产商 Izolan 成立合资公司, 厂址位于弗拉迪米尔市 2007 年, 发布公告称将在未来两年内退出汽车经销业务 2008 年, 宣布以 154 亿美元的价格收购罗门哈斯公司, 此次收购的目的在于进军更为专业的化学品领域, 该领域具有更高的利润率和竞争壁垒 同年, 由于经济危机的影响, 陶氏计划包括关闭 20 家工厂, 暂时闲臵 180 个工厂, 并取消 5000 个全职工作 ( 约占雇员总数的 11%) 和 6000 个承包商职位 2009 年, 以 150 亿美元收购罗门哈斯 2011 年, 与沙特阿拉伯石油公司成立合资企业 Sadara 化学公司 2015 年 3 月, 陶氏与奥林公司达成协议, 计划分离氯业务与奥林公司成立合资公司 2015 年 12 月, 宣布以 48 亿美元以及 Hemlock 半导体公司 40% 左右的股份收购康宁公司在合资公司陶氏康宁中的股份 2015 年 12 月, 宣布与杜邦公司合并, 两家公司在密歇根和特拉华的总部将继续存在 新成立的公司将分割为三家独立企业, 分别专注于专农业 化工 特种产品产业 敬请阅读末页的重要说明 Page 39
3 国内主要半导体设备供应商 2014 年大陆进口半导体设备总额为 43.66 亿美元 根据中国电子专用设备工业协会的统计,2014 年 1~12 月中国大陆 13 种主要半导体设备进口数量为 14647 台, 进口额为 43.66 亿美元, 平均单价 29.8 万美元 考虑到 2014 年国内主要设备厂商的产值约 39.63 亿元, 那么 2014 年国内半导体设备市场总额接近 50 亿美元 表 9:2014 年国内主要进口设备及国内主要设备厂商 ( 单位 : 亿美元 ) 设备名称 进口额 国内厂商代表 化学气相沉积机 10.1 沈阳拓荆 北方微 中微 等离子体刻蚀机 8.45 中微半导体 北方微 分步重复光刻机 6.79 上海微装 引线键合机 4.71 中电科 大族激光 中电 45 所 氧化扩散炉 4.18 七星电子 中电 48 所 切割机 2.3 中电 45 所 大族激光 物理气相沉积机 1.8 北方微 沈阳拓荆 离子注入机 1.74 中科信 中电 48 所 凯世通 化学机械抛光机 1.23 华海清科 盛美 中电 45 所 其它 2.36 合计 43.66 以下为其它设备 清洗设备 NA 七星电子 盛美 中电 2 所 伟仕泰克 涂胶显影设备 NA 沈阳芯源 电镀 NA 上海新阳 博文电镀 瑞安斯普达 光学检测 AOI NA 大族激光 深圳和西 格兰达 贴片机 NA 翌贝拓自动化 日东电子 减薄机 NA 中电科 方达研磨 植球机 NA 上海微松 激光打标 NA 大族激光 格兰达 济南森峰 探针测试仪 NA 中电 45 所 七星电子 瑞柯仪器 格兰达 资料来源 : 招商证券 中国电子专用设备工业协会 制造半导体器件或集成电路的化学气相沉积装臵 等离子体干法刻蚀机和分步重复光刻机等三种设备共进口 1578 台 25.35 亿美元, 位居进口额的前三位 其中 : 制造半导体器件或集成电路的化学气相沉积装臵进口 10.11 亿美元, 占进口总额的 23.2%, 位居首位 ; 等离子体干法刻蚀机进口 8.45 亿美元, 占进口总额的 19.4%; 分步重复光刻机进口 6.79 亿美元, 占进口总额的 15.5% 制造硅单晶和硅片设备中的硅单晶炉 切割机和研磨机等三种设备,2014 年共进口 1871 台 3.43 亿美元 其中, 切割设备进口 1298 台 2.3 亿美元, 硅单晶炉进口 239 台 6303 万美元, 研磨机进口 334 台 4943 万美元 后封装设备中的引线键合机和塑封压机二种设备共进口 8828 台 5.56 亿美元 其中引线键合机进口 8463 台 4.71 亿美元 尽管整体规模仍然较小, 国内已经建立了较为完备的半导体设备产业, 在各个环节都有多家设备厂商 随着技术实力和客户认可度的不断提升, 国产设备有望实现由低端向高端, 逐步实现部分产品的进口替代 敬请阅读末页的重要说明 Page 40
下面是我们梳理的国内主要半导体设备公司 七星电子 ( 全称 : 北京七星华创电子股份有限公司 ) 七星电子传承五十多年电子装备及元器件的生产制造经验, 是一家以电子专用设备和电子元器件为主要产品的高科技公司 电子专用设备方面, 公司以大规模集成电路制造工艺技术为核心, 研发生产了集成电路工艺设备 太阳能电池制造设备 气体质量流量控制器 (MFC) TFT 设备 真空热处理设备 锂离子电池制造设备等系列产品, 广泛应用于半导体 光伏 电力电子 TFT-LCD LED MEMS 锂电等多个新兴行业 公司的集成电路设备类产品包括 CVD 清洗机 立式氧化炉, 气体流量控制器等 公司先后承担了 12 英寸 90/65nm 立式氧化炉 质量流量控制器 65nm 超精细清洗设备 12 英寸硅片立式高温退火炉 22-45nm LPCVD( 低压化学气相沉积设备 ) 以及 14-20nm ALD( 原子气相沉积系统 ) 重大专项研发项目 公司的 12 英寸立式氧化炉已通过生产线的验证, 进入产业化阶段, 工艺技术涵盖 90-28nm, 已实现销售 10 台 ( 包括中芯国际 B2 的 2 台 28nm 氧化炉 ) 清洗工艺方面, 公司研发有 45-65nm 铜互连清洗设备和 65nm 超精细清洗设备 北方微电子 ( 全称 : 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 ) 作为国内领先的高端半导体装备制造企业, 北方微电子所开发的刻蚀设备 (ETCH) 化学气相沉积设备 (CVD) 物理气相沉积设备(PVD) 等核心产品已广泛应用于集成电路 LED MEMS 功率半导体 先进封装 光通信及化合物半导体等尖端领域 经过十余年的发展, 形成了刻蚀工艺 薄膜工艺 等离子技术 精密机械 自动化及软件 超高真空等核心技术优势, 为微电子产业的快速发展提供了值得信赖的产品和服务 秉承科技创新, 用户至上的理念, 北方微电子正致力于成为一家具有国际影响力的高端装备及工艺解决方案提供商 公司的 PVD 刻蚀机等设备已经进入中芯国际的 28nm 量产线, 实现高端设备的部分进口替代 在 LED 和 MEMS 领域的刻蚀机市场, 以及先进封装领域的 PVD 市场, 公司在国内的占有率已经超过 50%, 遥遥领先海外竞争对手 公司的主要客户包括中芯国际 三安光电 晶方科技等国内一线厂商 2015 年北方微的 12 寸 PVD 设备取得重大突破, 收到海外主流 IC 厂订单, 正式进入国际顶尖 IC 大产线 刻蚀设备方面,12 英寸 55nm 刻蚀机已进入中芯国际生产线 ;28nm 刻蚀机也已供货中芯国际和上海华力微电子 ; 研发的 14nm 刻蚀机也已完成了工程样机整体设计, 并将进入大生产线测试 薄膜沉积设备领域,28nm PVD 于 2015 年上半年被中芯国际北京厂指定为 28nm 制程客户片机台 公司自主研发的 Al Pad PVD 目前正被用于武汉新芯先进存储器芯片生产线上关键的工艺制程,exTin H430 TiN PVD 设备 evictor A830 Al pad PVD 设备收到海外主流 IC 厂订单, 正式进入国际顶尖 IC 大产线 中微半导体 ( 全称 : 中微半导体设备有限公司 ) 中微半导体致力于为全球集成电路和 LED 芯片制造商提供领先的加工设备和工艺技术解决方案 中微自主研发的等离子体刻蚀设备和硅通孔刻蚀设备已在国际主要芯片制造和封测厂商的生产线上广泛应用于 45 纳米到 1X 纳米及更先进的加工工艺和最先进的封装工艺 敬请阅读末页的重要说明 Page 41
截止 2015 年 7 月 10 日, 中微的设备交付量突破 400 台 这 400 台已在全球 33 条客户生产线上投入运行, 包括电介质刻蚀设备 硅通孔刻蚀设备 公司的客户遍布中国大陆 中国台湾 新加坡 日本 韩国及俄罗斯等国家和地区 此外, 中微开发的用于大批量 LED 外延片生产和功率器件生产的 MOCVD 设备也已经在国内多条生产线上正常运行 上海微装 ( 全称 : 上海微电子装备有限公司 ) 公司成立于 2002 年, 主要致力于大规模工业生产的投影光刻机研发 生产 销售与服务, 公司产品可广泛应用于 IC 制造与先进封装 MEMS 3D-TSV TFT-OLED LED Power Devices 等制造领域 公司是大陆唯一具备步进投影光刻机量产技术的厂商, 产品在先进封装 LED MEMS TFT-OLED 等领域获得广泛应用, 公司的先进封装光刻机在大陆市场占有率超过 80%, 并且批量出口海外 晶盛机电 ( 全称 : 浙江晶盛机电股份有限公司 ) 公司是一家以 新材料 新装备 为战略发展目标, 始终坚持 开拓创新 共铸辉煌 发展理念的高新技术企业 公司是国内领先 国际先进的高端半导体硅材料 光伏硅材料 LED 检测与照明等高端智能化装备和蓝宝石晶体材料供应商 目前公司自主研制的装备产品有 : 全自动单晶硅生长炉 多晶硅铸锭炉 区熔硅单晶炉 蓝宝石晶体炉 单晶硅棒切磨复合加工一体机 金刚线晶棒截断机 多晶块单线截断机 生产车间的远程监控智能化信息化管理系统 LED 芯片自动检测 封装 贴片 包装以及灯具全自动生产线等系列高端装备 产品分别应用于光伏 半导体 IGBT 功率器件 LED 光电子以及蓝宝石窗口材料等领域 公司晶体生长设备产品已在有研半导体 天津环欧 台湾合晶 金瑞泓等知名半导体企业和中环股份 天合光能 晶科 南玻集团 英利能源 新疆新能源 保利协鑫 隆基 西安有色等大型光伏企业中广泛使用, 国内高端市场占有率第一 中电 45 所 ( 全称 : 中国电子科技集团公司第四十五研究所 ) 创立于 1958 年, 是国内专门从事电子元器件关键工艺设备技术 设备整机系统以及设备应用工艺研究开发和生产制造的国家重点科研生产单位 开发出了电子材料加工设备 芯片制造设备 化学处理设备 先进封装设备 电子图形印刷设备 晶体元器件等工艺设备和产品 研制国内第一台 12 英寸多线切割机一次成功地切割出直径 300 毫米 数量 400 余片性能指标良好的单晶硅片 ; 取得了 300 余项科研成果, 向国内外用户提供了 6000 多台 ( 套 ) 专用设备, 为我国国民经济发展作出了重大贡献 中电 48 所 ( 全称 : 中国电子科技集团公司第四十八研究所 ) 创立于 1964 年, 是我国主要以集成电路 半导体照明 太阳能光伏 磁性材料 新型储能材料 特种传感器和 SOI 材料等技术为主的骨干科研生产机构, 是我国唯一以离子注入机为主的微电子装备供应商 以 MOCVD 设备为主的光电子装备供应商, 是我国最大的太阳能光伏制造装备供应商 最大的磁性材料制造装备供应商 沈阳芯源 ( 全称 : 沈阳芯源微电子设备有限公司 ) 成立于 2002 年, 自主开发了涂胶机 显影机 喷胶机 去胶机 湿法刻蚀机 单片清洗机 擦片机等产品, 已形成完整的技术体系和丰富的产品系列, 适应不同工艺等级的客户要求, 广泛应用于半导体生产 先进封装 MEMS LED OLED 3D-IC TSV PV 等领域 可满足 300mm 前道制程及 300mm 先进封装厚胶工艺制程 芯源产品已销往海内外内近百家客户, 在国内半导体 高端封装及 LED 领域获得广泛应用 敬请阅读末页的重要说明 Page 42
沈阳拓荆 ( 全称 : 沈阳拓荆科技有限公司 ) 于 2010 年 4 月 28 日组建, 致力于研究和生产世界领先的极大规模集成电路行业专用薄膜设备 主营的产品是 4-12 英寸 PECVD 设备, 其中 4-6 英寸 PECVD 设备经 NOVELLUS 授权已在国内实现规模生产,12 英寸 PECVD 设备承担国家科技部 十一五 重大专项自主研发, 拥有 100% 知识产权 盛美半导体 ( 全称 : 盛美半导体设备 ( 上海 ) 有限公司 ) 盛美半导体设备于 1998 年在美国硅谷创立, 致力于无应力抛光 (Ultra SFP) 和电化学镀铜 (Ultra ECP) 技术的研究开发 在 2006 年与上海风投合作成立子公司盛美半导体设备, 开展半导体设备研究 开发 设计 制造 销售以及售后服务等业务, 专注于湿法工艺设备, 包括 : 无应力抛光设备, 电化学镀铜设备和单片兆声清洗设备 盛美的 Ultra C 单片清洗设备是第一台能精确控制兆声波能量均匀度的设备 其 SAPS 兆声波技术可以精确控制兆声波的能量, 以非常均匀的能量分布 ( 小于 2%) 能够确保有效的去除微颗粒而不会造成硅片微结构的破坏 中科信 ( 全称 : 北京中科信电子装备有限公司 ) 于 2003 年 6 月成立, 主要从事离子注入机 快速退火炉等装备研发和制造以及太阳能电池片及组件生产, 具备光伏太阳能屋顶电站建设能力 实现了国产离子注入机制造水平由 6 英寸 500nm 到 8 英寸 100nm 技术的跨越, 成功实现了国产离子注入装备从消化吸收到产业化阶段的跨越式发展 凯世通 ( 全称 : 上海凯世通半导体有限公司 ) 于 2009 年 4 月在张江成立, 集科研 制造为一体, 主要研制 生产和销售国际领先高端离子注入技术设备, 包括应用高效太阳能电池 AMOLED 平板显示和集成电路制程的关键设备 离子注入机 凯世通的离子注入机及相应的电池制作工艺实现 330W 电池组件输出功率, 代表了行业此类电池的的最高水平 华海清科 ( 全称 : 天津华海清科机电科技有限公司 ) 成立于 2013 年, 主要从事 CMP 设备的研发 生产 销售与服务 华海清科为相关领域的企业 高校和科研院所提供先进的 CMP 设备及工艺的集成解决方案, 是目前国内唯一具备研发和生产 12 英寸 (300mm) 铜 CMP 整机设备能力的企业 公司产品可广泛应用于 IC 制造 TSV/3D 封装 MEMS 晶圆 基片等制造领域 中电二所 ( 全称 : 中国电子科技集团公司第二研究所 ) 成立于 1962 年, 是专业从事电子专用设备研发制造的国家级研究所 致力于国家军事电子和信息产业的发展, 在机 电 光 热一体化设计, 设备研发及工艺等方面不断探索研究, 在微电子组装设备 液晶显示器生产设备 真空焊接设备 清洗和表面处理设备以及立体仓储设备研发领域形成了优势和特色, 可为用户提供工艺和设备的系统集成服务 大族激光 ( 全称 : 大族激光科技产业集团股份有限公司 ) 1996 年创立于深圳, 为国内外客户提供一整套激光加工解决方案及相关配套设施, 主要产品包括 : 激光打标机系列 激光焊接机系列 激光切割机系列 激光演示系列 PCB 激光钻孔机系列等多个系列 200 余种工业激光设备及其配套产品, 广泛应用于 IT 制造 电子电路等行业 敬请阅读末页的重要说明 Page 43
大族激光投资设立的大族光电设备有限公司, 集 LED 和半导体封装设备研发 生产和销售为一体的国家级高新技术企业 公司旗下产品 HANS 系列高速平面固晶机 高速全自动直插焊线机 高速全自动平面焊线机 高速 SMD 分光机 高速 SMD 装带机经过数年的优化与改良, 现已牢牢占据国内市场领先地位 上海新阳 ( 全称 : 上海新阳半导体材料股份有限公司 ) 创立于 1999 年 7 月, 拥有自主知识产权的电子电镀和电子清洗核心技术, 先后开发研制出四大系列 100 多种电子化学品与 30 多种配套设备产品, 形成了完整的技术体系和丰富的产品系列 用于晶圆电镀的高纯铜电镀液和添加剂系列产品达到世界领先水平, 成为中国半导体封装化学材料和表面处理设备行业的知名品牌 上海新阳正致力于 TSV Bumping MEMS Solar 等晶圆电镀 光刻胶剥离清洗等工艺所需高纯电子化学品与应用技术的开发 今年 3 月, 上海新阳与硅密四新成立合资公司发展晶圆级湿制程设备 新阳出资 900 万元人民币, 持有 45% 的股份 ; 硅密四新出资 1100 万元人民币, 拥有 55% 的股权 硅密四新背后有美系技术支持, 项目首期投资 1 亿元建设每年 24 台设备的生产线, 资金来源由原股东按比例认购, 成为国内首家湿法设备供应商 目标实现五年累计实现税后净利润 9525 万元人民币, 其中归属于上市公司年均利润 857 万元 伟仕泰克 ( 全称 : 苏州伟仕泰克电子科技股份有限公司 ) 公司成立于 2006 年,2014 年 6 月完成股改, 成为股份制公司,2015 年 11 月成功登陆新三板 ( 股票代码 :834292) 伟仕泰克是一家为半导体 平板显示(FPD) LED 电子化学品等领域客户提供工艺设备 系统方案的科技型高端装备制造企业 公司是中国一流湿制程设备供应商 产品主要是湿制程设备及配件, 湿制程设备主要包括 FPD 生产设备 LED 生产设备和电子化学品供应系统 上海微松 ( 全称 : 上海微松工业自动化有限公司 ) 上海微松公司于 2010 年创立, 致力于 WLP TSV BGA MEMS Solar 等晶圆处理工艺所需专用设备与应用技术的开发 公司用于 WLP 晶圆级封装的高端设备 晶圆级微球植球机 系列产品达到世界领先水平, 可用于 12 英寸, 是先进封装设备领域的领导者 长川科技 ( 全称 : 杭州长川科技股份有限公司 ) 公司是一家专注于集成电路装备研发 生产和销售的高新技术企业和软件企业 公司主要产品为集成电路专用设备, 主要包括测试机和分选机 公司自 2008 年 4 月成立以来, 一直致力于集成电路专用设备的自主研发和创新 2010 年 9 月, 公司自主研发的 高精度集成电路测试系统 项目获得科技部科技型中小企业技术创新基金管理中心无偿资助 ;2012 年, 公司承担了 2 项国家科技重大专项的研究开发工作 ;2014 年, 公司自主研发的 高精度电源管理集成电路测试系统 项目获得浙江省科学技术厅 重大科技专项 - 高端装备制造技术 的立项支持 格兰达 ( 全称 : 格兰达科技集团有限公司 ) 公司成立于 1995 年, 专业从事精密机械装备的合约生产 ( 合约代工 ), 和半导体装备的研发制造 ( 自主品牌 ) 公司配备了数百台精密数控加工中心 CNC, 形成了研发 设计 生产 制造等全套集成能力, 成为世界一流的半导体 IT OA 光学 通讯等领域客户的供应商 敬请阅读末页的重要说明 Page 44
公司在半导体领域主要从事封装设备的研发和制造, 产品涵盖激光标刻系列 晶圆检测系列 高压水去溢料系列 编带测试系列等其他非标辅助设备 劲拓股份 ( 全称 : 深圳市劲拓自动化设备股份有限公司 ) 劲拓股份是国内领先 国际一流的集研发 生产及销售为一体的智能装备系统和先进制造系统供应商, 产品包括智能焊接机器人, 高速点胶机, 涂覆机等, 可广泛应用于通讯, 可穿戴设备及消费类电子产品的制造和在线检测 劲拓股份的客户包括多家世界 500 强企业 公司的焊接设备和 AOI 设备目前主要用于 PCBA 领域, 未来有望扩展到半导体封装领域 十一科技 ( 全称 : 信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司 ), 半导 体厂房设计和总承包的主要供应商, 被太极实业收购 十一科技的主营业务为工程总承包及工程设计咨询, 是国内最大的集成电路工程设计院, 是国内率先整体改制的大型设计院, 是国内著名的生物工程 硅产业工程设计院 目前主要服务于电子高科技 ( 集成电路 功率半导体 LED 平板显示等) 新能源 生物制药 高端制造业 民用建筑等业务领域 十一科技积累了一批优质客户, 如中国电科 中芯国际 中环光伏 西安隆基 LG 成都生物所 海力士 南京熊猫等国内外知名企业, 与其形成了良好的合作关系 在集成电路领域, 十一科技参与了大陆地区多数晶圆制造和封测厂房的设计, 主要客户包括中芯国际 武汉新芯 大连英特尔 无锡海力士 华力微电子 华润华晶 苏州和舰 长电科技等 4 国内主要半导体材料供应商 根据集成电路材料产业技术创新战略联盟的统计,2014 年, 我国半导体制造材料市场整体规模为 535 亿元 由于国内半导体材料市场非常薄弱, 国内的产值规模仅约 100 亿元, 而且大部分是用在太阳能 LED 和 PCB 领域, 真正用在集成电路和分立器件领域的材料并不多 国内 80% 以上的半导体材料需要进口, 而在集成电路行业的关键材料领域, 超过 90% 的产品需要进口, 目前 12 寸的硅片 100% 依赖进口 表 10:2014 年国内主要晶圆制造材料规模及国内厂商代表 ( 单位 : 亿元 ) 材料种类 国内市场规模 国内厂商代表 硅片和硅基材料 104.59 新昇半导体 ( 上海新阳和兴森科技投资 ) 有研半导体 上海新傲 洛阳单晶硅 掩模版 36.61 华润微电子 苏州制版 菲利华 光刻胶 15.41 科华 ( 南大光电 ) 飞凯材料 苏州瑞红 光刻胶配套试剂 16.24 科华 ( 南大光电 ) 飞凯材料 苏州瑞红 电子气体 37.65 南大光电 巨化股份 光明化工院 南京特气 工艺化学品 11.97 上海新阳 上海华谊 艾森半导体 靶材 7.29 宁波江丰 有研亿金 东方钽业 CMP 材料 18.14 鼎龙股份 安集 天津晶岭 时代立夫 其他材料 27.33 总计 275.23 资料来源 : 招商证券 ICMTIA 敬请阅读末页的重要说明 Page 45
在国内市场需求和政策扶持下, 国内也出现一些重要的半导体材料供应商, 包括 : 上海新阳 ( 电镀液等化学品 ) 兴森科技(PCB 板 ) 南大光电( 电子气体, 光刻胶 ) 宁波江丰 ( 金属靶材 ) 安集微电子(CMP 抛光液 ) 等, 这些企业的一些产品已经进入国内主流半导体厂商供应体系, 并不断扩大市场份额, 实现进口替代 部分产品获得国际一流大厂的认可, 出口到海外市场 表 11:2014 年国内主要半导体封装材料规模及国内厂商代表 ( 单位 : 亿元 ) 材料种类 国内市场规模 国内厂商代表 引线框架 68 康强电子 封装基板 56 兴森科技 生益科技 深南电路 陶瓷基板 15 三环集团 键合丝 63 康强电子 青岛远通 中山恒基 包封材料 46 江苏中鹏 苏州益本 深圳富鑫鸿 芯片粘结材料 8 NA 其他封装材料 3 总计 259 以下为其他封装用材料 电镀液 NA 上海新阳 光华科技 艾森半导体 划片刀 划片液 NA 上海新阳 联诺化工 郑州三磨 研磨液 砂轮 NA 安集 新安纳 安达切削油 国瑞升 合金焊接球 NA 上海新阳 特种气体 NA 南大光电 光明化工院 南京特气 资料来源 : 招商证券 ICMTIA 下面是我们梳理的国内主要半导体材料化学品公司 新昇半导体 ( 全称 : 上海新昇半导体科技有限公司 ) 上海新昇半导体科技有限公司成立于 2014 年 6 月, 坐落于临港重装备区内, 占地 150 亩, 总投资 68 亿元, 一期投资 23 亿元 公司由上海新阳 兴森科技 上海新傲科技和上海皓芯投资 ( 张汝京博士技术团队公司 ) 共同发起成立 新昇半导体第一期目标致力于在我国研究 开发适用于 40-28nm 节点的 300mm 硅单晶生长 硅片加工 外延片制备 硅片分析检测等硅片产业化成套量产工艺 ; 建设 300 毫米半导体硅片的生产基地, 实现 300 毫米半导体硅片的国产化, 充分满足我国极大规模集成电路产业对硅衬底基础材料的迫切要求 新昇半导体一期投入后, 预计月产能为 15 万片 12 英寸硅片, 最终将形成 300mm 硅片 60 万片 / 月的产能, 年产值达到 60 亿元 新昇将与世界一流技术接轨, 达到世界先进水平 上海新阳 ( 全称 : 上海新阳半导体材料股份有限公司 ) 创立于 1999 年 7 月, 拥有自主知识产权的电子电镀和电子清洗核心技术, 先后开发研制出四大系列 100 多种电子化学品与 30 多种配套设备产品, 形成了完整的技术体系和丰富的产品系列 用于晶圆电镀的高纯铜电镀液和添加剂系列产品达到世界领先水平, 成为中国半导体封装化学材料和表面处理设备行业的知名品牌 上海新阳正致力于 TSV Bumping MEMS Solar 等晶圆电镀 光刻胶剥离清洗等工艺所需高纯电子化学品与应用技术的开发 今年 3 月, 公司与恒硕科技设立合资公司, 进入晶圆级封装合金焊接球行业 合资公司的投资总额 3000 万元人民币, 上海新阳持有合资公司 55% 股份, 恒硕科技持有合资公敬请阅读末页的重要说明 Page 46
司 45% 股份 恒硕目前为全球前三大锡合金焊接球厂, 中国市占率为 19% 兴森科技 ( 全称 : 深圳市兴森快捷电路科技股份有限公司 ) 兴森科技成立于 1999 年 在 PCB 制造业务方面, 始终保持全球领先的多品种交付 (2014 年品种数超过 23 万种 ) 与快速交付 ( 样板快件平均交期低于 7 天 ) 能力 ; 在 PCB 设计领域, 提供专业的 PCB Layout 外包设计服务, 和包括 SI PI EMC RF Thermal Mechanical 等设计与仿真服务, 为通信 网络服务器 安防 存储等行业客户提供从设计 测试 调试到验证的综合研发解决方案 ; 公司的 SMT 贴装业务定位于多品种的快速交付模式, 从元器件购买 PCBA 贴装焊接 在线检测 整机测试等提供全流程服务, 有效支持客户缩短项目总体周期 新傲科技 ( 全称 : 上海新傲科技股份有限公司 ) 上海新傲科技有限公司成立于 2001 年,2009 年 6 月整体变更改制为上海新傲科技股份有限公司, 是一家致力于高端硅基材料研发与生产的高新技术企业, 由中科院上海微系统所牵头, 联合中外投资者设立 新傲公司目前是中国最大的 SOI 材料生产基地, 也是世界上屈指可数的 SOI 材料规模化供应商之一 拥有 SIMOX( 注氧隔离 ) Bonding( 键合 ) 和 Simbond( 完全自主开发的 SOI 新技术 ) 和 Smart-cut 四类 SOI 晶片制造技术, 能够提供 100mm(4 英寸 ) 125mm(5 英寸 ) 和 150mm(6 英寸 )SOI 晶片和 SOI 外延片, 能批量提供 8 英寸 SOI 片 目前, 新傲公司的产品 90% 以上销售到美 日 欧 俄 韩 台湾和新加坡等地, 并成为 NXP TOSHIBA Global Foundries Vanguard Hitachi CSMC Mellanox 等国际知名公司的供货商 三安光电 ( 全称 : 三安光电股份有限公司 ) 三安光电是国内成立最早 规模最大 品质最好的全色系超高亮度发光二极管外延及芯片产业化生产基地 公司主要从事全色系超高亮度 LED 外延片 芯片 化合物太阳能电池 高倍聚光光伏产品等的研发 生产与销售, 产品性能指标居国际先进水平 公司控股子公司厦门三安集成电路有限公司总投资额 30 亿元, 新建砷化镓和氮化镓外延片生产线, 以及适用于专业通讯微电子器件市场的砷化镓高速半导体芯片与氮化镓高功率半导体芯片生产线 公司全资子公司福建晶安光电主要从事蓝宝石衬底研发与制造的公司, 总投资 25 亿元人民币, 年生产 2 寸衬底 1200 万片 南大光电 ( 全称 : 江苏南大光电材料股份有限公司 ) 成立于 2000 年, 是一家专业从事先进电子材料 高纯金属有机化合物 (MO 源 ) 的研发 生产和销售的高新技术企业, 是目前国内唯一实现 MO 源大规模产业化生产的企业, 亦是全球四大 MO 源制造商之一, 为中国的航天国防事业以及 LED 等产业的发展提供了关键原料的坚实保障 公司于 2012 年 8 月在深交所创业板上市 2013 年公司收到科技部 02 专项实施管理办公室下发的通知, 公司作为项目责任单位, 申请承担的 高纯砷烷 磷烷等特种气体的研发和中试 获得 02 专项 2013 年度项目立项 2013 年 7 月, 公司与安徽省全椒县人民政府签订了 项目投资合同书, 在安徽省全椒县建设 高纯磷烷 砷烷研发和产业化项目 2014 年底公司对子公司全椒南大光电材料有限公司进行增资, 实施 高纯砷烷 磷烷等特种气体的研发和中试 项目的推进 今年九月份, 公司公告拟以 1.2 亿元敬请阅读末页的重要说明 Page 47
向北京科华微电子材料有限公司收购和增资取得 31.39% 股权, 成为其第二大股东, 从而以此项投资为契机进入集成电路产业最关键材料之一的光刻胶领域 北京科华 ( 全称 : 北京科华微电子材料有限公司 ) 成立于 2004 年 8 月 13 日, 是集光刻胶研发 生产 检测 销售于一体的中外合资企业, 同时也是中国第一个在光刻胶领域拥有自主知识产权的高新技术企业 拥有先进的分析测试与应用测试平台,2009 年建成投产的国内第一条具有自主知识产权的紫外正性光刻胶生产线,2012 年建成了国内第一条 248nm 深紫外光刻胶的生产线 2014 年通过了全球最大的 LED 企业 - 台湾晶电的验证评价, 成为全球 LED 行业光刻胶的主供应商之一 三环集团 ( 全称 : 潮州三环 ( 集团 ) 股份有限公司 ) 成立于 1970 年, 集材料 产品 装备研发与制造为一体, 产品覆盖光通信 电子 电工 新能源和生物等应用领域, 其中光纤连接器陶瓷插芯 氧化铝陶瓷基板 电阻器用陶瓷基体等产销量均居全球第一位 其专利和商标的申请覆盖了国内外经济技术发达的国家与地区 康强电子 ( 全称 : 宁波康强电子股份有限公司 ) 成立于 1992 年 6 月, 是一家专业从事各类半导体封装材料的开发 生产 销售的企业 主要产品有 : 各类半导体塑封引线框架, 键合丝 引线框架包括冲制和蚀刻二种工艺生产的集成电路框架系列, 表面贴装系列,LED 表面贴装阵列系列, 电力电子系列和分立器件系列, 年生产能力超过 600 亿只, 全球前列 ; 键合丝包括键合金丝, 键合铜丝系列产品, 生产能力达 3.6 亿米 ; 公司还生产框架生产所需的专用模具, 专用设备, 专用铜带, 以及合金铜丝等产品, 产品为国内外主要封装企业采用 有研新材 ( 全称 : 有研新材料股份有限公司 ) 公司原名有研半导体材料股份有限公司, 是由北京有色金属研究总院独家发起, 以募集方式设立的股份有限公司, 于 1999 年 3 月成立并在上海证券交易所挂牌上市 有研新材主要从事稀土材料 光电子用薄膜材料 生物医用材料 稀有金属及贵金属 红外光学及光电材料 光纤材料等新材料的研发与生产, 是我国有色金属新材料行业的骨干企业 有研新材控股或间接控股包括有研亿金新材料有限公司 有研稀土新材料股份有限公司 有研光电新材料有限责任公司 有研国晶辉新材料有限公司 宁波江丰 ( 全称 : 宁波江丰电子材料股份有限公司 ) 创建于 2005 年, 专门从事超大规模集成电路芯片制造用超高纯度金属材料及溅射靶材的研发生产, 填补了国内的技术空白, 打破了美 日国际跨国公司的垄断格局 目前已成为国内材料最齐全 工艺最完整 设备能力最强 产能最大的超高纯度金属材料及溅射靶材生产基地 江丰电子溅射靶材在全球 254 个半导体芯片制造工厂实现销售, 客户包含台积电 中芯国际等全球绝大多数知名半导体厂商, 打破了 Honeywell JX 日矿等六家美日公司对集成电路用高端靶材的垄断, 产品能够替代进口, 填补国内空白, 技术达到国际先进水平 台积电生产的 16nm 技术 iphone6s 核心处理器 (A9 芯片 ) 采用了江丰的 Ta Cu 靶材产品 光华科技 ( 全称 : 广东光华科技股份有限公司 ) 敬请阅读末页的重要说明 Page 48
创建于 1980 年, 公司拥有电子化学品 化学试剂 食品添加剂和医药原料药等产品体系, 广泛应用于印制线路板 电子 医药及其他行业, 多数产品已获得了国家重点新产品 广东省自主创新产品和广东省高新技术产品称号 现已逐步形成了以高性能电子化学品和高品质化学试剂为主导的专用化学品的研发 生产 销售和服务为一体的产业体系 艾森半导体 ( 全称 : 昆山艾森半导体材料有限公司 ) 成立于 2004 年, 是以技术为主导, 立足于自主创新的高技术企业 专业致力于半导体 线路板领域所需电子化学品的研发 制造 销售的高科技术新型企业 致力于为用户提供化学材料 应用工艺和现场服务一体化的整体解决方案 产品包括晶圆系列 封测系列 线路板系列 MID 系列 被动元器件和油墨系列 在国内半导体封测行业中, 公司是产品市场占有份额最大的企业之一 安集微电子 ( 全称 : 安集微电子 ( 上海 ) 有限公司 ) 安集微电子创立于 2004 年, 为一家集研发 生产 销售为一体的高新技术企业, 致力于高增长率和高功能先进材料的研发和生产 产品领域包括如集成电路行业的化学机械抛光液等和太阳能行业中的切割浆料及相关化学品的解决方案 目前, 安集公司已与全球数十家客户进行了各阶段合作, 其中包括多家世界著名芯片企业和太阳能企业 鼎龙股份 ( 全称 : 湖北鼎龙化学股份有限公司 ) 湖北鼎龙化学股份有限公司是全球著名的化学品新材料供应商 在国际高端细分领域相继开发出碳粉用电荷调节剂 商业喷码喷墨显色剂 彩色化学碳粉 碳粉用载体 高端颜料及萘环酮染料 彩色卡匣 ( 硒鼓 ) 鼓等六大等系列 100 多种高新技术产品,80% 产品填补了国内空白, 打破国外垄断, 已成为 100 多家全球 500 强企业供应商公司 公司已发展成为全球电荷调节剂产能最大的制造商和国内产能规模最大的彩色化学碳粉制造商 公司近期进入半导体 CMP 抛光材料领域, 主要产品是 CMP 抛光垫, 用于硅片和蓝宝石材料的 CMP 抛光 飞凯材料 ( 全称 : 上海飞凯光电材料有限公司 ) 飞凯成立于 2002 年, 是一家研究 生产 销售高科技制造中使用的材料和特种化学品的专业公司 作为我国最大的光纤光缆涂覆材料供应商, 飞凯材料率先打破国外巨头对紫外固化光纤光缆涂覆材料的技术垄断, 抢占市场先机, 逐步树立了公司在紫外固化光纤光缆涂覆材料行业的领先地位 公司的产品还广泛应用于 IC IC 先进封装 LED 制造 TFT-LCD PCB SMT 等诸多电子制造领域 强力新材 ( 全称 : 常州强力电子新材料股份有限公司 ) 公司成立于 1997 年, 是一家以应用研究为导向, 立足于产品自主研发创新的高新技术企业, 专业从事电子材料领域各类光刻胶专用电子化学品的研发 生产和销售及相关贸易业务 公司主要产品为光刻胶专用化学品, 分为光刻胶用光引发剂和光刻胶树脂两大系列 公司的产品按照应用领域分类, 主要有印制电路板 (PCB) 光刻胶专用化学品 ( 光引发剂和树脂 ) 液晶显示器(LCD) 光刻胶光引发剂 半导体光刻胶光引发剂及其他用途光引发剂四大类 公司始终注重研发创新, 经过十年多的发展, 形成了自身的核心技术, 已经成为国内及国际高端光引发剂领域的知名企业 生益科技 ( 全称 : 广东生益科技股份有限公司 ) 创建于 1985 年, 主要产品有阻燃型环氧玻纤布覆铜板 复合基材环氧覆铜板及多层板 敬请阅读末页的重要说明 Page 49
用系列半固化片 产品主要供制作单 双面及多层线路板, 广泛用于手机 汽车 通讯设备 计算机以及各种高档电子产品中 生益科技我国最大的覆铜板生产企业, 导产品已获得西门子 索尼 三星等企业的认证, 形成了较大的竞争优势, 产品远销美国 欧盟 新加坡等世界多个国家和地区, 销量始终保持国内第一 巨化股份 ( 全称 : 浙江巨化股份有限公司 ) 创建于 1958 年 5 月, 系全国最大的氟化工先进制造业基地和浙江省最大的化工基地 其主要产业形成 一主两翼 三环联动 格局, 氟化工 氯碱化工 石化材料 精细化工等化工主业向新材料 新能源 新环保 新用途 四新 方向发展, 同时努力培育环保产业, 进军公用工程 物流商贸 装备制造等生产性服务业 前, 巨化氟化工产业综合实力处于国内龙头地位, 国内市场占有率排名第一 ; 氯碱化工中的新型食品膜材料 (PVDC) 规模位居国内前列 ; 石化材料 精细化工等在技术和细分领域处于国内领先 今年 1 月, 巨化股份与中芯聚源 ( 中芯国际旗下投资基金 ) 签订战略框架协议, 将共同出资设立平台公司, 推动国内电子化学材料产业并购整合, 加快中国电子化学材料产业的跨越式发展, 满足国产化需求 苏州瑞红 ( 全称 : 苏州瑞红电子化学品有限公司 ) 公司主要生产各种类型的光刻胶, 用于大规模集成电路 液晶显示器 彩色显像管 分立器件等制造中的光刻工序 其中 RZJ-390 系列光刻胶, 不仅可以满足 TN STN 而且可以满足彩色 STN OLED VFD 的显示器件的光刻制作 同时公司还生产各类配套试剂, 如显影液 漂洗液 清洗液 剥离液等高纯试剂 公司拥有国内一流的光刻胶检测评价设备, 达到国际水平的生产线, 符合现代微电子概念的净化管理 现有主要产品占有国内市场 50% 以上, 与国内绝大多数微电子加工企业保持密切的产品合作关系 菲利华 ( 全称 : 湖北菲利华石英玻璃股份有限公司 ) 公司始建于 1966 年 经过近五十年的发展, 现已发展成为国内外具有较大影响力和规模优势的石英材料及石英纤维制造企业, 全球少数几家具有石英纤维批量生产能力的制造商, 中国航空航天等国防军工领域唯一的石英纤维供应商 公司致力于航空航天 半导体 太阳能 光纤通讯 光学等高新技术领域的配套服务, 其产品技术的实现, 始终以上述领域的发展为目标, 不断追求技术和品质提升, 以全面满足客户需求 公司在半导体行业生产中使用的石英玻璃材料及制品包括 : 晶圆处理 蚀刻设备中的载体材料 电绝缘材料 密封法兰 ; 在 TFT-LCD 平板显示器生产中使用的光掩膜基板等 ; 公司从 2006 年开始集成电路和 TFT-LCD 掩膜版用合成石英玻璃基板的研制生产, 目前技术已经到位, 也推出了一些产品 北京国瑞升 ( 全称 : 北京国瑞升科技股份有限公司 ) 北京国瑞升科技股份有限公司是一家专业从事超精密抛光材料的研究开发 生产经营的中日合资企业, 设立于 2001 年 6 月, 位于北京中关村科技园区, 是北京市政府认定的高新技术企业 公司 2015 年 1 月在新三板挂牌 公司研制开发的超精密抛光膜 ( 研磨纸 ) 研磨液 聚晶金刚石微粉和纳米金刚石粉不仅填补了国内空白, 而且产品性能达到或超过国际先进水平, 性价比与国外同类产品相比具有最佳优势, 产品在国内市场已替代国外产品, 市场占有率迅速提高, 并已出口到香港 台湾 韩国 日本和欧美等市场 新安纳 ( 全称 : 上海新安纳电子科技有限公司 ) 敬请阅读末页的重要说明 Page 50
公司成立于 2008 年 7 月, 是一家专门致力于电子级纳米磨料和抛光液技术开发 生产 销售和服务的高科技企业, 由中国科学院上海微系统与信息技术研究所联合中外投资者创办 公司是国内技术领先的电子级胶体二氧化硅 蓝宝石抛光液和硅片抛光液供应商, 产品质量和技术能力得到了国内外知名公司的认可 四 大陆半导体进入密集投资期, 设备和材料最受益 1 发展半导体产业, 体现国家意志 2014 年 6 月发布 纲要, 发展集成电路上升至国家战略 2014 年 6 月, 工信部发布 国家集成电路产业发展推进纲要 ( 以下简称 纲要 ), 将发展集成电路产业提升至国家战略层面, 以最大力度扶持集成电路产业发展, 掀起了集成电路产业投资热潮 事实上, 集成电路产业一直得到国家的政策扶持, 比较有影响力政策是 2000 年的 18 号文和 2011 年的 4 号文 设立大基金并加强金融支持力度, 以保障 纲要 实施 2014 年 4 月, 国务院下达 关于国家集成电路产业投资基金设立方案的批复,9 月国家集成电路产业投资基金 ( 以下简称 大基金 ) 股份有限公司注册成立 大基金成立之初共有国开金融 中国移动 亦庄国投 紫光通信 华芯投资等 8 家发起股东, 此后又有武汉经发投 中国电信 中国联通 中国电子 大唐电信 武岳峰资本 赛伯乐投资等 7 家机构参与增资扩股 基金共募得普通股 987 亿元, 此外基金在 2015 年一季度发行优先股 400 亿元, 基金总规模达到 1,387 亿元, 相比于计划募集规模 1,200 亿元, 超募 15.6% 图 42 2000 年以来集成电路行业的主要扶持政策 资料来源 : 招商证券 公开资料目前全球每年半导体资本开支接近 600 亿美元, 而英特尔 台积电 三星等巨头每年的资本开支均在 100 亿美元左右, 大基金的规模仅相当于上述公司中一家 2 年的资本开支 ;12 英寸 28nm 工艺生产线造价高达 1 亿美元 / 千片 / 月 因此以国家集成电路产业投资基金为杠杆, 引领 吸引和撬动更大规模的资本投资中国半导体产业将能有效解决产业的投资瓶颈 敬请阅读末页的重要说明 Page 51
除了大基金以外, 多个地方政府 投资机构也成立或将成立扶持基金, 推动集成电路行业的发展 通过大基金 地方基金 社会资金以及相关的银行贷款等债券融资, 我们预计, 未来 10 年, 中国半导体产业新增投资规模有望达到 1 万亿元水平 表 12: 地方政府成立的集成电路产业基金及扶持措施 ( 截止 2015 年 6 月 ) 省市 发布时间 扶持政策措施 投资额 北京市 2013/12 成立总规模 300 亿元的北京市集成电路产业发展股权投资基金, 重点打造集成电路产业 300 亿 上海市 2014/11 上海市创业引导基金与武岳峰资本共同发起设立上海武岳峰集成电路信息产业创业 投资基金, 该基金总体规模为人民币 100 亿元 上海市 2015/02 计划出台措施扶持集成电路产业, 措施包括筹建资金规模高达 500 亿元人民币的集 成电路产业基金 天津市 2014/03 出台 滨海新区加快发展集成电路设计产业的意见, 滨海新区财政每年将设立 2 亿 元专项资金, 支持集成电路产业发展 安徽省 2014/06 出台 关于加快集成电路产业发展的指导意见, 集成电路产业发展目标 : 到 2017 年总产值突破 300 亿元,2020 年力争翻一番, 形成以合肥为中心的集成电路产业集 聚区 山东省 2014/07 出台 关于贯彻国发 2014 4 号文件加快集成电路产业发展的意见, 发展的目标 : 到 2015 年集成电路产业销售收入突破 200 亿 四川省 2014/08 将设集成电路产业投资基金 : 以财政资金撬动社会资本投入, 并向社会公开择优选 择基金管理团队 100 亿 500 亿 2 亿 / 年 湖北省 2014/11 将设立 300 亿元集成电路产业基金 300 亿资料来源 : 招商证券 公开资料 图 43 大基金规划的投资进度 资料来源 : 招商证券 华芯投资 敬请阅读末页的重要说明 Page 52
大基金的所有权为国家集成电路产业投资基金股份有限公司, 唯一管理人为华芯投资管理有限责任公司, 托管行为国家开发银行 基金的投资方式包括 : 私募股权 基金投资 夹层投资等一级市场投资和二级市场投资, 不做风险投资和天使投资 ; 退出则以回购 兼并收购 公开上市等形式 基金投资总期限计划为 15 年, 分为投资期 (2014-2019) 回收期(2019-2024) 展期 (2024-2029) 按照规划,2015-2018 年为投资关键期, 四年投资额分别为 200 亿 240 亿 360 亿 240 亿元, 占 1,200 亿元总规模的 87% 2 市场需求和国家战略扶持推动半导体产业快速发展 强劲的市场需求和国家政策的大力扶持是国内半导体产业快速发展的主要动力 中国大陆是全球最大的半导体产品市场, 主要原因在于大陆是世界工厂 目前, 我国的电子信息产业规模宏大,2015 年我国规模以上电子信息产业总规模预计达到 15.5 万亿元, 产量已经达到全球第一 以手机为例, 去年我国共生产了 18.1 亿部, 智能手机达到 14 亿部, 增长都是 10% 左右 在计算机方面, 我国去年共生产了 3.14 亿台, 在电视方面, 共生产了 1.45 亿台, 其中有 8.4 亿台是智能电视 电视机 电脑 手机 家电等电子产品的主要生产基地位于大陆, 因此, 大陆消费了全球约一半的半导体产品 另一方面, 随着大陆终端品牌厂商的崛起, 大陆自有品牌厂商对半导体产品的需求量大增 根据调研机构 Gartner 公布的全球半导体总体有效市场 (totalavailable market;tam) 统计数据,2015 年大陆品牌厂商在半导体芯片产品的采购金额上, 已经成为仅次于美国的全球第二大客户 表 13:2015 年全球前十大半导体产品采购商 ( 单位 : 百万美元 ) 2015 排名 2014 排名 公司 2014 2015 2014-2015 增长率 (%) 2015 市场占有率 (%) 1 1 Samsung 30,989 29,867-3.6 8.9 2 2 Electronics Apple 27,177 29,116 7.1 8.7 3 4 Lenovo 13,743 13,329-3 4 4 5 Dell 10,880 10,686-1.8 3.2 5 3 HP Inc. 15,616 8,634-44.7 2.6 6 7 Huawei 6,040 7,020 16.2 2.1 7 6 Sony 7,631 6,947-9 2.1 8 HP Enterprise - 6,473 1.9 9 9 LG Electronics 5,743 5,533-3.7 1.7 10 8 Cisco Systems 5,817 5,430-6.7 1.6 Others 216,695 210,684-2.8 63.1 Total 340,331 333,718-1.9 100 资料来源 : 招商证券 Gartner 敬请阅读末页的重要说明 Page 53
图 44 大陆是全球电子产品的主要生产基地 资料来源 : 招商证券 SEMI 集成电路是大陆进口额最大的产品 近年来, 大陆地区的集成电路产品进口额不断攀升, 近三年都超过 2,000 亿美元 集成电路和原油是大陆地区进口额最大的前两种产品 根据海关统计,2015 年大陆地区进口集成电路 3,139.96 亿块, 同比增长 10%; 进口金额 2,307 亿美元, 同比增长 6% 出口集成电路金额 693.1 亿美元, 同比增长 13.9% 2015 年进出口逆差 1,613.9 亿美元 由于油价大跌, 虽然 2015 年原油进口量达到 3.355 亿吨, 创出历史新高, 同比上涨了 8.8%; 进口金额为 8,332.8 亿元, 同比下降 40.5% 图 45 大陆地区集成电路产品和原油进口额 亿美元 2,500 2,000 1,500 1,000 500 IC 产品 原油 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 资料来源 : 招商证券 CSIA/Wind 中国海关 在市场需求和政策大力扶持下, 大陆集成电路产业快速发展, 规模不断扩大 2015 年中国大陆集成电路产业销售额为 3,609.8 亿元, 同比增长 19.7% 2002-2015 年, 大陆地区集成电路产业规模的复合增长率 CAGR 为 22.1%, 远高于全球同期的 6.5% 按照 国家集成电路产业发展推进纲要 的要求, 到 2020 年, 集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小, 全行业销售收入年均增速超过 20%; 到 2030 年, 集成电路产业链敬请阅读末页的重要说明 Page 54
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 行业研究 主要环节达到国际先进水平, 一批企业进入国际第一梯队, 实现跨越发展 我们相信, 在国家政策扶持下, 未来十年大陆地区半导体产业有望继续保持较快增长速度 图 46 大陆地区集成电路产业规模 图 47 全球集成电路产业规模 亿元大陆 IC 产业规模 4,000 3,000 2,000 1,000 0 亿美元 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 全球 IC 产业规模 资料来源 : 招商证券 CSIA Wind 资料来源 : 招商证券 WSTS Wind 3 重金投入制造环节, 上游设备和材料受益大 在集成电路的各个环节中, 晶圆制造领域对资金的需求量最大, 建设一条 12 英寸晶圆生产线的资本支出往往达到数十亿美元, 将来甚至有可能超过百亿美元 因此, 大基金将会把大部分资金投向制造环节 根据大基金的规划, 将把 60% 额度投资于晶圆制造领域, 其余 40% 则投向设计 封装 材料 设备等其他相关领域, 那么投向制造和封测领域的比例应在 70% 左右 以 1,400 亿元为基准, 意味着将有 980 亿元投向制造和封测领域 根据公开信息, 截至到目前, 国家大基金已经投资了紫光集团 中芯国际 长电科技 中微半导体 国科微 艾派克 三安光电等 15 家集成电路产业链相关的重要企业 截至 2015 年 12 月底, 大基金累计决策投资 28 个项目, 总投资承诺额度达到 426 亿元, 实际出资 262 亿元 在集成电路制造 设计 封装测试 装备和材料等各环节承诺投资总额的比重, 分别达到 45% 38% 11% 3% 和 3% 在芯片制造领域, 大基金主要围绕三个方面开展工作 : 一是关注先进工艺, 大力支持了龙头企业中芯国际, 并加快了其 12 英寸生产工艺的建设 ; 二是围绕特色工艺, 支持了杭州士兰微 8 英寸生产线的建设 ; 三是在化合物半导体领域, 集中支持了三安光电建设 表 14: 大基金参与的投资项目 ( 截止 2016 年 3 月 ) 序号 投资标的 投资额 ( 亿元 ) 具体投向 领域 1 紫光集团 100 展讯和锐迪科 设计 2 艾派克 5 参与定增 设计 3 国科微 4 NA 设计 4 中兴微电子 24 股权投资 设计 5 北斗星通 15 股权投资 设计 ( 北斗芯片 ) 6 中芯国际 25 股权投资 制造 7 三安光电 64.39 股权投资 制造 敬请阅读末页的重要说明 Page 55
序号 投资标的 投资额 ( 亿元 ) 具体投向 领域 8 士兰微 6 8 英寸线 制造 9 武汉新芯 NA 240 亿美元存储器 制造 10 长电科技 18 收购星科金鹏 封测 11 通富微电 18 收购 AMD 封测厂 封测 12 华天科技 5 华天西安 封测 13 中微半导体 4.8 股权投资 设备 14 七星电子 6 股权投资 设备 15 京东方等 NA 股权投资 面板 IC 设计 资料来源 : 招商证券 公开资料 半导体设备在晶圆生产线的资本支出中占比接近八成, 且呈增长势头 按照平均水平, 晶圆代工厂的建设成本构成中设备占比约 80%, 土地和厂务等占约 10%, 人力成本占 5~10% 随着制程的进步, 晶圆制造生产线的投资越来越高, 且半导体设备在资本支出中比重越来越大 假设 12 英寸 90nm 晶圆生产线的建设成本是 20 亿美元, 那么 12 英寸 20nm 同样规模的晶圆生产线的建设成本则高达 67 亿美元 在 90nm 生产线的建设成本中设备占比约 70%, 那么 20nm 生产线中设备占比为约 85%, 提高了 15 个百分点 在 20nm 的晶圆制造生产中的设备投资高达 56.95 亿美元 晶圆生产线中最重要最关键的半导体设备是光刻机 (Lithography), 其先进程度直接决定了生产线的制程节点 目前全球只有荷兰的 ASML 和日本的 Nikon 两家可以提供先进的光刻机, 因此, 光刻机及相关设备在晶圆生产线的设备成本构成中占比最高, 约占 30% 此外, 刻蚀 (Etch) 物理气相沉积(PVD) 化学气相沉积(CVD) 检测 (Metrology) 设备也是较为重要的设备, 成本中所占比例也较高 图 48 晶圆生产线外景 ( 中芯国际上海厂 ) 图 49 晶圆生产线内部设备一角 资料来源 : 招商证券 百度图片 资料来源 : 招商证券 百度图片 在晶圆加工过程中, 晶圆生产线不仅需要开动设备, 也需要不断地消耗各种半导体材料和化学品, 比如硅片 抛光液 清洗液等 由于设备价格高昂, 是晶圆生产线投资中所占比重最高, 因此, 在晶圆 (Wafer) 的制造成本中, 设备和厂房的折旧占比非常高 以 8 寸线的晶圆制造成本为例, 设备厂房折旧占比为 51.7%, 备件及维护占 8.8%, 人员工资占 9.5%, 水电设施占 4.5% 材料和化学品在成本中的占比约 25%, 其中又以硅片最为重要 敬请阅读末页的重要说明 Page 56
图 50 晶圆生产线 (Fab) 的成本构成 图 51 晶圆生产线 (Fab) 中的设备成本构成 资料来源 : 招商证券 GlobalFoundries/VLSI 资料来源 : 招商证券 GlobalFoundries 图 52 晶圆生产线 (Fab) 的投资额随技术节点的缩小而快速提高 80 70 投资额 ( 亿美元 ) 67 60 50 40 30 20 10 20 25 40 49 0 90nm 65nm 45nm 32nm 20nm 资料来源 : 招商证券 GlobalFoundries 敬请阅读末页的重要说明 Page 57
图 53 晶圆 (Wafer) 制造成本构成 (8 寸线 ) 化学品 3.3% 靶材 0.7% 研磨盘 0.5% 磨料 1.0% 光刻胶 2.1% 晶盒 3.4% 其它物料 1.5% 气体 4.3% 硅片及控片 8.7% 设备厂房折旧 51.7% 人员工资 9.5% 水电设施 4.5% 资料来源 : 招商证券 SEMI/MCC 备件及维护 8.8% 4 设备与材料, 是大陆产业链最薄弱的环节 受到国内 中国 2025 制造 互联网 + 等新世纪发展战略的带动, 以及外资企业加大在华投资影响,2015 年中国集成电路产业保持高速增长 根据中国半导体行业协会统计,2015 年中国集成电路产业销售额为 3,609.8 亿元, 同比增长 19.7% 集成电路设计业依然保持高速增长,2015 年国内集成电路设计业销售额 1,325 亿元, 同比增长 26.5% 中芯国际 28 纳米产品的量产 上海华力的投产以及西安三星的产能的逐渐释放,2015 年晶圆制造业增速达到了 26.5%, 比 2014 年的增速高出了 8 个百分点, 销售额 900.8 亿元 随着长电科技收购星科金朋, 南通富士通收购 AMD 封装工厂等一系列整合, 以及长电科技 通富微电 天水华天与晶圆代工线的战略联盟, 使得国内封测业无论是产业规模还是最新的封装技术都上了一个台阶,2015 年国内封测业销售额为 1,384 亿元, 同比增长 10.2% 图 54 2015 年大陆集成电路产业链各环节的规模与增速 资料来源 : 招商证券 CSIA 敬请阅读末页的重要说明 Page 58
设计 制造和封测是集成电路产业的核心环节, 近年来取得长足进步, 在全球的市场占有率逐渐提高, 尤其以封测的市场份额最高, 达到 40% 在这三个核心环节之外, 晶圆制造和封测的上游设备和材料也不容忽视 大陆地区每年从海外进口约 40 亿美元的半导体设备和约 50 亿美元的半导体材料, 随着半导体产业向大陆转移, 大陆市场对半导体设备和材料的需求越来越大 然而, 国内的半导体设备和材料产业非常薄弱,2014 年大陆地区的半导体设备和材料产值分别为 9 亿美元和 16 亿美元, 在全球的市场份额分别为 2% 和 4%, 是半导体产业链中最薄弱的两个环节 图 55 2014 年大陆地区半导体设备市场 43.7 亿美元 图 56 2014 年大陆地区半导体材料市场 58.3 亿美元 资料来源 : 招商证券 SEMI 资料来源 : 招商证券 SEMI 图 57 大陆半导体产业链各环节在全球的市场份额 亿美元 2,000 1,500 1,000 500 - 全球 大陆 市场份额 1,800 40% 842 24% 540 443 365 8% 4% 2% 设计 制造 封装 材料 设备 50% 40% 30% 20% 10% 0% 资料来源 : 招商证券 CSIA/SEMI/WSTS 敬请阅读末页的重要说明 Page 59
五 设备与材料迎来国产化大机遇 1 大陆已建立全球有影响力的半导体制造和封测产业 中国大陆的集成电路产业起步于 1965 年, 先后经历了自主创业 (1965~1980) 引进提高 (1981~1989) 重点建设(1990~1999) 全面快速发展 (2000~2015) 四个发展阶段 经过 50 年的发展, 从无到有, 从小到大, 已经形成了一定的产业规模, 在国际上的竞争力日益提升 截止 2015 年底, 大陆已经建立了数十条晶圆生产线和封装测试生产线 包括英特尔 三星 海力士 德州仪器 台积电 日月光 安靠等全球领先厂商也都在国内投资设厂 晶圆制造方面, 目前, 国内共有 8 条 12 英寸生产线, 总产能可达 33 万片 / 月 ;15 条 8 英寸生产线, 以及 20 多条 6 英寸生产线 封装测试是半导体产业链向大陆转移最早的环节, 所以, 目前大陆各地区建立了数十条封装测试产线, 占据全球将近四成的产能 一方面, 海外的英特尔 AMD 德州仪器 TI 日月光 安靠等纷纷在大陆设厂; 另一方面, 国内涌现出一批具备全球竞争力的封装测试厂商, 包括长电科技 华天科技 通富微电 晶方科技等, 在国内建立了多条封测产线 晶圆制造领域, 中芯国际和华虹宏力是排名前十的晶圆代工厂,2014 年二者的全球市场占有率为 5.6%, 若考虑海外企业在大陆的晶圆代工厂, 大陆地区的晶圆代工市场占有率在 8% 左右 随着半导体产业链向大陆转移, 以台积电为代表的海外厂商加速在国内建厂, 以及中芯国际为首的大陆晶圆代工厂持续扩建产线, 大陆的总体增速高于全球, 市场占有率将不断攀升 图 58 大陆地区的晶圆生产线分布 ( 截止 2015 年 4 月 ) 资料来源 : 招商证券 SEMI 敬请阅读末页的重要说明 Page 60
表 15:2015 年全球前十大半导体晶圆代工厂排名及营收规模 ( 单位 : 百万美元 ) 排名 厂商 2015 年 市占率 (%) 2014 年 增长率 (%) 1 TSMC 26,566 54.3 25,175 5.5 2 格罗方德 4,673 9.6 4,400 6.2 3 UMC 4,561 9.3 4,621-1.3 4 三星 2,607 5.3 2,412 8.1 5 中芯国际 2,229 4.6 1,970 13.1 6 力晶 985 2 917 7.4 7 TowerJazz 961 2 828 16.1 8 富士通 845 1.7 653 29.4 9 世界先进 736 1.5 790-6.9 10 华虹半导体 651 1.3 665-2 前十 44,814 91.7 42,431 5.6 其他 4,077 8.3 4,281-7 合计 48,891 100 46,812 4.4 资料来源 : 招商证券 Gartner(2016 年 4 月 ) 图 59 大陆地区的封装与测试生产线分布 ( 截止 2015 年 4 月 ) 资料来源 : 招商证券 SEMI 封装测试领域, 大陆的长电科技 华天科技 通富微电 晶方科技等已经具备了全球竞争力,2014 年长电科技和华天科技都是全球前十大封测厂商 随着长电科技并购星科金朋 通富微电收购 AMD 封测厂 85% 的股权, 大陆地区在封测领域的规模仅次于中国台湾地区, 竞争力也大幅提升 敬请阅读末页的重要说明 Page 61
表 16:2014 年全球前十大半导体封装测试厂商 排名 公司 地区 营收 ( 百万美元 ) 同比增长率 市场份额 1 日月光 中国台湾 5,154 8.73% 9.56% 2 Amkor 美国 3,129 5.85% 5.81% 3 矽品精密 中国台湾 2,742 17.43% 5.09% 4 星科金朋 新加坡 1,586-0.81% 2.94% 5 Powertech 中国台湾 1,241-2.74% 2.30% 6 长电科技 中国大陆 1,134 33.41% 2.10% 7 UTAC 新加坡 734-1.87% 1.36% 8 南茂科技 中国台湾 696 7.24% 1.29% 9 欣邦科技 中国台湾 589 11.13% 1.09% 10 天水华天 中国大陆 523 31.41% 0.97% 前十名合计 16,087 9.00% 32.52% 其他公司 34,179 4.76% 67.48% 总计 50,800 6.10% 100.00% 资料来源 : 招商证券 TechSearch/Gartner 2 投资建厂加速, 设备和材料需求快速扩张 半导体产业链向大陆加速转移, 进入生产线密集建设期, 带动设备和材料需求增长 随着 2014 年 纲要 的发布, 以及大基金的成立, 半导体产业链加速向大陆转移, 主要体现在以下几个方面 : 1) 收购海外资产 政府基金 上市公司 社会资本加入收购海外半导体资产的行列 2014 年以来发生多起中资并购海外半导体公司的案例, 包括紫光集团收购展讯和锐迪科, 长电科技收购星科金朋, 武岳峰资本收购芯成半导体等 2) 海外公司加大在大陆投资 为抓住大陆半导体发展机遇, 获得大陆优惠政策, 海外厂商纷纷加大大陆投资 包括台积电 联电 英特尔等将在大陆新建或扩建原有生产线 3) 大陆公司扩大规模 大陆地区的相关公司积极利用优惠政策和有利条件, 加大投资规模, 提升竞争力 包括中芯国际 武汉新芯 华天科技等投资新建产线 4) 新公司出现 社会资本投资一些新半导体公司 包括淮安德科码图像传感器项目等 表 17:2013 年以来中资收购海外半导体案例 时间 收购方 标的 标的公司主要业务 金额 进度 2013 年 12 月 紫光集团 展讯 手机处理器芯片设计 17.8 亿美元 完成 2014 年 7 月 紫光集团 锐迪科 射频 IC 设计 9 亿美元 完成 2014 年 11 月 浦东科投 澜起科技 模拟与混合信号芯片设计 6.93 亿美元 完成 2016 年 1 月 华创资本等 豪威科技 OV 图像传感器芯片设计 19 亿美元 完成 2015 年 11 月 建广资本 NXP RF Power 部门 射频放大器设计 18 亿美元 完成 2015 年 12 月 武岳峰等 芯成半导体 内存芯片设计 7.5 亿美元 完成 2015 年 8 月 长电科技 星科金鹏 封装与测试 7.8 亿美元 完成 2015 年 4 月 华天科技 FCI 封装与测试 4200 万美元 完成 2015 年 7 月 艾派克 美国 SCC 打印耗材芯片供应商 6397 万美元 完成 2015 年 12 月 亦庄国投 Mattson 半导体设备 3 亿美元 完成 2015 年 10 月 通富微电 AMD 封测厂 85% 股权 封装与测试 3.7 亿美元 进行 2015 年 12 月 耐威科技 Silex MEMS 制造 7.5 亿元 进行 2016 年 3 月 三安光电 环宇通讯 GCS 化合物半导体制造 2.26 亿美元 进行 资料来源 : 招商证券 公司资料 互联网 敬请阅读末页的重要说明 Page 62
根据公开资料及相关报道, 我们整理了在大陆投资的晶圆生产线, 初步测算, 投资总额约 800 亿美元, 这还不包括各大封测厂的投资 考虑到未来必然还有新的投资项目, 预计未来 5~10 年内大陆的生产线建设投资规模有望达到甚至超过 1,000 亿美元 假设投资额中的 75% 用于购买半导体设备, 那么设备的需求量 ( 达到或超过 750 亿美元 ) 也相当可观 与半导体设备市场相比, 国内的半导体材料市场规模更大 (2014 年国内半导体设备和材料市场分别为 43.7 亿美元和 58.3 亿美元 ) 合理推断, 未来国内的半导体材料市场规模也将不亚于同期的设备市场 预计到 2020 年, 国内的半导体设备和材料市场规模将超过 200 亿美元 由此可见, 未来国内的半导体设备和材料市场蕴藏着巨大的投资机会 表 18: 近期在大陆投资的晶圆生产线 (Fab) 公司 地点 月产能 技术节点 投资总额 开建时 投产时间 备注 台积电 南京 20K 16nm 30 亿美元 2016H1 2018H2 代工 联电 UMC 厦门 50K 55/40nm 62 亿美元 2015Q1 2017H1 代工 晶合 合肥 40K 90nm 135.3 亿元 2015Q4 2017H2 代工 中芯国际 北京 B2 36K 28nm 35.9 亿美元 2012Q3 2015Q4 代工 中芯国际 北京 B3 30K? 14nm 36 亿美元 2015Q4 2018H2 代工 武汉新芯 武汉 300K NA 240 亿美元 2016Q1 NA 3D NAND 存储器 西安三星 西安 100K 20~10nm 70 亿美元 2012Q3 2014Q2 NAND 存储 美国 AOS 重庆 50K NA 10 亿美元 2016Q1 2017H2 功率半导体 德科码 淮安 40/20K NA 25 亿美元 2016Q1 2017H2 图像传感器 三安光电 厦门 30K 6 英寸 30 亿元 2015 2016 GaAS/GAN 代工 华芯半导 迁安 30K 6 英寸 32 亿元 2016H1 2017H2 GaAS 代工 英特尔 大连 NA NA 55 亿美元 NA 2016Q4 存储器 同方国芯 北京 NA NA 938 亿元 NA NA 存储器 士兰微 杭州 NA NA 10 亿元 2015Q1 2017Q1 8 寸产线 尔必达 合肥 100K NA 460 亿元 NA 2018H2 未证实 合计 约 800 亿美元 资料来源 : 招商证券 互联网 图 60 大陆地区的半导体设备和材料市场规模 资料来源 : 招商证券 SEMI 敬请阅读末页的重要说明 Page 63
3 能力提升 + 客户支持, 由低端向高端实现进口替代 历史原因造就半导体产业格局, 完善的产业链对中国大陆半导体产业的发展至关重要 首先我们简单回顾一下半导体产业的拓展历史 半导体产业在 20 世纪 50 年代中起源于美国硅谷, 之后经历了三次转移 ( 或者说是 拓展 ): 第一次在 20 世纪 70 年代末, 从美国 拓展 到了欧洲和日本, 造就了富士通 日立 东芝 NEC 等世界顶级的集成电路制造商 ; 第二次在 20 世纪 80 年代末, 韩国 我国台湾地区和新加坡成为集成电路产业的主力, 继美国 日本之后, 韩国成为世界第三个半导体产业中心 ; 第三次是在 2000 年前后, 半导体产业链继续向亚洲拓展, 主要是向中国大陆 东南亚的马来西亚等地转移, 中国大陆有望成为下一个半导体产业中心 图 61 半导体产业的三次转移历史 资料来源 : 招商证券 以上所说的半导体产业转移, 主要体现在芯片设计 制造和封测环节 而在更上游的设备 材料和 IP/EDA 等环节, 转移并不明显, 依然集中在美 欧 日等地区 前文提到, 2014 年全球前十大半导体设备公司都是美欧日企业, 合计占全球市场份额的 93.6% 据 SEMI 推测, 即使在日元升值的背景下,2014 年日本企业在全球半导体材料市场上所占的份额 ( 按美元计算 ) 也达到约 52% 造成这种局面主要原因在于, 半导体设备和材料具有以下特点 : 1) 先发优势很重要 在摩尔定律推动下, 半导体生产技术快速进步, 半导体技术起源地的半导体设备和材料厂商拥有技术 客户 资本等先发优势 2) 需要强大的工业技术基础 半导体工艺非常复杂和精细, 一台先进的光刻机设备的制造难度可以匹敌一架先进波音飞机的制造难度, 没有强大的工业技术基础支持是难以开发和生产的 3) 需要政策和产业的支持 半导体设备和材料的技术和资金门槛很高, 需要政府和下游产业的大力支持 尽管台湾地区在晶圆代工和封测领域位居全球第一, 在芯片设计领域仅次于美国, 但是由于以上原因, 台湾地区在上游的设备 材料和 IP/EDA 等领域却相对薄弱 目前来看, 台湾地区在半导体设备领域整体上还落后于中国大陆 敬请阅读末页的重要说明 Page 64
与中国台湾地区面临不一样的国际形势, 发展自主可控的半导体产业链对大陆地区尤其重要, 近期发生的中兴通讯事件再次让我们认识到这一点 因涉嫌违反美国对伊朗的出口管制政策, 中兴通讯在今年 3 月遭到美国商务部处罚 美商务部下令 : 限制中兴通讯在美国的供应商向中兴出口产品, 该出口限令可能会切断中兴通讯目前系统设计的关键器件供应 尽管该事件目前有所缓和, 但对中兴通讯的影响确实深远的, 公司的管理层因此发生巨大变动 图 62 大陆比台湾地区拥有更全的半导体设备供应商商 资料来源 : 招商证券 AMEC 02 专项扶持国内设备和材料供应商技术进步, 由低端向高端实现进口替代 在国家 02 专项的大力扶持下, 目前国内已经形成较为完备的半导体设备和材料产业, 逐步实现进口产品的替代, 一些高端设备具备了全球的竞争力, 已经批量出口国际一线客户 在技术要求相对较低的先进封装和 LED 领域,90% 的设备已经可以实现国产化, 且国产化的采购比例在不断提高 在技术要求最为苛刻的前道晶圆制造领域, 目前还主要依靠进口设备, 仅有刻蚀 PVD 氧化炉 CVD 清洗 涂胶显影等部分设备可以达到国际上最为先进的水平, 满足客户的规模量产需求 表 19: 国内晶圆级半导体设备厂商及其设备水平 设备种类 全球领先厂商 大陆主要厂商 国产化进度 光刻机 ASML Nikon 上海微装 中电 45 所 先进封装进口替代, 出口海外 涂胶显影设备 TEL DNS 芯源微电子 七星电子 量产 12 寸设备, 出口海外 干法刻蚀 LAM AMAT 中微半导体 北方微 90-16nm 设备量产, 出口海外 表面处理 ( 湿刻蚀 干燥 ) SES Mattson 盛美 七星电子 芯源 热处理设备 ( 炉管 ) TEL AMAT 七星电子 中电 48 所 量产 90-28nm 设备 离子注入设备 Nissin AMAT 中科信 中电 48 所 凯世通 量产 90-22nm 设备 薄膜设备 :CVD AMAT LAM 拓荆 北方微 中微 量产 90-45nm 设备 溅射设备 :PVD AMAT LAM 北方微 沈阳拓荆 量产 90-28nm 设备 其他薄膜设备 ULVAC 敬请阅读末页的重要说明 Page 65