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送给大家的元旦礼物!半导体设备材料深度分析江丰电子迎来新逻辑

发布时间:2022-08-02 16:15:55 来源:hth体育视讯 作者:hth体育充值

内容简介:  半导体设备材料的逻辑主要是:半导体设备要提升国产率,相应的半导体设备的零部件材料也需要提升国产化率;此外,国内晶圆厂进入资本开支高峰期,也为国产半导体设备零部件材料带来一个增量逻辑。  半导体设备占比情况:根据SEMI数据,测算2020年晶圆厂设备(晶圆制造/掩膜制造等,也就是前道设备)、封装设备、测试设备市场规模依次为613、39、60亿美元,依次占比86%、6%、8%,分别同比增长19%、34%、20%。  前道设备占比情况:离子体刻蚀机是第一大类设备,占前道晶圆制造设备的20~25%,约123~153亿美元;第二大类光刻机占...

  半导体设备材料的逻辑主要是:半导体设备要提升国产率,相应的半导体设备的零部件材料也需要提升国产化率;此外,国内晶圆厂进入资本开支高峰期,也为国产半导体设备零部件材料带来一个增量逻辑。

  半导体设备占比情况:根据SEMI数据,测算2020年晶圆厂设备(晶圆制造/掩膜制造等,也就是前道设备)、封装设备、测试设备市场规模依次为613、39、60亿美元,依次占比86%、6%、8%,分别同比增长19%、34%、20%。

  前道设备占比情况:离子体刻蚀机是第一大类设备,占前道晶圆制造设备的20~25%,约123~153亿美元;第二大类光刻机占18~21%,约110~129亿美元;CVD占15~17%,约92~104亿美元;工艺检测占11~13%,约67~80亿美元;

  注:化学气相沉积(CVD)是指化学气体或蒸汽在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法,是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术,包括大范围的绝缘材料,大多数金属材料和金属合金材料。

  半导体设备国产化率情况:2020年,中国半导体设备市场规模为187亿美元,同比增长39.2%,在全球半导体设备市场的占比达到近30%;从2020年中国晶圆厂设备采购占比来看,来自美国采购的设备占比超过50%,日本17%,荷兰16%,中国7%,其他7%。

  本土设备厂商进展情况:国金测算长存、华虹等33座晶圆厂设备国产化率15%左右。分设备类型来看,去胶、清洗、热处理、刻蚀、PCMP化学机械抛光领域国产化率均可达到20%以上,而薄膜沉积、过程控制、离子注入、光刻机等国产化率较低。

  6、半导体设备零部件材料:根据芯谋研究,2020年中国大陆晶圆线吋前道设备零部件(parts)采购金额超过10亿美元,主要品类有石英(Quartz)、射频发生器(RFGenerator)、泵(Pump)、阀门(Valve)、吸盘(Chuck)、反应腔喷淋头(ShowerHead)、边缘环(EdgeRing)等。

  6、设备材料国产化情况:国产化率超过10%的有Quartz(石英)成品、Showerhead(反应腔喷淋头)、Edgering(边缘环)等少数几类,其余的国产化程度都比较低,特别是Valve(阀门)、Gauge(测量并指示高于环境压力的仪表)、O-ring(O形密封圈)等几乎完全依赖进口。

  7、半导体零部件市场空间:根据芯谋数据,由于我国本土晶圆制造产能扩充较快,预计半导体零部件需求将持续旺盛,按照现有本土晶圆制造产能计划,到2023年将有50%新增产能。

  按照设备、产线同时有零部件的采购需求来测算,预计国内半导体零部件市场规模在2023年将超过80亿元,到2025年有望超过120亿元。

  万业企业(600641):通过收购新加坡CompactSystem,布局半导体零部件业务。

  CompactSystem主营业务包括BTP组件、装配件、密封件、气棒总成、

  MFC质量流量控制器、焊接件,核心客户包括UCT、ICHOR等,终端客户包括AMAT和LamResearch等。

  新莱应材(300260):公司半导体产品包括高洁净气体管路、高纯真空作业系统,关键组件包括真空室(负压)、泵、阀、法兰、管道和管件等,面向国内外众多客户,包括国外的应材、LAMResearch、国内的北方华创、中微半导体、长江存储、合肥长鑫、无锡海力士、中芯国际、正帆科技、至纯科技等客户。

  江丰电子(300666):公司半导体零部件主要布局PVD(物理气相沉积)镀膜技术)机台用ClampRing(平面度检测治具,平面高低)、Collimator,CVD、刻蚀机台用faceplate、showerhead等,化学机械研磨机台用金刚石研磨片、RetainingRing等,主要供给国内北方华创、沈阳拓荆等企业。

  半导体制造流程包括硅片制造、晶圆制造、封装测试三个主要环节,根据SEMI数据,测算2020年晶圆厂设备(晶圆制造/掩膜制造等)、封装设备、测试设备市场规模依次为613、39、60亿美元,依次占比86%、6%、8%,分别同比增长19%、34%、20%。

  半导体前道设备占比超过10%的四大类依次为刻蚀机、光刻机、CVD以及工艺检测设备。

  按细分品类来看:离子体刻蚀机是第一大类设备,占前道晶圆制造设备的20~25%,约123~153亿美元;第二大类光刻机占18~21%,约110~129亿美元;CVD占15~17%,约92~104亿美元;工艺检测占11~13%,约67~80亿美元;其他清洗设备、PVD、匀胶显影设备、CMP、离子注入机等占比均未超过10%。

  但半导体设备方面,目前中国大陆的设备市场主要被国际公司垄断,根据芯谋研究,从2020年中国晶圆厂设备采购占比来看,来自美国采购的设备占比超过50%,日本17%,荷兰16%,中国7%,其他7%。国际前五的半导体设备公司销售额占全球设备市场规模超过70%,2020年中国大陆在AMAT、LamResearch、TEL、KLA下游客户分布中均占比最高。中国本土的半导体设备仍然占比较小,目前国内大概有将近20个半导体前端设备的公司,随着国内晶圆厂的扩产以及国产设备技术迭代,未来国产设备发展空间广阔。

  从国际招标网中我们统计长江存储、华力微、华虹无锡三家国内规模较大的新建晶圆厂从2016年至2021年11月底期间公开发布的相关招标中标公告。

  台数占比)分别为16%/15%/13%。国产厂商的招标数量的渗透率在逐年提升,以长江存储为例,从2018年的5%提升到2021年接近20%。

  分设备类型来看,去胶、清洗、热处理、刻蚀、PCMP化学机械抛光领域国产化率均可达到20%以上,而薄膜沉积、过程控制、离子注入、光刻机等国产化率较低。

  北方华创是国内可提供IC设备品类最多的公司,包括刻蚀机、PVD、氧化炉、LPCVD、清洗机、ALD、外延设备以及气体质量流量计等,已在多条国内外主流产线上验证和使用。

  中微公司的CCP刻蚀机(等离子)打破美国垄断,在亚洲、欧洲的数十条生产线nm刻蚀机进入台积电产线;ICP刻蚀机面世以来快速获取订单。

  盛美上海的清洗设备、上海精测的工艺检测设备、芯源微的匀胶显影设备、沈阳拓荆的PECVD、凯世通的离子注入机、华海清科的CMP等一批晶圆制造前道设备均已进入国内外一流产线验证或使用。

  在去胶领域,屹唐股份收购的Mattson公司是去胶领域细分龙头厂商,三家晶圆厂统计中数量占比超70%;

  总体而言,国产化率尚低的领域均为技术壁垒较高环节,目前拓荆科技布局PECVD,北方华创布局PVD领域,芯源微和上海微电子则在涂胶显影和光刻领域实现突破。

  新建:根据2021年6月SEMI发布的《世界晶圆厂预测报告》,全球半导体制造商将在2020年年底前开始建设19座新的高产能晶圆厂,并在2022年再开工建设10座,以满足市场对芯片的加速需求。未来5年这29座晶圆厂的设备支出预计将超过1400亿美元。

  中国大陆和中国台湾地区将在新晶圆厂建设方面处于领先地位,各有8个。这29座晶圆厂每月可生产多达260万片晶圆(8英寸等效)。

  12寸:根据不完全统计,中国大陆12英寸晶圆厂总规划目标190.5万片/月,2020年已实现产能44万片/月,2021年合肥晶合、长江存储、华虹无锡大幅扩产,均实现月5万片/月新增产能,中国大陆合计预计新增产能26.8万片/月,中芯国际在2023年开始产能有望开始大幅扩张;2021年底实现70万片/月产能的建设,对应2022-2025潜在产能120万片/月,预计2022-2023每年分别新增产能34.5万片/月、37.5万片/月,同比增长29%、9%。

  8英:中国大陆8英寸晶圆厂总规划目标137万片/月,2020年已实现产能76万片/月,2021年预计新增产能18.7万片/月;对应2022-2024潜在产能42万片/月,预计2022-2024每年分别新增产能21.5万片/月、11万片/月、9.5万片/月。

  根据国内12英寸和8英寸的新增产能,以及各条产线不同制程对应不同的资本开支计算,得到2021-2023年中国大陆内资晶圆厂的资本开支变化情况。

  月8英寸产能,假设8英寸晶圆厂投资成本为1.2亿美元(约8亿元人民币)/万片月产能。

  根据中芯国际招股说明书及IBS,12英寸90nm-28nm的投资成本为4-8亿美元(约26-52亿人民币)/万片月产能。

  测算2021-2023年12英寸中国大陆内资晶圆厂资本开支分别为1103/1392/1572亿元,8英寸的资本开支分别为150/172/88亿元。

  一般的,资本开支中的80%应用于设备购置,预计2021-2023年中国大陆内资晶圆厂所需设备的市场规模为1002/1251/1328亿元,同比增长61%、25%、6%。

  东亚前海推算2021/2022年中国半导体设备市场将达到216/242亿美元的市场规模;其中晶圆及掩膜版等制造设备、封装设备、测试设备将分别达到186/208亿美元、13/15亿美元、17/19亿美元的市场规模;

  半导体零部件是指在材料、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,如O-Ring密封圈、EFEM(传送模块)、RFGen射频电源、ESC静电吸盘、Si硅环等结构件、Pump真空泵、MFC气体流量计、精密轴承、ShowerHead气体喷淋头等。

  半导体设备由成千上万的零部件组成,零部件的性能、质量和精度直接决定着设备的可靠性和稳定性,也是我国在半导体制造能力上向高端化跃升的关键基础要素。

  国内半导体零部件产业起步较晚,我国半导体零部件产业总体水平偏低,高端产品供给能力不足,产品可靠性、稳定性和一致性较差的问题日益凸显。总体而言,“卡脖子”的现象较为突出,因此替代需求十分迫切。

  按照典型集成电路设备腔体内部流程来分,零部件可以分为五大类:电源和射频控制类、气体输送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。

  其中电源和射频控制类包括射频发生器和匹配器、直流/交流电源等。气体输送类主要包括流量控制器、气动部件、气体过滤器等。

  真空控制类包括干泵/冷泵/分子泵等各种真空泵、控制阀/钟摆阀等各类阀件、压力计以及O-Ring密封圈。

  按照半导体零部件的主要材料和使用功能来分,可以将其分为十二大类,包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件以及其他部件。

  其中各大类零部件还包括若干细分产品,例如在真空件里就包括真空规(测量工艺真空)、真空压力计、气体流量计(MFC)、真空阀件、真空泵等多种关键零部件。

  根据VLSI的数据,2020年全球半导体零部件领军供应商前10中,包括有蔡司ZEISS(光学镜头),MKS仪器(MFC、射频电源、真空产品),英国爱德华Edwards(真空泵),AdvancedEnergy(射频电源),Horiba(MFC),VAT(真空阀件),Ichor(模块化气体输送系统以及其他组件),UltraCleanTech(密封系统),ASML(光学部件)及EBARA(干泵)。

  但由于半导体零部件对精度和品质的严格要求,就单一半导体零部件而言,全球也仅有少数几家供应商可以提供产品,这也导致了尽管半导体零部件全行业集中度仅有50%左右,但细分品类的集中度往往在80%-90%以上,垄断效应比较明显。

  例如在静电吸盘领域,基本由美国和日本半导体企业主导,市场份额占95%以上,主要有美国AMAT(应用材料)、美国LAM(泛林集团),以及日本企业Shinko(新光电气)、TOTO、NTK等。

  据国内主流代工厂数据,目前全年日常运营过程中领用的零部件(括维保更换和失效更换的零部件)达到2000种以上,但国产占有率仅为8%左右。美国和日本占有率分别为59.7%和26.7%。

  实际上,高端零部件市场主要被美国、日本、欧洲供应商占有;中低端零部件市场主要被韩国、中国台湾供应商占据。

  静电吸盘是晶圆制造厂的关键非消耗零部件,单价高达数万甚至数十万美元,目前还国内没有一家企业能做出相关的成熟产品,就连静电吸盘所用的氮化铝陶瓷原材料也远达不到要求的技术指标,对外的依赖度达99%以上。

  另外尽管我国线亿元,但是在半导体用干式真空泵方面仍然需要进口Edwards等企业的高端产品。

  不过近年来随着国内半导体产业新建产能及扩产速度加快,叠加新冠疫情造成物流运输服务受阻导致国外零部件交期不断延迟,为我国一些具有高成长潜力的国内半导体零部件企业带来加快进行国产替代的机会。

  例如江丰电子的ShowerHead和腔体加工业务、科百特的过滤件业务、通嘉宏瑞的干式真空泵业务等。

  根据VLSI提供的数据,2020年半导体设备的子系统市场销售规模接近100亿美元,其中维修+支持服务占46%,零部件产品销售占32%及替换+升级占22%。

  根据芯谋数据,2020年,中国大陆8寸和12寸晶圆线前道设备零部件采购金额超过10亿美元。

  我国制造产能占全球的比例在12-15%左右,考虑到先进工艺带来的高附加值零部件采购需求,全球8寸和12寸晶圆线前道设备零部件采购金额至少在100亿美元以上。

  因此叠加两部分半导体零部件销售市场,可以看出全球半导体零部件市场在200亿-250亿美元甚至更大的规模。

  根据芯谋数据,2020年,中国本土晶圆制造厂商(主要包括中芯国际、华虹集团、华润微电子、长江存储等)采购8寸和12寸前道设备零部件金额约为4.3亿美元。

  但由于我国本土晶圆制造产能扩充较快,因此预计半导体零部件需求将持续旺盛,按照现有本土晶圆制造产能计划,到2023年将有50%新增产能。

  按照设备、产线同时有零部件的采购需求来测算,预计国内半导体零部件市场规模在2023年将超过80亿元,到2025年有望超过120亿元。

  半导体零部件的国产化正在进行,致力于半导体零部件国产化的本土上市公司并不多,主要包括:

  万业企业:通过收购新加坡CompactSystem,布局半导体零部件业务。

  CompactSystem主营业务包括BTP组件、装配件、密封件、气棒总成、

  MFC质量流量控制器、焊接件,核心客户包括UCT、ICHOR等,终端客户包括AMAT和LamResearch等。

  新莱应材:公司半导体产品包括高洁净气体管路、高纯真空作业系统,关键组件包括真空室(负压)、泵、阀、法兰、管道和管件等,面向国内外众多客户,包括国外的应材、LAMResearch、国内的北方华创、中微半导体、长江存储、合肥长鑫、无锡海力士、中芯国际、正帆科技、至纯科技等客户。

  江丰电子:公司半导体零部件主要布局PVD(物理气相沉积)镀膜技术)机台用ClampRing(平面度检测治具,平面高低)、Collimator(准直管),CVD、刻蚀机台用faceplate(操作面板)、showerhead(喷淋头)等,化学机械研磨机台用金刚石研磨片、RetainingRing(定位环)等,主要供给国内北方华创、沈阳拓荆等企业。

  7、江丰电子:从10-20亿美元靶材市场进入200亿美元半导体线倍空间。

  公司主营业务给半导体Fab厂(芯片加工的无尘车间的通常叫法)供应各类金属靶材,2019年全球半导体设备销售额600亿美金,整体靶材市场10亿美金,21年根据全球半导体行业协会数据,半导体设备资本开支有望达到1030亿美元,同比增长44%;22年全球半导体设备资本开支有望达到1140亿美金。

  22年台积电资本开支从21年300亿美金增加到400亿美金,对应靶材市场达到20亿美金(市场空间进一步打开)公司目前在各类细分靶材市场拥有全球市场35%+占有率,客户覆盖台积电、三星、海力士、德州仪器、镁光、GlobalFoundry、Intel、恩智浦、英飞凌、意法半导体、联电、东芝、瑞萨等全球顶级半导体厂商。

  21年收入预计在15.5亿元,净利润1.7-1.8亿元。展望22、23年公司逐步从低单价的铝、镍、钛等低单价(2000-2万元)突破单价更高的钨靶(单价10万+)、钴靶(单价13万+)、铜靶(单价5-7万)、钽靶(20万+)推动公司业绩未来高速增长,展望22、23年靶材收入有望做到23亿、31亿元,净利率有望从现在8%提升到10-12%区间。22、23年净利润有望达到3亿、4亿元。25年公司远期有望做到50亿收入,6-7亿净利润。给予30X PE对应200亿市值。

  2013-2020年,全球溅射靶材市场规模将从75.6亿美元上升至195.63亿美元,复合增速为14.42%。

  全球半导体靶材市场规模由11.40亿美元上升至15.67亿美元,复合增速为4.66%,占比达8%;

  2013-2020从年我国溅射靶材市场规模将从106.3至亿元升至337.38亿元,复合增速为17.94%。

  我国半导体靶材市场规模由9.40亿元上升至29.86亿元,复合增速为17.95%,占比为9%;

  2020年公司第三大供应商——同创普润(上海)机电高科技有限公司为江丰电子的关联公司,研发并生产超高纯钽材料、高纯铝合金材料、特殊不锈钢材料等,董事长姚力军持股53%,为公司提供高纯原材料。近期,公司表示,丽水年产400吨高纯钽项目已于11月9日正式投产。

  21年全球半导体设备销售额1040亿美元,对应在金属腔体和结构件市场空间保守算在200亿美元。仅应用材料一家21年收入在230亿美元,对应的线亿美元。

  公司依托自己在靶材方面高纯度半导体材料的研发和制造能力,向其他半导体设备零部件做延展,目前公司已经可以批量供应的零部件有,大型刻蚀设备腔体(单价30万-200万人民币)、半导体晶圆托盘(单价10万+)、晶圆清洗设备喷头(单价10-20万)、MOCVD中衬底托盘(20-30万)、石墨冷却臂、氧化物刻蚀线圈、缓冲托盘、机械臂、磁阴极衬板、加热盘(单价10-15万)。

  公司目前国内主要是来自大客户北方华创需求,还有其他沈阳科仪、沈阳拓荆仪器等客户需求。

  北方华创预计22年、23年收入150亿、200亿元,对应线亿元。这块公司将会是未来主力供应商,其次国产设备里面其他的半导体厂商也在积极的拓展客户,单金属腔体这块公司预计22、23年分别形成7000、1万个大型设备腔体制造能力,21年、22年、23年线亿。这块净利率保守按照15%来估算,预计23年保守贡献3亿元净利润。

  展望25年北方华创一家的收入将会达到300亿元,整体半导体国产设备市场预计将会达到500亿元,对应线亿利润。给与这块25年40 PE,给与这部分市值300亿市值。

  上述两块业务合计给予公司500亿市值,目前市值仅有100亿,对应22年可以看4倍空间。

  公司基于自身核心高纯度靶材核心能力进入半导体设备真空件巨大市场,给公司未来业绩高速增长奠定基础。

  展望更远期空间,公司是全球一线半导体制造商的核心供应商,有望在零部件业务继续拓展海外市场,远期真空件国内逐步量产供应进一步打开海外扩张空间。基于公司业务进展,给予强烈推荐买入评级。

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