半导体设备产业深度分析之刻蚀设备篇:刻蚀设备,半导体设备国产化的前沿阵地

刻蚀设备或是半导体设备国产化前沿阵地,关注技术领先的本土设备龙头 我们认为,受益于半导体产能投资扩张和国家战略支持,本土设备产业迎来“最好的时代”,刻蚀设备有望成为国产化前沿阵地。虽然海外巨头垄断全球市场,中外刻蚀设备仍存差距,但上海中微半导体(未上市)、北方华创等本土企业刻蚀设备的技术积累和国产化布局正稳步推进,有格局、重研发、有耐心的优秀企业有望率先脱颖而出获得国内外晶圆制造企业认可。

    刻蚀是复制掩膜图案关键步骤,CCP、ICP、ECR等类刻蚀设备应用广泛 刻蚀是使用化学或者物理方法有选择地从硅片表面去除不需要材料的过程,是完成光刻工艺后复制掩膜图案的关键步骤。刻蚀工艺分为干法、湿法刻蚀,具有良好各向异性和工艺可控性的干法刻蚀是芯片制造中实现介质刻蚀、硅刻蚀、金属刻蚀的主要技术路径。具体而言,高密度等离子体刻蚀是目前用于先进制程工艺中刻蚀关键层的重要方法,CCP(电容耦合)、ICP(电感耦合)、ECR(电子回旋加速振荡)等类刻蚀机应用广泛,原子层刻蚀(ALE)设备或是未来发展方向。

    中国大陆半导体设备需求高涨,刻蚀设备18~20年年均市场或达331亿元 受益于本土半导体产能投资扩张,中国大陆半导体设备市场需求高涨,SEMI预计19年中国大陆将超越韩国位居全球第一大设备市场(173亿美元)。据我们梳理,18~20 年中国大陆12、8 寸晶圆厂建设投资将达7087 亿元(内资5303 亿元),年均2362 亿元(内资1768 亿元),我们预计18~20 年刻蚀设备合计市场空间或达992亿元,年均331亿元;其中18~20 年内资晶圆厂的刻蚀设备空间有望达742亿元,年均247亿元。

    拉姆研究、东京电子、应用材料垄断全球市场,刻蚀巨头聚焦自主研发 全球刻蚀设备行业高度集中,17 年三大龙头占据全球市场94%。随着半导体技术进步中器件互连层数增多,介质刻蚀设备使用量不断增大,拉姆研究利用其较低的设备成本和相对简单的设计在65、45nm 设备市场超过对手,占据全球市场半壁江山,份额从12年的约45%提升至17年的约55%。由拉姆研究、东京电子、应用材料三大全球刻蚀设备龙头的发展史可见,刻蚀设备技术壁垒较高且迭代较快,只有始终聚焦核心技术自主研发,紧密绑定下游晶圆厂技术进步的制造商才能在长期竞争中胜出。

    国产刻蚀设备制造商奋起直追,进口替代历史机遇渐行渐近 我们认为国内刻蚀设备、测试设备、硅片制造设备等领域细分龙头有望较快实现国产化突破并率先兑现业绩高增长。目前上海中微半导体7nm 等离子刻蚀机已在国际一流集成电路产线上量产使用,达到国际先进水平;北方华创硅刻蚀机也已突破14nm 技术,进入主流芯片代工厂。我们认为虽然中外刻蚀设备仍存在较大差距,但有格局、重研发、有耐心的团队将有望获得国内外晶圆制造企业认可。

    风险提示:宏观经济下行及半导体行业周期性波动,国内芯片制造技术突破慢于预期、产业投资不及预期,国内半导体设备技术突破慢于预期。