本文來自方正證券研究所2022年3月02日發布的報告《設備賣鏟人：半導體設備零部件需求測算》，欲了解具體內容，請閱讀報告原文，陳杭S1220519110008
一、行業特點：分散化、技術壁壘高
半導體設備根據功能分區，其零部件通常可分為：光學系統、機械類、電氣類、機電一體類、氣體輸送系統、真空系統、附屬設備、儀器儀表、氣動系統類、二次配設施、工藝材料類。
半導體設備零部件因種類繁多且工藝差別較大，行業相對分散，其高壁壘主要體現為：技術壁壘、認證壁壘和原材料壁壘。
二、中國市場：國產化率低，核心零部件卡脖子風險高
由于行業技術壁壘高，且國產廠商起步晚，目前半導體零部件行業內各細分產品主要份額被美國、日本、歐洲、韓國和中國臺灣少數企業所壟斷，國產化率較低。
需求角度看，國內零部件采購中，石英件、RF射頻發生器、泵、閥門、靜電卡盤、噴淋頭、邊緣環的需求占比較大，分別為11％、10％、10％、9％、9％、8％、6％。
國產化角度看，石英、噴淋頭、邊緣環國產廠商已經可以覆蓋10％以上的市場；射頻發生器、MFC、機械臂的國產化率在1％－5％之間；而閥門、靜電卡盤、測量儀表、O－ring的國產化率不足1％。
三、設備廠視角看零部件需求
成本視角：國內設備廠商材料費占營收比例約為60％；全球材料費占營收比重預計在40％左右。我們由此測算出：2022年全球半導體設備零部件需求將增長至400億美元量級；國產半導體設備廠商的采購需求將近141億元。
采購視角：多家國產設備廠商2020年采購總額為材料成本的2倍之多，設備廠在手訂單充沛，超前采購趨勢顯著。采購結構上，氣體輸送系統、機械類、電氣類、機電一體類采購比例高。
建議關注：北方華創、萬業企業、江豐電子、光力科技、神工股份、新萊應材、華亞智能、石英股份、華卓精科（未上市）、富創精密（未上市）。
風險提示：（1）下游擴產不及預期；（2）國產設備放量不及預期；（3）貿易爭端影響上游供應。
1 行業特點：分散化、技術壁壘高
半導體設備作為全球最尖端設備之一，設備結構復雜，所需零部件種類繁多，且對技術要求極高。根據功能分區，半導體設備零部件通常分為：
光學系統：光學元件、光柵、物鏡等；機械類：可分為金屬結構件／工藝件和非金屬件；電氣類：射頻電源、遠程等離子源、射頻匹配器等；機電一體類：EFEM、機械手、加熱器等；氣體輸送系統：供氣系統、氣柜等；真空系統：真空閥門、真空節流閥、氣體管路閥等；附屬設備：泵、LDS、熱水機等；儀器儀表：壓力計、氣體測量儀器、液體流量控制器等；氣動系統類：閥門、接頭、氣管等；二次配設施：電力系統、工藝氣體系統等；工藝材料類：硅片、氣源、硅電極等。
半導體設備零部件不僅種類繁多，且同種類別產品因工藝、材料等不同技術上也有很大差異，因此零部件行業內多數企業只專注于特定生產工藝或特定材料，行業相對分散，且壁壘很高；主要體現為：
（1）技術壁壘：半導體設備零部件在材料特性、加工工藝、表面處理、結構設計等方面都有極高的要求，需要相關企業長期的技術與產業化應用積累。
（2）認證壁壘：通常情況下，半導體設備零部件需要經過質量、工藝、性能等多指標認證，認證時間通常需要2－3年；且一旦通過認證，雙方一般長期深度綁定，不會輕易更換。
（3）原材料壁壘：晶圓制造涉及多種氣體及化學反應，對設備內部構件的應變、抗腐蝕、電子特性等要求極高，部分則體現為對原材料純度等的高要求。因此，擁有長期、穩定、優質的原材料供應對關鍵零部件廠來說非常重要。
2 中國市場：國產化率低，核心零部件卡脖子風險高
由于行業技術壁壘高，且國產廠商起步晚，目前半導體零部件行業內各細分產品主要份額被美國、日本、歐洲、韓國和中國臺灣少數企業所壟斷，國產化率較低。
根據芯謀研究數據，2020年國內12吋和8吋晶圓線前道設備零部件采購金額超10億美元，除臺積電、三星、海力士等在大陸的產線，本土制造廠商采購金額約為4．3億美元。
需求角度看，國內零部件采購中，石英件、RF射頻發生器、泵、閥門、靜電卡盤、噴淋頭、邊緣環的需求占比較大，分別為11％、10％、10％、9％、9％、8％、6％。
國產化角度看，石英、噴淋頭、邊緣環國產廠商已經可以覆蓋10％以上的市場；射頻發生器、MFC、機械臂的國產化率在1％－5％之間；而閥門、靜電卡盤、測量儀表、O－ring的國產化率不足1％。
（1）閥門：閥門大量應用于設備的氣路和真空系統中，大都采用超高純應用材料。國內新萊應材2012年獲AMAT工藝認證，進入國際大廠AMAT、Lam供應鏈；目前進一步覆蓋北方華創、中微等國內設備廠商，其產品可覆蓋廠務端投資額的3％－5％，設備端采購額的5％－10％。
（2）靜電卡盤：靜電卡盤利用靜電吸附原理，在高真空等離子體或特氣環境中實現對晶圓的夾持和溫度控制；其技術難點在于通過多達100個溫控分區實現對溫度的均勻控制。目前該市場主要由美國、日本等企業高度壟斷，比如AMAT、LAM、新光電氣、TOTO、NTK等；
國內廠商取得突破進展的有海拓創新和華卓精科。華卓精科開發出12吋PVD氮化鋁靜電卡盤，主要客戶為北方華創和魯汶儀器。海拓創新2014年左右開始半導體研發靜電吸附系統，目前可提供性能陶瓷和薄膜涂層兩大類產品，可用于PVD、CVD、干法刻蝕等設備上。
（3）O－ring：半導體工藝中存在大量含氟、含氫等高能態氣體，高溫環境下極易引起材料表面化學及物理反應，因此對密封件的超潔凈、耐高溫、抗腐蝕性能要求很高。目前，O－ring市場主要被法國杜邦（Dupont）壟斷，國產廠商芯密科技2020年初成立于臨港，8月實現一期量產，取得國產密封圈的突破性進展。
（4）測量儀器：工藝制造需要半導體設備內部整合壓力檢測、流量檢測、氣體分析、光子數分析等測量系統，種類復雜且要求高。目前此部分市場主要被美國萬機儀器（MKS）壟斷。
（5）射頻發生器：射頻發生器主要用來產生等離子體炬，比如ICP中產生高頻電流輸送給電感線圈。其關鍵指標在于其工作頻率、輸出功率以及頻率和功率的穩定性。國際市場主要被AE、MKS等壟斷，國內北廣科技承擔國家02專項“射頻發生器研發與產業化”課題，2019年通過驗收。后續，北方華創2020年收購北廣科技射頻應用相關資產。
（6）機械臂：半導體設備對于機械臂的穩定性、傳片速率和準確性要求很高。目前，美國布魯克斯（Brooks）的真空機械手和真空傳輸平臺產品幾乎壟斷了全球市場。日本RORZE在日本晶圓手搬送機排名第一。國內廠商有沈陽新松，2020年其EFEM和真空傳輸平臺等集束型設備實現小批量銷售。
3 設備廠視角看零部件需求
3．1 成本視角：22年全球400億美元，國產廠商141億元需求
我們摘取主要國產設備廠商其設備及備品備件相關業務的收入及成本結構，發現：
（1） 2020年國內主要半導體設備廠商的材料成本合計約為66．6億元，即當年采購需求約為67億元；材料占成本比例一般在90％上下，綜合毛利率來看，國內設備廠商材料費占營收比例約為60％。考慮到泛林、應用材料等國際設備大廠的毛利率水平差不多在40％－50％之間，高于國內設備廠商，且其市占率很高，則45％毛利率假設下，全球材料費占營收比重預計在40％左右。
（2）根據VLSI數據，2020年全球晶圓制造設備（WFE）市場規模為636億美元；40％的材料費／營收的假設下，2020年全球半導體設備零部件需求約為254億美元。
（3）根據AMAT判斷，2021年全球WFE規模在800億美元上下，2022年則將上升到1000億美元量級，2020－2022年復合增速25％；即同樣40％的材料／營收假設下，對應2022年全球半導體設備零部件需求將增長至400億美元量級。
（4）國產化推動下，國產半導體設備廠商快速放量，從2021年收入增速上來看，北方華創、盛美上海、屹唐股份預計同比增長均超50％，中微同比增長37％等，遠高于全球WFE市場25％的復合增速。我們保守假設國內設備廠商2020－2022年45％的收入復合增速，同樣60％的材料／營收占比，則2022年國產半導體設備廠商的零部件采購需求約為141億元。
3．2 采購視角：2倍超前采購，機械／電氣／氣體／機電占比大
從2020年主要國產半導體設備廠商采購上看，北方華創、中微、屹唐股份、精測電子等的實際采購金額合計約156億元，遠超成本角度看的當年66．6億元的零部件需求，驗證下游擴產及國產替代驅動下，半導體設備廠商在手訂單充裕，零部件超前采購趨勢顯著。其中，北方華創、盛美上海、華海清科和芯源微當年采購總額與材料成本的比例高達2倍之多。
結構上看，半導體設備廠商氣體輸送系統、機械類、電氣類、機電一體類采購占比大。
（1）氣體輸送系統：中微公司2018年前五大供應商中，供應氣體輸送系統的超科林采購占比第一，達到10．5％；類似地，屹唐股份21H1對超科林采購比例達到6．2％，拓荊科技2020年對超科林采購比例為8．2％。國內廠商華亞智能主營金屬結構件，其大客戶即為超科林。
（2）機械類：機械類的采購大頭主要為石英、陶瓷件、密封件等非金屬件。從國內設備廠采購來看，中微公司2018年主要采購自Ferrotec和靖江先鋒；靖江先鋒主營金屬結構件和不銹鋼／鋁質加熱器，占其當年采購的5．2％。盛美上海和芯源微則采購自蘇州兆恒。
（3）電氣類：電氣類主要為射頻電源、射頻匹配器等部件。中微公司2018年和拓荊科技2020年主要采購自萬機儀器（MKS）。
（4）機電一體類：包括EFEM、機械手等；國內設備廠主要采購自日本的Rorze，芯源微采購自日本電產三協（NidecSankyo）；盛美上海采購自其關聯企業NINEBELL。
建議關注：北方華創、萬業企業、江豐電子、神工股份、新萊應材、華亞智能、石英股份、華卓精科（未上市）、富創精密（未上市）。
風險提示：（1）下游擴產不及預期；（2）國產設備放量不及預期；（3）貿易爭端影響上游供應。
