2022年半导体行业研究报告.docx

2022年半导体行业研究报告1.半导体设备零部件行业壁垒高、空间广1.1半导体设备需要用到哪些零部件？半导体设备零部件是整个半导体设备行业的支撑。半导体设备零部件是指在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了半导体设备及技术要求的零部件。半导体设备零部件在半导体产业链中处于偏上游的位置，其下游包括半导体设备厂商和晶圆厂。半导体设备厂商既会采购一些集成度较低的零部件，也会采购由零部件集成的半导体设备模组和系统用于半导体设备的生产；全球半导体制造厂采购的零部件通常作为耗材或者备件。半导体设备零部件供应体系层次丰富。多层次供应模式即，供应商A给供应商B供货，供应商B做好组装件给供应商C，由C完成子模块，供给设备商。比如富创精密向TOCALO、VAT等零部件厂商供应工艺零部件和结构零部件，华亚智能向超科林、Ichor、捷普等零部件厂商供应高端精密金属结构件，最终进入AMAT、Lam等国际设备厂商。按照典型集成电路设备腔体内部流程来分，零部件可以分为：机械类、电气类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、仪器仪表类。按照半导体零部件服务对象来分，半导体零部件可以分为精密机加件和通用外购件。其中，精密机加件通常由各个半导体设备公司设计，然后委外加工，如工艺腔室、传输腔室等；通用外购件包括硅结构件、O型密封圈、阀门、规、泵、气体喷淋头等。半导体设备零部件中，机械类零部件占比最高。从设备厂的采购比例来看，机械类零部件占比达27%，其次是气体/液体/真空类零部件，占比20%。从晶圆厂的采购比例来看，机械类占比达37%，气体/液体/真空类零部件占比19%.半导体设备由成千上万零部件组成。以光刻机为例，ASML双工件台光刻机主要包括Wafer传输系统、系统集成系统、Reticle传输系统、水平与对准系统、光源成像系统、投影透镜系统等，具体包括投影物镜、光源、光束矫正器、能量控制器、掩膜台、内部封闭框架、减振器等。不同半导体设备的零部件构成不同。涂胶显影设备中机电一体类零部件占比最高，占比33%；刻蚀设备及沉积设备所需的零部件中，机械类零部件占比最高；清洗设备中，气体/液体/真空类零部件占比最高；光学类设备如检测设备所需的零部件中，光学类零部件占比最高。1.2半导体设备零部件壁垒在哪里？技术壁垒：相比于其他行业基础零部件，半导体设备零部件尖端技术密集的特性尤其明显，有着精度高、工艺复杂、要求极为苛刻等特点，主要是由于以下三个因素：其一，半导体制造属于精密的制造业，对关键零部件在原材料的纯度、原材料批次的一致性、质量稳定性、机加精度控制、洁净清洗等方面要求更高，造成了极高的技术门槛。例如，随着半导体加工的线宽越来越小，光刻工艺对极小污染物的控制极为严苛，不仅对颗粒严格控制，还要严控过滤产品的金属离子析出。其二，半导体制造过程经常处于高温、强腐蚀性环境中，且半导体设备需要长时间稳定运行，半导体零部件需要兼顾强度、应变、抗腐蚀、电子特性、材料纯度等复合功能要求。以静电卡盘为例，一是本身以氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，需要满足导热性、耐磨性以及硬度指标，同时还需加入其他导电物质使得其总体电阻率满足功能性要求；二是陶瓷内部有机加工构造精度要求高，陶瓷层和金属底座结合要满足均匀性和高强度的要求；三是静电吸盘表面处理后要达到0.01μm左右的涂层，同时要耐高温，耐磨，使用寿命大于三年以上。其三，半导体设备零部件市场细分明显，各个细分领域体量都不大，且不同细分品类技术要求和技术难点都有所不同，需要积累大量的Know-How。客户壁垒：半导体设备零部件的客户壁垒主要体现在以下两个方面：（1）芯片制造过程需要几十种化学气体混在一起，再加上电压、温度、气压等参数，反应过程非常复杂，因此配方一旦确定下来不会轻易改变。对设备制造商来说，零部件供应需要保持高度一致性，不会轻易更换零部件供应商。以CVD为例，芯片制造过程中需要多次沉积工序。CVD是通过化学反应的方式，利用加热、等离子或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。化学气相沉积过程中混合气体比例、气压、温度以及等离子体的激发功率的改变都会对沉积效果产生影响，因此需要在反应过程中严格控制各个反应条件保持一致。（2）半导体零部件验证程序复杂，下游客户配合度不高；另外，在长期产品迭代过程中，国外零部件厂商形成了大量的Know-How，而国内厂商因缺乏经验和关键技术很难得到验证机会和规模应用。以富创精密某客户认证为例，其认证流程如下：首先需要进行质量体系认证，周期约一年；其次需要进行特种工艺认证，包括工艺能力认证和性能指标认证，该认证周期约为一年。质量体系认证和特种工艺认证通过后需根据客户要求定期复核，不通过复核则无法持续供货。通过以上两轮认