核心观点
　　零部件是半导体设备行业的支撑，市场规模近600亿美元，中国大陆市场超千亿人民币：半导体行业遵循“一代技术、一代工艺、一代设备”的产业规律，而半导体设备的升级迭代，在很大程度上有赖于精密零部件的关键技术突破。半导体零部件按照服务对象，可以分为半导体设备商采购的零部件，以及晶圆厂直接采购的零部件。考虑到两部分需求，我们预计2022年全球半导体设备商采购、晶圆厂直接采购的半导体零部件市场规模约为591亿美元，中国大陆对应市场规模约为161亿美元（合1121亿元人民币）。
　　零部件行业市场集中度较低，欧美日企业为主：从全球角度看，过去20年发展历程看，关键设备子系统的前10大供应商市场地位较为稳固，特别是金融危机之后的几次重大并购，使得行业巨头的地位更加稳固。但总体上看，半导体零部件市场集中度仍然较低，碎片化特征明显。根据我们测算，2020年前十大厂商收入规模约为75-80亿美元，按照80亿美元计算，对应CR10约为21%。
　　技术壁垒较高，国产化率普遍较低。国产化率超过10%的零部件主要以石英件（Quartz）、气体喷淋头（Shower head）、边缘环（Edge ring）等机械类部件为主：泵（Pump）、陶瓷件(Ceramics)等国产化率在5-10%，其余部件国产化率较低，尤其是阀件（Valve）、压力计（Gauge）、O-ring密封圈等进口依赖度较高。总体上看，国产化率较低的部件，通常为较复杂的电子和机械产品，开发技术难度大，对精度及材料要求高，如射频电源、泵、压力计、陶瓷件等；或者市场规模较小，市场碎片化特征明显的部件，如压力计、气体流量计、O-ring等，根据芯谋研究数据，这些部件在中国市场规模不超过2000-3000万美元，且不同产品工作原理有很大差别，因此国内厂商研发和生产的兴趣不足。
　　市场碎片化特征明显，部分产品实现率先突破。国内厂商在部分细分领域，已经实现率先突破。如射频电源领域的英杰电气；真空类零部件中，汉钟精机实现真空泵领域出货，新莱应材在管路、阀件等领域实现快速突破，机电类产品中，华卓精科在EFEM、机械手等领域实现试生产；机械类零部件中，富创精密、江丰电子、华卓精科均实现商业化生产，石英制品领域菲利华实现对国际半导体设备上和国内一线设备商石英制品的供货。
　　投资建议：建议关注正帆科技、新莱应材、汉钟精机、菲利华等。
　　风险提示：国际宏观环境恶化风险、国际半导体设备产业更新迭代风险、宏观经济及行业波动风险、政府补助及政策变动风险。
　　

研究报告全文：机械设备行业深度分析报告20230120半导体设备零部件国产化加速开启千亿新蓝海证券研究报告投资评级看好维持最近12月市场表现核心观点零部件是半导体设备行业的支撑市场规模近600亿美元中国大陆机械设备沪深300市场超千亿人民币半导体行业遵循一代技术一代工艺一代设备的1产业规律而半导体设备的升级迭代在很大程度上有赖于精密零部件的关-6键技术突破半导体零部件按照服务对象可以分为半导体设备商采购的零-13部件以及晶圆厂直接采购的零部件考虑到两部分需求我们预计2022年-20全球半导体设备商采购晶圆厂直接采购的半导体零部件市场规模约为591-27亿美元中国大陆对应市场规模约为161亿美元合1121亿元人民币-34零部件行业市场集中度较低欧美日企业为主从全球角度看过去20年发展历程看关键设备子系统的前10大供应商市场地位较为稳固特别是分析师佘炜超SAC证书编号S0160522080002金融危机之后的几次重大并购使得行业巨头的地位更加稳固但总体上看shewcctseccom半导体零部件市场集中度仍然较低碎片化特征明显根据我们测算2020年前十大厂商收入规模约为75-80亿美元按照80亿美元计算对应CR10联系人赵璐zhaoluctseccom约为21技术壁垒较高国产化率普遍较低国产化率超过的零部件主要以10相关报告石英件Quartz气体喷淋头Showerhead边缘环Edgering等机械1机床行业深度报告2022-12-29类部件为主泵Pump陶瓷件Ceramics等国产化率在5-10其余部件国产化率较低尤其是阀件Valve压力计GaugeO-ring密封圈等进口依赖度较高总体上看国产化率较低的部件通常为较复杂的电子和机械产品开发技术难度大对精度及材料要求高如射频电源泵压力计陶瓷件等或者市场规模较小市场碎片化特征明显的部件如压力计气体流量计O-ring等根据芯谋研究数据这些部件在中国市场规模不超过2000-3000万美元且不同产品工作原理有很大差别因此国内厂商研发和生产的兴趣不足市场碎片化特征明显部分产品实现率先突破国内厂商在部分细分领域已经实现率先突破如射频电源领域的英杰电气真空类零部件中汉钟精机实现真空泵领域出货新莱应材在管路阀件等领域实现快速突破机电类产品中华卓精科在EFEM机械手等领域实现试生产机械类零部件中富创精密江丰电子华卓精科均实现商业化生产石英制品领域菲利华实现对国际半导体设备上和国内一线设备商石英制品的供货投资建议建议关注正帆科技新莱应材汉钟精机菲利华等风险提示国际宏观环境恶化风险国际半导体设备产业更新迭代风险宏观经济及行业波动风险政府补助及政策变动风险请阅读最后一页的重要声明机械设备行业深度分析报告20230120行业深度分析报告证券研究报告表1重点公司投资评级总市值收盘价EPS元PE代码公司投资评级亿元01192021A2022E2023E2021A2022E2023E688596正帆科技101913772066090140391741912694增持300260新莱应材149806612075162229628940662878未覆盖002158汉钟精机139722613091110136292823741926未覆盖300395菲利华258235094110103145600349613503未覆盖数据来源wind数据财通证券研究所未覆盖标的预测数据来自wind一致预期谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准2行业深度分析报告证券研究报告内容目录1零部件是半导体设备关键支撑市场空间近600亿美元511零部件是半导体设备行业的支撑是卡脖子环节512半导体零部件种类繁多市场规模近600亿美元513零部件行业市场集中度较低但技术壁垒较高国产化率普遍较低72市场碎片化特征明显部分产品实现率先突破921真空类零部件产品种类众多真空泵阀件取得较快突破922机电一体类核心部件为海外巨头垄断华卓精科等实现部分领域突破1323机械类国产化实现快速推进1524电气类MKSAE是主要厂商英杰电气实现突破173相关标的1931正帆科技半导体GasBox国产化开拓者气体业务成长潜力大1932新莱应材高洁净应用材料领导者半导体零部件绘制第二成长曲线2033汉钟精机国内螺杆压缩机龙头真空泵业务快速增长2234菲利华国内首家获国际半导体设备商认证的石英制品生产商2335富创精密国内半导体设备零部件龙头企业2436万业企业收购气体零部件龙头Compart进一步增强半导体设备领域布局2637华亚智能半导体精密金属结构件制造商2738英杰电气国内半导体电源行业领导者2839华卓精科半导体精密测控装备部件及整机新星29310江丰电子国内靶材龙头企业进军半导体精密零部件领域294风险提示31图表目录图1半导体设备零部件在产业链中的地位5图2半导体设备零部件在产业链中的地位5图3零部件在全球半导体设备销售额中的占比6图42020年中国晶圆厂直接采购设备零部件产品结构6图5全球半导体阀市场规模变化亿美元11图62020年全球半导体阀销售额占比11谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准3行业深度分析报告证券研究报告图7全球半导体真空压力计市场规模变化百万美元12图82020年全球半导体真空压力计销售额占比12图9JEL大气机械手300mm晶圆14图10全球半导体机械手市场竞争格局分厂商14图11全球半导体石英制品市场规模亿元16图12全球半导体机械手市场竞争格局分厂商16图13刻蚀设备中的射频电源及匹配箱18图14低温化等离子体CVD设备中的射频电源18图15正帆科技主营业务构成亿元20图16正帆科技为泛半导体客户提供的工艺设备20图17新莱应材主营收入构成亿元21图18新莱应材主营业务毛利率变化21图19新莱应材半导体产品22图20汉钟精机主营业务构成亿元23图21汉钟精机主营业务毛利率变化23图22富创精密产品布局刻蚀设备为例25图23富创精密主营业务构成亿元26图24富创精密主营业务毛利率变化26图25华亚智能主要客户及结构件产品应用领域27图26江丰电子主营业务构成亿元31图27江丰电子主营业务毛利率变化31表12020年全球前十大半导体零部件厂商收入规模8表2部分半导体零部件国产化情况列举8表3汉钟精机半导体真空泵产品22表4菲利华半导体领域产品24表5江丰电子产品布局30谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准4行业深度分析报告证券研究报告1零部件是半导体设备关键支撑市场空间近600亿美元11零部件是半导体设备行业的支撑是卡脖子环节半导体行业遵循一代技术一代工艺一代设备的产业规律而半导体设备的升级迭代在很大程度上有赖于精密零部件的关键技术突破精密零部件不仅是半导体设备制造环节中难度较大技术含量较高的环节之一也是国内半导体设备卡脖子的环节之一也支撑着整个半导体芯片制造和现代电子信息产业图1半导体设备零部件在产业链中的地位数据来源SEMI中微公司招股说明书富创精密招股书财通证券研究所半导体零部件具有高精密高洁净超强耐腐蚀能力耐击穿电压等特性生产工艺涉及精密机械制造工程材料表面处理特种工艺电子电机整合及工程设计等多个领域和学科是半导体设备核心技术的直接保障图2半导体设备零部件在产业链中的地位数据来源富创精密招股书财通证券研究所12半导体零部件种类繁多市场规模近600亿美元121按通用性划分类精密机加件通用外购件半导体零部件按照通用性划分可以分为精密机加件通用外购件谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准5行业深度分析报告证券研究报告一般而言通用外购件需要设备商及晶圆厂长期验证数量众多国产化难度较大1精密机加件一般由各设备公司工程师自行设计委外加工一般只用于本公司生产设备如工艺腔室传输腔室这种零部件的国产化相对容易一般对表面处理精密机加工等技术要求较高2通用外购件一般是经过长期验证得到众多设备商晶圆制造厂广泛认可的通用零部件更加标准化应用数量也更大不仅设备商会采购晶圆厂也会采购此类部件作为耗材和备件使用例如石英件射频电源泵阀门密封圈流量计陶瓷件等这类零部件需要较强的通用性和一致性并得到设备上晶圆厂的认证因此国产化难度较大122按服务对象分类设备商采购晶圆厂直接采购半导体零部件按照服务对象又可以分为半导体设备商直接采购的零部件以及晶圆厂直接采购的零部件1半导体设备商采购的零部件即原装需求零部件厂商直接向设备厂定制化提供的原装零部件根据富创精密招股书半导体设备中包含的零部件可以大致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光学类以及其他零部件其中机械类气体液体真空系统类在设备中应用广泛成本占比较大此外根据富创精密招股书设备成本中一般90以上为原材料即不同类型精密零部件产品考虑到国际半导体设备公司毛利率约为40-45因此全部精密零部件市场约占全球半导体设备市场规模的50-55图3零部件在全球半导体设备销售额中的占比图42020年中国晶圆厂直接采购设备零部件产品结构石英件11其他29射频发生器10泵10密封件1陶瓷件2阀门9质量流量计2边缘环反应喷测量仪器6淋头38吸盘9数据来源富创精密招股书财通证券研究所数据来源芯谋研究财通证券研究所2晶圆厂直接采购的耗材或备件根据芯谋研究中国大陆晶圆制造厂商采购设备零部件主要有石英件Quartz射频发生器RFGenerator各种泵Pump阀门Valve吸盘Chuck等零部件比重均在10左右反应腔喷淋头ShowerHead边缘环EdgeRing等零部件的采购占比也比较高其他零部件包括测量仪器Gauge质量流量计MFC陶瓷材料Ceramic密封圈O-ring等总谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准6行业深度分析报告证券研究报告体上看与设备商采购零部件相类似的是泵阀门边缘环密封圈等各类真空控制零部件是占比最多的采购设备其次为射频发生器等电源类零部件123半导体零部件市场空间测算全球市场空间近600亿美元总体上考虑到设备商采购晶圆厂直接采购的半导体零部件两部分需求我们预计2022年全球半导体设备商采购晶圆厂直接采购的半导体零部件市场规模约为591亿美元中国大陆对应市场规模约为161亿美元合1121亿元人民币测算过程如下一半导体设备商采购的零部件半导体设备商生产设备中使用的零部件可以大致根据公式设备销售额成本占比原材料占比来计算在半导体设备成本构成中精密零部件的价值占比较高根据富创精密招股书国际半导体设备公司毛利率一般在40-45对应成本占比55-60设备成本中一般90以上为原材料主要为不同类型的精密零部件产品这里我们保守估计假设设备销售额中成本占比为55零部件占比为80根据Semi预计2022年全球半导体设备总销售额有望达到1175亿美元则我们预计2022年全球半导体设备销售额对应零部件市场规模约为517亿美元根据SEMI数据2021年中国半导体设备销售额在全球中占比约为2886假设我国设备零部件在全球中占比与设备占比相同且2022年占比保持不变则我们预计2022年中国大陆半导体设备销售额对应零部件市场规模约为149亿美元二晶圆厂直接采购的耗材或备件根据芯谋数据2020年中国8寸和12寸晶圆线采购设备零部件金额超过10亿美元包括三星海力士台积电等境外厂商在大陆的产线根据市场调研机构KnometaResearch2022年版全球晶圆产能报告到2020年底中国大陆占全球晶圆产能的1532021年这一比重为16假设晶圆厂采购耗材及备件金额与其产能成正比按照2020年中国占全球晶圆产能比例153计算估计2020年全球晶圆厂直接采购的耗材及备件约为65亿美元假设晶圆线直接采购零部件金额与晶圆厂产能同步增长根据KnometaResearch数据2020年全球晶圆月产能约为2081万片月200毫米当量晶圆2021年约为2160万片月另外KnometaResearch预计2022年全球晶圆厂产能将增长87据此我们预计到2022年全球晶圆厂直接采购的耗材及备件约为74亿美元相应地按照中国大陆晶圆占全球比重16计算我们预计2022年中国大陆直接采购耗材及备件市场规模约为12亿美元13零部件行业市场集中度较低但技术壁垒较高国产化率普遍较低谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准7行业深度分析报告证券研究报告从全球角度看过去20年发展历程看真空控制类电源类硅片传送气体与液体控制以及其它零部件等关键设备子系统的前10大供应商市场地位较为稳固特别是金融危机之后的几次重大并购使得行业巨头的地位更加稳固但总体上看半导体零部件市场集中度仍然较低碎片化特征明显按照前文计算市场规模方法我们可以大致测算出2020年全球半导体设备商采购晶圆厂采购零部件市场规模分别为313亿美元65亿美元合计378亿美元相对应地2020年前十大厂商收入规模约为75-80亿美元按照80亿美元计算对应CR10约为21表12020年全球前十大半导体零部件厂商收入规模企业名称所在国家主要产品零部件收入亿美元蔡司ZEISS德国光学镜头212MKS仪器美国MFC射频电源真空产品14爱德华Edwards英国后加入瑞典Atlas真空泵138AdvancedEnergy美国射频电源612Horiba日本MFC射频电源真空产品494VAT瑞士真空阀件43Ichor美国模块化气体输送系统及其他组件38UltraCleanTech美国真空发件35ASML荷兰光学部件及光刻机组件服务3EBARA荏原日本干式真空泵3合计75-80数据来源VLSICIC集成电路国际电子商情网财通证券研究所从国内来看各个零部件中国产化率超过10的零部件主要以石英件Quartz气体喷淋头Showerhead边缘环Edgering等机械类部件为主泵Pump陶瓷件Ceramics等国产化率在5-10其余部件国产化率较低尤其是阀件Valve压力计GaugeO-ring密封圈等进口依赖度较高总体上看国产化率较低的部件通常为较复杂的电子和机械产品开发技术难度大对精度及材料要求高如射频电源泵压力计陶瓷件等或者市场规模较小市场碎片化特征明显的部件如压力计气体流量计O-ring等根据芯谋研究数据这些部件在中国市场规模约在2000-3000万美元且不同产品工作原理有很大差别因此国内厂商研发和生产的兴趣不足表2部分半导体零部件国产化情况列举分类零部件难点国际领先企业国内领先企业自给率承载晶圆尺寸逐步增大Shinko新光电气君原电子新纳陶瓷华卓精科ESC静电吸盘温度均匀性需求也逐渐提--TOTONGK海拓创新高加工精度耐腐蚀性密机械类边缘环TokaiCarbonEPP珍宝神工半导体10封性等纯度加工精度原材料WonikFerrotec凯德石英上海强华菲利华宁石英件匹配性表面颗粒质量10Heraeus波云德太平洋石英应力质量等谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准8行业深度分析报告证券研究报告陶瓷件难点在于ESC静电吸盘KyoceraCoorsTek苏州珂玛卡贝尼河南东微电子5-10材料加工精度对游隙精密轴承FalaKaydon的控制--RF电源电路板电磁阀控制器等种类多产恒运昌神州半导体北方华创AEMKSKyosan电气类射频电源品复杂涉及功能各不相旗下北广科技英杰电气中1-5Daihen同正向研发需要结合使科院微电子用功能BrooksMKSYaskawaKawasaki机械手臂难点在于通讯沈阳新松机器人1-5JELRorzeSankyoRNDKostek机电一体类果纳半导体锐杰机器人华卓精EFEM传输系统总成占地面积发热量BrooksRorze--科高稳定度长寿命体积温控设备小无噪声无磨损无SMCATS北京京仪自动化--振动无污染HoribaBrooks气体流量计满足量程时间测量精度MKSSwagelok北方华创万业企业1气体类Hamlet气体喷淋头气体分配的均匀性AMSEAUMS江丰电子靖江先锋10材料特殊需要做成分分析及各种掺杂耐化性需要应对腐蚀性气体及化O-Ring密封圈学品臭氧等离子体等DupontGreeneTweed深圳畅扬沸点密封苏州复芯1耐高温机械摩擦等形状特殊加工难度也较大AlcatelEdwards荏真空类原Pfeiffer气体动力学涉及材料Vacuum普发汉钟精机通嘉宏瑞中科科仪真空泵微米级精密加工表面处Kashiyama坚山工5-10上海协微沈阳科仪京仪理精密装配业BrooksSumitomoVarianLeybold材料等级高耐磨性抗FujikinVATMKS阀件晶盛机电中科艾尔靖江佳佳1腐蚀性不能有颗粒SwagelokHamlet仪器仪表压力计满足量程时间测量精度MKSInficon上海振太1数据来源CIC集成电路芯谋研究财通证券研究所2市场碎片化特征明显部分产品实现率先突破21真空类零部件产品种类众多真空泵阀件取得较快突破就半导体制造过程而言从晶圆裸片到芯片成品中间需要经过氧化溅镀光刻刻蚀离子注入封装等上百道工艺步骤其中多个步骤都离不开真空环境就设备而言电子加速光电器件电子材料射线管晶振激光离子注入设备离子刻蚀机CVDPECVDPVD分子束外延设备集成电路封装等等均会用到中高真空谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准9行业深度分析报告证券研究报告211真空泵EdwardsEbara是国际领先企业汉钟精机中科仪中科科仪实现突破真空泵是一种重要的通用设备广泛用于制药化工科学仪器等下游行业半导体是其主要的应用领域主要应用在刻蚀成膜离子注入等环节由于芯片制程不断缩小更加需要以高精度和均匀性执行制造过程为了实现这一点半导体工艺必须在高度受控的真空环境中运行而随着工艺步骤数量的增加对真空设备的需求也在增加半导体制造过程中所需的真空系统需要具备抽除腐蚀性气体粉尘颗粒物有毒气体等功能因此油封式机械泵无法满足半导体产业的需要上世纪80年代日本半导体工业快速发展急需大量干泵开始研制出一种适用于半导体工业的干式真空泵受益于下游集成电路光伏LED等行业的持续发展进步干式真空泵的产品类型不断增加性能控制集成度等指标参数显著改善截至目前发达国家的半导体相关产业已全部使用干式真空泵我国近年来也呈现明显的干式真空泵替代油泵的趋势目前国内的高端半导体行业已基本使用干式真空泵目前半导体真空泵主要由国外企业主导根据芯谋研究数据2021年半导体真空泵的国产化率仅在5-10对外依存度较高主要原因在于进口泵在压缩比方面更有优势其合金比国内更加稳定热胀冷缩更小因此间隙也可以做得更加精密根据Edwards官网介绍一个月产能在6万片的晶圆厂大约需要1000个真空处理工具3500个干泵以及1200个涡轮泵根据前文我们的测算到2022年全球半导体零部件市场规模预计约为591亿美元另据芯谋研究数据全球晶圆厂直接采购耗材及备件中真空泵占比约10假设半导体设备商采购额中真空泵占比相同则我们预计2022年全球半导体真空泵市场规模约为591亿美元AtlasCopco是半导体真空泵领域的龙头企业2014年收购Edwards进军半导体真空泵领域Edwards作为真空泵领域的领导者产品系列最全在各种真空泵领域均有布局此外荏原机械Ebara以罗茨泵为主Kashiyama以罗茨泵螺杆泵为主国内企业中汉钟精机作为螺杆泵龙头企业其真空泵以螺杆式为主旋片泵也有所布局中科仪以涡旋泵和罗茨泵为主中科科仪以分子泵旋片泵为主212阀件欧美日巨头占6成市场份额新莱应材取得一线厂商突破半导体制造过程中每一个环节都需要许多阀门和配套的解决方案真空和气流的高精度控制与隔离在半导体制造中至关重要所有阀门都要保证在高循环次数及谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准10行业深度分析报告证券研究报告精确的可重复性精确性主要体现在在规定时间内实现精确的体积流动实现一致可靠的密封从分类看半导体阀主要包括隔膜阀波纹管阀真空阀球阀蝶阀门阀角阀特氟龙阀门和其他其中真空阀为主要的半导体阀类型根据QYR数据2020年全球共消费了8236万个真空阀约占全球半导体阀市场的3366目前半导体等领域的高纯气路管阀件的生产制造核心技术主要掌握在日本美国瑞士等国家国内目前生产的卫生级阀件主要用于食药以及部分半导体领域但与进口阀件存在较大差距目前全球主要的半导体阀生产企业包括瑞士VAT派克Parker富士金FujikinCKD世伟洛克MKSSMCCoporationGEMEntegris和Festo等图5全球半导体阀市场规模变化亿美元图62020年全球半导体阀销售额占比数据来源QYResearch财通证券研究所数据来源QYResearch财通证券研究所根据QYResearch数据2020年全球半导体阀市场营业额约为123亿美元并预计到2027年将达到196亿美元2021-2027年复合增长率约为607此外2020年排名前三的半导体阀件厂商约占整个市场的64呈现较高的集中度其中VAT的营业额达53994百万美元占全球半导体阀总市场的4388其次是派克2020年半导体阀营业额为13693百万美元市占率约为1113瑞士VAT成立于1965年是全球领先的高性能高端真空阀多阀模块边焊波纹管及相关增值服务的开发商制造商和供应商该公司专注于设计和生产用于半导体显示器和太阳能电池板制造的真空阀以及一系列工业和其他研究应用根据立鼎产业研究网数据VAT在半导体真空阀领域市占率超过65美国派克汉尼汾Parker成立于1938年是全球运动和控制领域最大产品种类最完备的公司是唯一一家为客户提供液压气动和机电一体化运动控制方案的制造商公司致力于提供一流的产品及用户服务为各种汽车工业和航空市场提供精确设计的解决方案谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准11行业深度分析报告证券研究报告国内新莱应材填补国内超高纯应用材料空白打入多家头部半导体设备厂及晶圆厂在半导体领域公司产品主要为半导体领域管阀腔体泵等核心零部件主要运用于气体真空系统领域是国内少数同时通过AMAT和LAM认证的零部件供应商公司的高纯超高纯应用材料可满足洁净气体特殊气体和计量精度等特殊工艺的要求以及对真空度和洁净度的要求目前公司与顶级设备制造企业AMAT以及国内领先的存储器芯片设计与制造公司长江存储合肥长鑫等在高端真空阀门等产品均有深入合作在气体管道及气体控制元件领域也在不断深入国产替代与北方华创展开全面合作213真空压力计欧美日企业占据垄断地位国产化率较低真空计VacuumGauge又名真空表即依据各种原理制作成用来测量真空状态下压力大小的真空传感器由栅极灯丝收集极组成其特征在于有上下端栅的鼠笼式栅极环形灯丝并利用真空连接管导用压力表示真空度是由历史沿用下来的方式一般压力低与高真空度相对应反之压力高与低真空度对应一般半导体制造工艺中均会用到中高真空所有设备真空腔体的真空度检测主要是使用真空规Gauge前级真空使用一个本地和工艺监控各使用一个目前使用的基本都是进口的真空计如皮拉尼热电离规电容薄膜规等其中皮拉尼真空计应用最为广泛约占半导体真空计市场份额的65图7全球半导体真空压力计市场规模变化百万美元图82020年全球半导体真空压力计销售额占比数据来源QYResearch财通证券研究所数据来源QYResearch财通证券研究所根据QYResearch数据2020年全球半导体真空计市场销售额为438百万美元预计到2027年达到719百万美元其中2020年中国市场规模为718百万美元约占全球163预计到2027年达到1445百万美元届时全球占比将达到20从技术角度看根据QYR数据2020年欧洲和美国占据全球半导体真空计近80的市场份额日本约占13的市场份额我国目前在该领域还比较薄弱主要依赖从欧洲和美国进口根据芯谋研究数据2021年半导体真空计的国产化率在以下谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准12行业深度分析报告证券研究报告全球范围内半导体真空压力计核心厂商主要包括MKSGraniville-PhillipsInficonAtlasCopcoLeyboldandEdwardsCanonANELVAPfeifferEBARA等其中MKSInficon是全球最大的两家半导体真空计厂商合计市占率超过45近年来头部企业通过投资并购等活动逐渐巩固市场地位如Inficon2016年收购美国InstruTechMKS2014年从BrooksAutomation手中收购了美国Granville-PhillipsAtlasCopco分别于2013和2016收购了英国Edwards和德国LeyboldGmbH预计未来几年全球市场将依然保持较高集中度214O-Ring密封圈市场空间较小国产化率低O-ring即O型密封圈是一种截面为圆形的橡胶密封圈半导体生产工艺中经常有含氟含氢气体遇到高温的情况当处于高能态的气体流接触到改性材料的表面会引起材料表面物理和化学的变化对密封材料形成很强的腐蚀因此半导体工艺中的O型密封圈需要在高温下具有热稳定性尺寸稳定性化学稳定性以及低释气低IR红外吸收低渗透率和高纯度等特性O型密封圈在单晶炉氧化炉清洗机蚀刻设备CVDPVDCMP领域均有应用其关键特性也因各个环节而异例如光刻设备需要耐溶剂的密封圈CVD则需要在真空压力下具有良好的热稳定性CMP中要求密封圈耐磨耐高PH化学品腐蚀湿法刻蚀要求O型环由高纯度材料制成以防止造成元素污染即颗粒的生成而干法刻蚀则要求材料具有耐等离子性除此之外O型环可能还要满足对有毒掺杂剂和反应流体的耐受性低压缩形变尺寸稳定性和较大的工作温度范围目前半导体领域使用的O型环主要采用FFKM全氟醚橡胶具有半导体领域O型环所需的诸多关键性能根据前文计算预计到2022年全球半导体零部件市场规模约为591亿美元另据芯谋研究数据全球晶圆厂直接采购耗材及备件中-Ring占比约为1假设半导体设备商采购额中O-Ring占比相同则我们预计2022年全球半导体O-Ring市场规模约为59亿美元由于O-Ring市场空间小且各应用领域对性能的要求差异显著市场的碎片化特征明显这也是国内厂商研发及生产动力不足的原因22机电一体类核心部件为海外巨头垄断华卓精科等实现部分领域突破221机械手美国及日韩企业为主BrooksRorze为主要厂商半导体机械手主要适用于集成电路芯片制造等半导体前端工序在磨削抛光刻蚀扩散沉积装配包装和测试等环节中均有应用用于对晶圆传输与定位在半导体设备机械手中主要采取负压式吸片的方式取片即利用吸盘原理将晶圆吸附于石英或陶瓷手指上并通过机械手臂的伸缩旋转和升降等动作搬运晶片谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准13行业深度分析报告证券研究报告按照工作环境不同机械手可以分为两种一种是真空机械手一种是大气机械手真空机械手用于真空度为10-5Pa环境下的硅片搬运这种机械手多用于集束型设备中通过轨迹规划完成对硅片的传输和定位另一种是大气机械手用于洁净的大气环境中此类机械手对接精度要求较高一般为10级有些可达到1级据QYR数据目前大气机械手应用最为广泛占有半导体机械手近60的市场份额根据QYR数据2020年全球半导体机械手市场销售额达到了697亿美元并预计2027年将达到135亿美元2021-2027年复合增长率CAGR为83其中2020年中国市场半导体机械手市场规模约为142亿美元约占全球的20分地区来看美国和日本厂商主导半导体机械手的生产日本是全球最大的半导体机械手生产地区约占60的市场份额美国约占20的市场份额此外韩国也是重要的生产地区约占6的市场份额中国本土生产企业主要为沈阳新松机器人华卓精科等图9JEL大气机械手300mm晶圆图10全球半导体机械手市场竞争格局分厂商数据来源JEL官网财通证券研究所数据来源QYResearch财通证券研究所具体而言全球排名前三的第一梯队半导体机械手生产厂家主要有美国布鲁克斯Brooks日本Rorze日本Daihen三者占有全球55的市场份额第二梯队生产厂家主要是日本厂商HirataYaskawaJELNidecRobostar约占27的市场份额222EFEM核心部件由国外供应商垄断国内企业已实现突破按照晶圆单次传输数量半导体晶圆传输设备可分为单片传输设备和批量传输设备其中EFEM就属于单片传输设备EFEMEquipmentFrontEndModule即设备前端模块通常指在高洁净环境下将单片晶圆通过精密机械手传输至工艺检测模块EFEM内部主要由化学蒸汽过滤器空气过滤器离子发生器晶圆运输机器人晶圆对准装置晶圆载运盒自动化控制模块等组成其中晶圆装载系统Loadport晶圆运输机器人Robot晶圆对准装置Aligner是最核心的三大部件根据果纳半导体数据这三个主要核心部件占整机物料成本谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准14行业深度分析报告证券研究报告的70且均被BrooksRorzeMGI等国外供应商垄断EFEM的难点在于对于无尘等级要求达到Class1其次EFEM内部的软件系统和装配也相对复杂据QYResearch统计2021年全球半导体设备前置模块EFEM和晶圆倒片机Sorters市场规模约45亿元人民币其中EFEM市场份额超过75因此我们估计2021年全球半导体EFEM市场规模约为3375亿元人民币约474亿美元全球半导体EFEM和倒片机的核心生产商包括RORZECorporationDAIHENCorporationHirataCorporationSinfoniaTechnology和NidecGenmarkAutomation等全球前五大厂商所占的市场份额超过72根据上海临港张江科技港2021年3月报道果纳半导体目前已向盛美半导体中微半导体北方华创等国内知名半导体设备企业提供EFEM样机等待其验证此外华卓精科布局研发的薄片晶圆传输项目也填补了国内相关领域的空白公司开发针对薄片晶圆传输的设备前端模块并研发基于静电吸附技术的薄片晶圆专用配套机械手对准器等解决薄片晶圆传输与对准过程中静电吸附结构吸附力控制等关键技术该技术可应用于8吋和12吋的50m至800m厚度晶圆传输薄片晶圆传输精度达到02mm标准厚度晶圆传输精度达到005mm3薄片晶圆碎片率小于1100000根据公司招股书目前该项目已经处于试生产阶段23机械类国产化实现快速推进231ESC静电吸盘前五大厂商占8成市场分额华卓精科实现商业化生产静电吸盘又称静电卡盘ESCEChuck是一种利用静电吸附原理加持固定被吸附物的夹具适用于真空和等离子体环境主要作用是用于吸附超洁净薄片如硅片并使吸附物保持较好的平坦度可以抑制吸附物在工艺中的变形并能够调节吸附物的温度相较于机械卡盘静电吸盘减少了机械运动部件降低了颗粒污染增大晶片的有效面积与真空吸盘相比静电吸盘可用于低压强真空环境适用于需要利用卡盘控制晶片温度的场合凭借上述特性静电卡盘被广泛用于PVD设备刻蚀机离子注入机等设备根据力学模型不同静电吸盘可以分为库仑型J-R静电吸盘两大类其中库仑静电吸盘是市场主流产品占比超过7成1库伦型静电吸盘吸盘与晶片接触的表面的介电层为高阻抗陶瓷材料陶瓷层中夹有一层导电电极当电极被接通到高压直流电源后介电质的表面会产生极化电荷分布在晶片背面的电荷与分布在吸盘上面的电荷极性相反晶片就会被吸盘吸住2Johnsen-Rahbek静电吸盘静电吸盘使用的介电层材料为半导体材料由于介电质具有一定的导电性谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准15行业深度分析报告证券研究报告因此表面不仅有极化电荷还有很大部分自由电荷因此一般JR吸盘的吸力比库伦型吸盘更大从技术角度看除所承载晶圆规格尺寸逐步增大之外静电卡盘的发展趋势主要表现为温度均匀性控制需求提升即分区温控温区数量逐渐提高2000年前后分区温控温区数量一般为2区2000年至2005年期间分区温控温区数量一般为4区而在现阶段已有超过100温区的静电卡盘产品被研发生产并投入实际应用全球静电吸盘呈高度垄断格局由日本和美国企业主导全球半导体晶圆静电吸盘的主要供应商包括SHINKO新光电气TOTOCreativeTechnologyCorportationKyoceraNGKInsulatorsLtd等根据恒州诚思数据2020年全球半导体晶圆静电吸盘的市场规模约为23亿美元全球前五大制造商市占率超过80目前我国静电吸盘行业发展时间较短尚处于起步阶段实现商业化生产的企业主要有北京华卓精科广东海拓创新其他大部分企业仍处于研发阶段目前仅能进行吸盘的维修及更换在生产方面尚不成熟232石英制品晶圆生产重要耗材国内企业打破高纯石英砂垄断在半导体领域石英制品被广泛应用高纯石英制品更是晶圆生产中的重要耗材生产硅单晶的坩埚晶舟扩散炉炉芯管等石英部件必须使用高纯石英玻璃制品此外石英部件在晶圆加工领域可应用于扩散氧化沉积光刻蚀刻清洗等步骤以扩散工艺为例应用的石英部件主要有石英舟石英炉管石英挡板套管等应用于刻蚀工艺的石英部件主要有石英环石英防护罩等应用设备包括炉管设备外延设备EPI快速热处理设备RTP刻蚀设备等石英制品的制造过程非常复杂以石英砂为原料先经过气炼熔融制作成石英锭然后经热改型和冷加工制成石英制品按照工艺和加工技术石英制品可以分为火加工机加工两种其中火加工主要用于光伏领域利润率较低机加工则依靠不同及其组合完成成型和抛光主要生产对产品一致性稳定性要求高的高附加值产品多应用于半导体领域目前国内以火加工为主涉足机加工的企业较少主要有沈阳汉科菲利华石创宁波云德北京凯德上海强华等根据芯谋研究数据在石英制品中半导体是最大下游应用占石英制品比重达682021年全球半导体石英制品市场规模超过165亿元人民币约合232亿美元其中石英器件石英基板石英玻璃占市场份额比重约为433图11全球半导体石英制品市场规模亿元图12全球半导体机械手市场竞争格局分厂商谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准16行业深度分析报告证券研究报告数据来源芯谋研究财通证券研究所数据来源芯谋研究财通证券研究所作为半导体工艺的重要耗材石英制品需对上游供应商进行资质认证才能进入供应链采购目录认证路径主要包括晶圆厂自主认证设备原厂认证和授权国内半导体石英制品发展的痛点在于1石英制品是产品规模主导市场国外厂商起步较早技术先进获得TEL等国际大厂认证而国内企业起步整体较晚多数企业还处于认证阶段根据芯谋研究数据我国半导体石英件自给率在10以上已经属于自给率较高的零部件但作为重要的消耗型半导体设备零部件市场规模是抢占市场的关键之一2全球高纯石英砂高度垄断高纯石英砂生产与高品质矿源密切相关低品质矿源提纯较为困难发掘优质矿源或实现提纯工艺是石英件突破的关键多年来全球近90的高纯石英砂市场被美国尤尼明公司挪威TQC等垄断2010年江苏太平洋石英股份高纯石英项目投产填补国内空白目前从事石英材料业务的企业主要有石英股份菲利华亿仕达凯德石英等3半导体石英制品对精密性稳定性要求更高验证难如何提升工艺和管理水平迈过设备厂商的验证关卡是最大的挑战宁波云德半导体成立于2018年是国内机加工规模最大的内资企业主要从事半导体专用材料研发生产与销售据芯谋研究宁波云德半导体机加工设备已超过100台今年有望超过200台是国内内资石英制品领域当中拥有机加工设备最多的厂商目前公司产品已经打入多家知名半导体设备公司供应链菲利华石创成立于2001年提供各种规格的石英玻璃制品精密加工服务产品面向半导体光学光伏LED等多个行业半导体刻蚀系列产品包括遮蔽环石英钟罩绝缘环和晶圆承载环等沈阳汉科是新加坡汉民和英国YE联合投资组建的半导体材料公司成立于2006年半导体领域主要开发生产6英寸8英寸晶圆制造所需石英制品24电气类MKSAE是主要厂商英杰电气实现突破谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准17行业深度分析报告证券研究报告电气类主要包括射频发生器匹配器直流交流电源远程等离子源等根据富创精密招股书电气类产品在半导体设备市场中占比约为6及在半导体零部件中占比约为136按照前文计算2022年全球大陆半导体设备零部件市场规模约为591亿美元因此我们预计与其对应的2022年全球半导体设备电气类零部件市场规模约为80亿美元以射频电源RFgenerator为例它是一种可以产生固定频率的正弦波电压频率在射频范围约3KHz300GHz内具有一定功率的电源目前已经广泛应用于半导体工艺的离子注入PVDCVD刻蚀等环节在干法刻蚀设备中工艺室由两个平行的面对面的电极组成也被称为平行板其中一个电极接地这样就可以对另一个电极施加高频电源此外还有一个用于匹配高频电流的匹配箱是连接电源和用电设备的中间装置除了分配电能外还具有对用电设备进行控制测量指示及保护等功能阳极用于引入蚀刻气体的气体供给系统阴极用于对腔体抽真空的真空系统一般会在阴极一侧施加高频电源这样施加一侧的鞘层电位较高当对该侧晶圆刻蚀时由于阴极鞘层作用可以实现更多各向异性的刻蚀晶圆一般放置在施加高频的电极侧这种结构也被成为阴极耦合之所以使用高频电源主要是为了产生等离子体在成膜过程中原材料基本也都是气体即使是液体或固体材料一般也会先以气体的形式供给成膜室如果是等离子环境则需要加高频电源与刻蚀设备不同的是CVD设备的高频耦合一般会加在阳极一侧以ICP放电产生高密度等离子体方法为例它是通过射频线圈的感应磁场获得高密度等离子体与平行板型相比可以获得更高密度等离子体提高成膜速度另外该设备还可以利用晶圆载具所在一侧的电极发生射频RF偏压实现蚀刻的功能同时进行成膜处理图13刻蚀设备中的射频电源及匹配箱图14低温化等离子体CVD设备中的射频电源数据来源半导体制造设备基础与构造精讲佐藤淳一财通证券研究所数据来源半导体制造设备基础与构造精讲佐藤淳一财通证券研究所由此可见射频电源直接关系到等离子体的浓度均匀度稳定度等是半导体工艺的重要机台及关键零部件之一其难点主要在于电源的波形频率功率等谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准18行业深度分析报告证券研究报告参数是否稳定精度的高低目前国产射频电源与MKSAE等国际企业仍有一定差距尚未进入国际半导体设备厂商主要用于国内半导体设备厂商光伏LED等泛半导体设备国产化率低高端产品尚未国产化美国万机仪器MKS成立于1961年产品起源于压力和流量测量与控制核心技术延伸到射频直流微波电源发生器及测量工具氟原子臭氧反应气体发生器真空产品气体分析仪及信息和控制技术等产品公司近三千名员工工作在全球各地十五个分公司七个研究中心十个生产基地其中中国深圳的ENI电源工厂拥有近500员工及140多个销售办事处和30多个技术服务中心美国AdvancedEnergyAE是一家向各行业提供高端电源和控制产品的多元化国际公司致力于研究和生产基于等离子状态下薄膜沉积和刻蚀工艺的开关电源四十余年来一直致力于完善电源产品国内企业中英杰电气是较早在射频电源实现国产替代的企业公司进入半导体设备行业是从和中微半导体的合作开始从MOCVD设备的电源国产替代开始取得了客户的信任并扩展到半导体行业更多客户产业链包括等离子注入CVDPECVD等环节目前新研发的射频电源也在半导体行业开始运用3相关标的31正帆科技半导体GasBox国产化开拓者气体业务成长潜力大公司是一家致力于为泛半导体光纤通信医药制造等行业客户提供工艺介质和工艺环境综合解决方案的高新技术企业是国内较早开展工艺介质供应系统业务的企业之一公司所设计产品主要包括电子工艺设备生物制药设备电子气体和MRO快速响应设备维保和系统运营服务1电子工艺设备集成电路太阳能光伏平板显示半导体照明光纤制造等高科技制造业在生产过程中存在多种特殊制程工艺中会用到大量高纯超高纯ppt级别的干湿化学品对介质供应系统要求非要严格公司电子工艺设备产品主要包括特气柜化学品中央供应柜分流箱化学品稀释混配单元液态源输送设备以及用于半导体工艺设备的流体输送系统设备GasBox等2生物制药设备公司该产品是为特气柜化学品中央供应柜分流箱化学品稀释混配单元液态源输送设备等主要产品有制药用水装备生物工艺装备高端制剂装备等3电子气体公司电子气体业务主要为生产电子特种气体包括括砷烷磷烷硅烷和电子混合气等高纯气体是为数不多能量产电子级砷烷谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准19行业深度分析报告证券研究报告磷烷的企业之一4MRO即维护维修与运营针对客户已有设备提供后续配套服务图15正帆科技主营业务构成亿元图16正帆科技为泛半导体客户提供的工艺设备数据来源WInd财通证券研究所数据来源正帆科技官网财通证券研究所募投项目拓展气体业务覆盖范围放量在即根据公司2021年年报电子气体在半导体制造的材料成本中占比为13左右电子气体中的电子大宗气体则在泛半导体工艺中作为载气被大量使用近年来公司依托系统和装备类CAPEX业务拓展OPEX业务向客户提供电子气体化学品和MRO服务并在特种气体基础上逐步投入电子大宗气体生产供应能力公司电子特气业务取得快速发展根据公司11月30日公开投资者调研纪要公司前期定增的潍坊高纯大宗气体项目已在土建过程中并已完成了核心设备采购预计2023年中完工合肥高纯氢气项目已开始土建并完成核心设备的采购预计2023年第三到第四季度完工随着公司逐步投入大宗气的生产供应能力以及自研自产混配电子特气能力的不断提升将稳步成为电子气体业务综合供应商和服务商深度受益半导体零部件国产化成长潜力巨大在泛半导体领域公司为行业客户提供工艺设备或子系统GasBox的OEM或ODM服务可以设计制造的GasBox包括VCR型及SurfaceMount型适用于包括812英寸平板显示光伏太阳能光纤及微电子等行业根据公司8月31日公开投资者调研纪要目前GasBox业务在中国大陆基本仅有两家企业在做该领域市场规模约为50亿元人民币并且在继续增长自2021年公司旗下子公司鸿舸成立以来目前已经拿到3亿订单尚有较大成长空间此外根据公司11月30日公开投资者调研纪要该公司在上海临港新厂房于2022年11月正式投入使用预计2023年初可达到稳产新厂房将比当前GasBox厂房面积大2倍有余预计达产后产能将大幅提升32新莱应材高洁净应用材料领导者半导体零部件绘制第二成长曲线谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准20