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一、关键制程设备本土均有突破，晶圆产线建设驱动国产替代
1.1本土晶圆制造环节能力逐步提升，大力布局存储/代工/特色工艺等领域
芯片制造能力是实现国家集成电路乃至信息产业自主可控的关键，晶圆制造和封测，以及上游配套的设备与材料是基础。目前国家集成电路产业基金一期撬动各地方政府总投资约亿元，支持集成电路各环节发展，其中晶圆制造和封测产线是重点，而二期也已正式开始，预计带动万亿资本，届时存储、先进制程等晶圆线将继续重点投入，此外将加大设备材料环节扶持力度。根据现有规划，-年全球新建晶圆线中约45%位于中国大陆，与晶圆制造相配套的上下游环节，本土厂商将迎来替代与发展良机。
晶圆代工产能方面，年全球代工营收约亿美金，中芯国际、华虹半导体等本土晶圆代工企业营收约50亿美金，全球代工产值占比约8%，代工份额提升空间巨大。随着新建产线产能释放，未来三年大陆晶圆制造产能将迅速提升，大陆本土公司晶圆制造产值有望增至年的亿美金，复合增速高达20%，高于同期大陆IC制造总产值（涵盖非本土厂商）的13%复合增速。
晶圆制程方面，本土代工在45nm/40nm以上成熟制程已具备实力，28nm以下的先进制程正努力缩小差距。中芯国际的28nm制程17Q4量产，14nm在Q3量产，12nm开始客户导入。华力微19年底突破28nmHKC+工艺，年将量产14nm。就14纳米而言，中芯国际与台积电/三星/GF差距逐渐缩小。在先进制程上，目前台积电7nm芯片占营收35%，而5nm预计在年达到10%，三星7nm已在19Q4量产，5nm预计今年量产；综合考虑市场需求与性价比，GF与联电放弃10nm以下，专攻14nm/12nm制程。中芯等国内代工企业在28nm及以上制程技术较成熟，有望争夺市场份额，14nm制程有望逐渐上量。
存储是新线重点，投资占比高达65%，其中本土存储占比48%（紫光/长江存储/合肥睿力/福建晋华），非本土（Intel/三星/海力士）为17%。而中芯/华力微/芯恩/粤芯等本土代工投资占比为17%，台积电/联电/GF等非本土代工占比11%，剩余7%为士兰微、华润微、积塔等功率器件/特色工艺等。其中96%为12寸线建设，功率器件等相关的8寸线占比仅4%。规划涉及设备投资总额约亿元，根据建设进度预计设备订单释放时间，对应-年每年半导体设备需求约、、、、亿元。
1.2半导体设备亟需国产化率提升，晶圆产线建设驱动本土配套机遇
年全球半导体设备市场约亿美金，大陆地区约亿美金，占比约22.4%，仅次于台湾的27%，高于韩国的18%。年泛半导体设备国产率约16%，IC设备国产化率约5%，其中大陆进口半导体设备中，金额占比最高的为镀膜设备，占比32%（化学气相沉积23%+物理气相沉积9%），其次是刻蚀设备18%，其次是引线键合机12%，剩下氧化扩散炉、光刻机、离子注入机、化学抛光机等设备占比约10%、9%、4%、4%。镀膜与刻蚀两环节设备合计约50%，是国产替代的主力领域，相关公司有望从中受益。
从晶圆线投资额细分看，半导体设备投资占产线总投资的75%-80%。而设备投资中，晶圆制造环节占比约80%，封装环节占比约6%，测试环节占比约9%。晶圆制造相关设备中，光刻/镀膜/刻蚀等环节占比较高，分别为24%、20%、16%，而离子注入、工艺检测、晶圆加工其他占比为4%、8%、8%。考虑市场空间及技术成熟度，刻蚀/镀膜环节国内厂商替代潜力较大，国内刻蚀设备龙头、中微公司有望份额提升。
随着大陆晶圆产线建设，本土晶圆代工产能有望提升3倍，大陆晶圆制造商的市占率攀升，最终将带动本土上游配套的设备企业“共生增长”。以日本为例，统计制造业和设备业两者市场份额变化，两者的相关性非常高。随着日本制造企业在全球产业链崛起，日本设备企业由于本土化优势，享受配套机遇。大陆本土设备厂商也有望复制同等上升路径。
1.3关键制程设备本土均有布局，优势环节份额提升，劣势环节逐渐突破
全球半导体设备市场集中度较高，Top5设备厂商合计份额约80%。年前五设备厂商营收分别为应用材料（AMAT）亿、阿斯麦（ASML）亿、东京电子（TEL）96亿、泛林（LAM）95亿、科磊（KLA）47亿美金，对应市场份额为21%、20%、15%、15%、7%。ASML产品较为单一，几乎垄断了光刻机市场，而AMAT则是在刻蚀、PVD/CVD镀膜、热处理、离子注入、CMP等多环节市占率领先，产品线最为丰富。
半导体设备主要分为晶圆前道设备和后道封测设备，部分环节国产化率提升明显。其中晶圆前道设备中，刻蚀机（亿美金，占比25%）、CVD/PVD/ALD镀膜机（亿美金，23%）、光刻机（亿美金，20%）为市场规模前三大设备种类，随后是涂胶显影+去胶（25亿美金，4%），热处理（18亿美金，3%），离子注入（16亿美金，3%），CMP（20亿美金，4%），清洗（30亿美金，6%）、量测设备（60亿美金，10%）。而后道封测主要设备包括测试机（30亿美金，6%），探针台（10亿美金，2%），分选机（9亿美金，2%）。其中，本土产线设备需求的国产化情况看，晶圆前道环节的刻蚀（20%）、PVD（10%-15%）、热处理（15%-20%）、清洗（20%）、CMP（15%）、去胶设备（80%）等相对其他环节的国产化率较高，均高于15%；而光刻机、涂胶显影、CVD、ALD、离子注入、量测设备均不足5%。后道封测环节的测试机、分选机、探针台的本土配套率也不足5%。
大基金一期对设备材料投资占比仅4%，有重点对部分环节的优质设备公司进行支持，二期预计将加大对半导体设备的扶持范围和力度。其中，晶圆前道设备，对刻蚀、镀膜、清洗、离子注入、量测环节相关的北方华创、中微公司、沈阳拓荆、盛美半导体、万业企业（凯世通）、上海精测、上海励睿进行了股权投资，截止目前持股比例分别为10.03%、17.45%、35.3%、4.58%（普通股）、7%、15.4%、12.12%。后道封测设备，持有测试分选环节的长川科技9.85%股份。截止目前，光刻相关的光刻机、涂胶显影、去胶设备环节大基金目前尚未入股，上海微电子、沈阳芯源、屹唐等有望后续得到支持。其余清洗、测试环节的至纯科技、华峰测控等优质标的也有望迎来机会。
从技术水平来看，刻蚀、镀膜、清洗设备的国产化水平已接近国际主流厂商，在先进的28/14nm晶圆代工产线和3DNAND等存储产线批量应用，中微的介质刻蚀机更是进入台积电的7nm/5nm产线。而光刻、离子注入、量测设备相对较国际主流水平有一定差距。国产光刻机目前最高到90nm制程节点，在功率等特色工艺线上有所突破；离子注入主要在光伏及45-22nm低能大束流方面取得突破；量测设备主要集中在膜厚等关键尺寸测量上。而其他封测设备如探针台、测试机、分选机等在数字芯片等先进应用上仍有差距。
对于半导体设备国产化的机会，我们认为突破容易程度为：（1）产品上，功率器件数字模拟器件逻辑芯片；（2）制程上，特色工艺成熟制程（28nm及以上）先进制程；（3）尺寸上，4-6寸8寸12寸。
从本土晶圆线最新设备招标数据看，年度，8英寸特色工艺为代表的积塔半导体国产化设备采购率为34%，高于华虹无锡的12寸成熟工艺线（90-65/55nm）的27%国产化率，更高于华力微的12寸先进制程（90-65/55nm）产线的9%。而年由于长江存储处于一期量产关键阶段，整体依然以存储制程突破为主，设备国产化率较低为7%，年扩产时的新采购设备其国产化率大幅提升，提升至15.7%。
具体设备环节来看，刻蚀、镀膜、氧化扩散热处理、清洗等环节相对国产化率较高，基本上超过15%；光刻、离子注入、过程工艺、测试等设备国产化率较低，不超过5%；上海微电子在积塔8寸特色产线取得光刻设备供应的突破。随着长江存储的工艺成熟度提升，3DNAND产线的设备采购国产化率从年的2.2%，年9.6%，年7.2%，提升至年的15.7%。其中，刻蚀设备、清洗设备、研磨抛光设备、氧化扩散设备等国产化率这几年来显著提升。
大力发展晶圆产线给本土设备企业带来配套机会。先进/成熟制程产线包括：中芯北方（12寸28nm）、中芯南方（12寸14nm），华力集成二期（12寸28/14nm）；华虹无锡（12寸90-65nm），士兰微厦门（12寸90nm），晶合集成（12寸-55nm）、万国重庆（12寸90nm）、粤芯和青岛芯恩（12寸-nm）。
特色工艺线：中芯国际绍兴/宁波/天津（8寸）、士兰微（8寸）、积塔上海（8寸）、燕东微北京（8寸）等。8英寸晶圆代工涉及功率、模拟、CIS、电源管理等产品，下游需求稳健，叠加8寸产能有限，本土企业在特色工艺具备竞争力，有望迎来市占率提升，带动特色工艺相关设备的营收提升。
存储产线：长江存储、合肥睿力在年进入产能爬坡期，带动设备需求大增。19Q4长江存储产能在2万片/月，年底扩产至5万片/月，年底到10万片/月，年扩产至30万片/月。合肥睿力一期产能12万片/月，目前2万片/月，到4万片/月，后续将视情况进行扩产计划。此外，紫光集团在重庆计划设立DRAM产线，在南京/成都设立存储基地等。存储作为大类标准品，对成本敏感，定制化需求较少，对设备要求相对数字逻辑芯片较低，本土存储企业长期规划清晰，设备企业有望持续受益。
国内半导体设备厂商在各自优势环节逐渐突破本土不同类型的晶圆产线。中微公司的介质刻蚀机在华力微、华虹无锡、长江存储份额维持在15%左右；北方华创的氧化/扩散/热处理设备在存储产线份额达32%，在华力微和华虹无锡分别为6.3%和3.8%，而刻蚀和薄膜沉积相对份额较小；盛美半导体的清洗设备份额稳定，在三条晶圆线分别维持在14%-18%；华海清科的CMP设备份额在华虹无锡和长江存储分别为22.2%和14.9%，在华力微为9.1%；其他屹唐、沈阳拓荆、沈阳芯源、北京中科信、上海睿励、上海精测在热处理设备、镀膜设备、涂胶显影设备、离子注入、膜厚测量等设备上占据一定份额，提升空间较大。
本土半导体设备厂商在光刻、刻蚀、镀膜、氧化扩散、清洗、抛光、离子注入等环节基本实现全覆盖。越来越多的上市公司以及非上市公司发力半导体设备领域。其中，涉及到曝光/光刻企业有4家，涂胶显影有10家，CVD企业9家，PVD企业6家，其他成膜设备企业6家，干法刻蚀设备企业有10家，湿法腐蚀设备企业12家，热处理设备企业8家，CMP设备厂商仅有2家，离子注入设备厂商也仅有2家，计量检测设备厂商10家，仓储搬运设备4家。随着政策与资金支持，在本土晶圆新建对设备需求带动下，越来越多的设备公司有望发展壮大。
二、晶圆制造设备部分环节具备竞争力，其余环节已有份额突破
2.1光刻环节：本土已有初步突破，距国际水平仍有较大差距
2.1.1光刻机设备：封装/LED光刻机相对成熟，IC前道/面板光刻机仍有差距
IC前道晶圆制造为集成电路产业链的核心环节，晶圆制造包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、扩散、抛光、退火、检测等主要环节，其中光刻环节是其核心。光刻机是一种将预先设计好的芯片图形转印至硅片或者其他材质基底上的大型精密量产型加工制造设备。光刻机光刻或者曝光精度直接决定了整个半导体制造工艺的节点，其昂贵的价格也导致光刻机是整个半导体制造产线投资最主要的组成部分。
在实际的光刻工艺过程中，既要保证纳米级的曝光精度，同时也要保证高的产率以实现其足够的经济性，光刻机设备会十分复杂，其分系统和部件制造的工程实现难度极高。典型光刻机设备包括：超低像差投影物镜系统、高精度匀光曝光系统、精密镜像扫描或步进掩膜台系统、高速硅片传输系统、纳米级对准系统、精密调焦调平系统、大负载高精度高速工件台系统、亚纳米双频激光干涉位移测量系统、主动隔振系统、精密温度控制系统和分布式多级复杂整机控制系统。按照应用领域，可分为IC前道晶圆制造、IC后道先进封装、平板显示和高亮度LED等领域。其中，IC前后道晶圆制造同属于集成电路领域，不管是遵循摩尔定律还是超越摩尔，IC前道光刻设备分辨率以及IC后道先进封装技术的提升都依赖光刻精度。
IC晶圆前道制造光刻流程包括：先放置在掩膜板库里，通过掩膜传输系统放置在掩膜台，晶圆通过硅片传输系统传入工件台，调焦调平系统对硅片进行调焦调平，对准系统对硅片对准，然后工件台、掩膜台、曝光系统在整机控制系统的控制下完成整个晶圆的扫描或者步进式曝光，曝光完成后由硅片传输系统传出。
随着分辨率需求不断微缩，根据所使用的光源的改进，光刻机经历了5代产品的发展。光刻机主要指标为分辨率、套刻精度和产率，未来的发展趋势将主要围绕以上三个指标。照明波长不断变短、物镜的数值孔径不断变大，使得光刻机的分辨力能力不断提高，当前EUV分辨率达到13nm，通过多重曝光能够实现7nm工艺制造，并向5nm和3nm技术节点前进。同时，套刻精度随着分辨率不断提高，产率不断优化，使得芯片整体生产成本持续降低。
全球光刻机市场来看，ASML一家独大。其光刻机出货量占据全球70%以上份额，尤其在EUV光刻机、ArF浸没式光刻机领域基本上处于垄断地位；Canon和Nikon的光刻机出货量份额合计约30%，主要集中在平板显示领域，在Iline和KrF、ArF光刻机占据一定份额；而美国Ultratech主要是后道封装和LED封装光刻机为主，封装和LED光刻机的单台价值量相对晶圆前道、平板显示光刻机较低，竞争壁垒也相对较低。
ASML所生产的EUV光刻机能够满足5nm/7nm工艺制程。根据ASML年报披露，其年至年IC前道晶圆制造光刻机销售台数分别为台、台和台，在IC前道制造领域处于绝对垄断地位。年ASML交付26台EUV光刻机，远超18年的18台，预计年交付35台EUV光刻机，年则会达到45-50台的交付量，是年的两倍左右，单台售价超过1亿美金。
不同光刻领域布局看，ASML、Nikon、Canon以及大陆上海微电子四家企业具备晶圆前道能力。而在后道封装/LED光刻上，上海微电子、奥地利EVG、德国SUSS、美国Veeco、美国鲁道夫等有产品线覆盖，而本土除上海微外还有中电科48所、中电科45所等参与晶圆前道光刻机研发。本土其他与光刻相关厂商主要集中在掩膜对准、电子束曝光、激光直写等环节，包括影速光电、金盛微纳、新诺科技、合肥芯碁等。核心光刻机曝光系统部件的大陆涉及单位包括国望光学、长春国科精密光学、上海/长春光机所等，光刻双工件台大陆厂商有北京华卓精科，是继ASML后成为世界上第二家掌握双工件台核心技术的公司。
随着先进制程从10nm往5nm/3nm节点演进，逻辑芯片晶圆制造中光刻价值占比从25%提升至35%+，提升较明显。DRAM从1X往1A演进，也将带动光刻价值占比从24%提升至27%。设备端看，EUV和ArFi光刻机占比约8成，其中EUV光刻占比提升显著，国内厂商有望从ArF和KrF、I-Line光刻机等逐步切入。
2.1.2涂胶显影设备：整体国产化率不足5%，芯源微/盛美国内占据一定市场
光刻工艺流程为：脱水烘烤→旋转涂胶→软烘→曝光→曝光后烘烤→显影→坚膜烘烤→显影检查。各步骤如下：（1）旋转涂胶：通过旋转方式在硅片涂上液相光刻胶材料；（2）软烘：涂胶后，对硅片进行软烘，除去光刻胶中残余的溶剂，提高光刻胶的粘附性和均匀性；（3）曝光：使用紫外光照射，未受掩膜遮挡部分的光刻胶发生曝光反应，实现电路图从掩膜到硅片上的转移；（4）曝光后烘烤：以一定温度烘烤曝光后的硅片，目的是降低驻波效应的影响以及使化学反应更充分；（5）显影：使用化学显影液溶解由曝光造成的光刻胶可溶解区域，使可见图形出现在硅片，并区分需要刻蚀的区域和受光刻胶保护的区域；（6）坚膜：对显影后的光刻胶加热烘干，促使光刻胶与硅片粘着牢固，提高其强度；（7）显影检查：区分那些有很低可能性通过最终掩膜检验的晶圆，提供工艺性能和工艺控制数据及分拣出需要重做的晶圆。
涂胶显影设备是光刻工序中与光刻机配套使用的涂胶、烘烤及显影设备，包括涂胶机（又称涂布机、匀胶机）、喷胶机和显影机。在早期的集成电路和较低端的半导体制造工艺中，此类设备往往单独使用（OffLine）。随着集成电路制造工艺自动化程度及客户对产能要求的不断提升，在mm及以上的大型生产线上，此类设备一般都与光刻设备联机作业（InLine），组成配套的圆片处理与光刻生产线，与光刻机配合完成精细的光刻工艺流程。
按工艺环节不同，涂胶显影设备可分为前道涂胶显影设备和后道涂胶显影设备。涂胶显影设备完成晶圆的光刻胶涂覆、固化、显影、坚膜等工艺过程，直接影响到光刻工序细微曝光图案的形成，显影工艺的图形质量对后续蚀刻和离子注入等工艺中图形转移的结果也有着深刻的影响。按照工艺环节不同，涂胶显影设备可分为前道涂胶显影设备（晶圆加工）和后道涂胶显影设备（封装测试）。前道涂胶显影设备与光刻工艺相关，光刻工艺可分为g-line、i-lina、KrFi（沉浸式）、ArF、ArFi（沉浸式）和EUV等，ArF和KrF涂胶显影设备占比较高，例如长江存储产线招标以ArF和KrF为主。后道涂胶显影设备与封装形式有关，传统封装形式有SIP（单列直插）、DIP、SOT、TO等，先进封装有FC、WLP、2.5D和3D封装等。
涂胶显影机市场规模约23亿美元，EUV成为未来几年市场增长的主要驱动力。涂胶显影设备市场规模自年以来逐步增长，年达23亿美元（其中，中国大陆和台湾地区合计为9亿美元），同比增长28%，-年CAGR达11%。VLSI预计年涂胶显影设备市场规模将达到25亿美元，TEL预计年达到25亿美元。从工艺看，ArF和KrF占有涂胶显影设备市场约50%的份额，市场相对稳定，未来几年随着EUV工艺渗透，EUV涂胶显影设备将成为主要驱动力。
竞争格局方面，TEL在全球占有绝对主导，芯源微在国内占有小部分市场。从全球市场来看，TEL占有88%份额，其余厂商包括Screen（5%）和SEMES（6%）。而在中国市场，TEL市场份额更高达92%，其余厂商如Screen（1%）、CANON（2%）、芯源微（3%）和盛美（2%）等份较低（盛美可生产用于WLP的半导体涂层系统）。分工艺环节看，前道设备方面，TEL和Screen产品可覆盖所有制程，国内厂商尚未掌握28nm以下先进节点的ArFi沉浸式涂胶显影设备，产品在产能、平均故障时间、胶膜涂敷均匀度、显影精细度、温控热处理精密度、工艺适应性等方面较弱；后道设备方面，芯源微技术水平与国外厂商接近，产品在产能、平均故障时间、显影精细度、温控热处理精密度等方面持平，在胶膜涂敷均匀度方面部分弱于国外厂商。
2.1.3去胶设备：屹唐占据国内去胶机较大份额，芯源微/中电45所也在突破
去胶机：在半导体制造工艺中，光刻胶只是起到图形转移的媒介作用，在完成图形转移后，需要将光刻胶完全去除，以避免残留的光刻胶影响后续工艺质量。去胶机主要用于圆片刻蚀后其表面作为阻挡层的光刻胶的去除，适用于50-mm圆片的处理。
去胶分为干法去胶和湿法去胶。干法去胶主要采用等离子体，利用氧等离子活性单原子氧与光刻胶反应，生成易挥发物，达到去胶的目的。干法去胶适用于大部分工艺，去胶效率高、可靠性高、容易自动化，但是残留物容易导致表面缺陷。湿法去胶采用有机溶剂和无机溶剂，利用溶解或化学反应等方法去胶。湿法去胶不同溶剂有不同局限，一般作为干法去胶的补充，优点是工艺简单、去胶干净，缺点是去胶速度慢、去胶液成本高且污染环境。
屹唐半导体占有全球去胶机市场11%份额，国内市场自给率达81%。全球去胶机整体市场约5亿美金，占半导体设备市场约1%，主要供应商包括PSK、泛林半导体、Hitach、屹唐半导体、Ulvac等，前五大厂商占据97%的市场份额，市场竞争相对集中。从国内部分晶圆产线招标情况看，屹唐半导体在国内占主导地位，市占率达81%，国产化率较高，泛林半导体和Screen分别占17%和2%。此外，国内厂商芯源微和中电科45所也可生产去胶机。
2.2刻蚀环节：中微和北方华创具备竞争力，份额有望持续提升
刻蚀（Etch）是IC制造中相当重要的工艺，成本仅次于光刻（刻蚀20%，光刻30%），与光刻相联系的图形化处理。刻蚀，狭义上就是光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理，然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。刻蚀是用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程，其基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。
按照原理不同，刻蚀可分为干法和湿法两种，其中干法刻蚀工艺占比90%以上。干法刻蚀是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术，湿法刻蚀是将刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术，湿法刻蚀由于需要大量对人体和环境有害的腐蚀性化学试剂，逐步被干法刻蚀替代。
按被材料不同，刻蚀可分为硅刻蚀、介质刻蚀和金属刻蚀等，其市场占比分别为47%、48%和3%。介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀，如二氧化硅，接触孔和通孔结构的制作需要刻蚀介质，而具有高深宽比（窗口的深与宽的比值）的窗口刻蚀具有一定的挑战性。硅刻蚀应用于需要去除硅的场合，如刻蚀多晶硅晶体管栅和硅槽电容。金属刻蚀主要是在金属层上去掉铝合金复合层，制作出互连线。
根据等离子体产生和控制技术的不同，可分为电容耦合等离子体（CCP）刻蚀机和电感耦合等离子体（ICP）刻蚀机。CCP刻蚀利用电容耦合产生等离子体，一般用于介质刻蚀，涵盖逻辑芯片栅侧墙和硬掩膜刻蚀、中段的接触孔刻蚀、后段的镶嵌式和铝垫刻蚀、3DNAND的深槽、深孔和连线接触空的刻蚀等；而ICP刻蚀利用电感线圈耦合产生等离子体，一般用于硅刻蚀和金属刻蚀，涵盖硅浅沟槽，锗、多晶硅栅、金属栅、应变硅、金属导线、金属pad、镶嵌式刻蚀金属硬掩膜和多重成像。
随着集成电路制造线宽不断缩小、芯片结构3D化，互连层数增多，带动刻蚀和镀膜需求增多，从年之后，刻蚀设备在产线中价值占比显著提升。目前，全球刻蚀设备市场以介质刻蚀和硅刻蚀为主，分别占比合约48%和47%，而金属刻蚀仅3%，这与年后整个集成电路工艺从铝互连（刻蚀铝金属）转向铜互联（刻蚀介质）有关，金属刻蚀与介质刻蚀此消彼长。
先进制程及芯片微缩带动设备需求，刻蚀行业迎增量。受限于nm的浸没式光刻机限制，晶圆制造向7纳米、5纳米以及更先进的工艺发展，除了采用昂贵的EUV光刻机之外，14nm及以下的芯片制造很多都通过多重模板效应来实现制程微缩，刻蚀加工步骤增多。10nm制程是关键节点，相较于14nm，其刻蚀步骤为步，增加77%，到5nm制程刻蚀步骤将是14nm的2.5倍及以上。全球刻蚀设备市场规模目前约75亿美金，年有望增至亿美金左右，年复合增长率为11%，行业规模稳健增长。
全球范围看，刻蚀设备市场呈现三家独大局面，泛林半导体占据半壁江山。根据TEL，泛林半导体市场份额约55%，东京电子其次，市占率约20%，应用材料与东京电子相当，市占率约19%。分设备类型看，介质刻蚀设备领域全球巨头为东京电子，17年市占率52.4%，泛林位半导体居第二，17年市占率为40.1%，两家独大。介质刻蚀是国内厂商中微公司的优势领域，主要采用CCP刻蚀，其年全球市占率为2.5%，18年预计在5%左右。干法刻蚀设备方面，年泛林半导体市占率为47.7%，位居第一，东京电子为26.6%，位居第二，应用材料为18.7%，位居第三，中微半导体刻蚀业务整体市占率约0.6%。
整体来看，国内刻蚀机国产化率达到18%，中微公司和北方华创贡献较多。根据中芯国际、长江存储和合肥睿力的招标情况看，从中微采购的刻蚀机台数占整体刻蚀机台采购比例约15-20%，逼近东京电子和应用材料，进步明显。按材料分，国内介质刻蚀设备市场中，中微占有25%份额，国产化率在各类半导体设备中属于较高水平；而在硅刻蚀设备市场中，北方华创占有15%市场份额。
相比国际大厂，国产刻蚀设备品类还不够完整，针对不同工艺的刻蚀设备逐步验证和量产。中微国际大厂泛林半导体和应用材料可实现CCP和ICP、介质/硅/金属刻蚀、7nm及以上的全方位覆盖，中微公司和北方华创尚未实现全覆盖。中微介质刻蚀设备较强，已经量产，客户包括台积电、三星、中芯国际等国内外大厂，其用于多晶硅栅工艺的硅刻蚀设备正在验证中。北方华创在介质刻蚀和硅刻蚀设备均由布局，用于浅槽隔离的介质刻蚀设备已量产，硅刻蚀设备也已量产，金属刻蚀设备也有布局，拥有中芯国际、华虹、华力等国内一流客户。
2.3镀膜环节：国内厂商布局全面初具实力，PVD和MOCVD水平领先
薄膜生长是指采用物理或化学是物质附着于衬底材料表面的过程。根据工作原理的不同，薄膜沉积可分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和外延三大类。薄膜生长需要兼顾薄膜的性能和成本，生长速率、均匀性、薄膜应力控制、微粒杂质控制等均为薄膜生长工艺的关键指标。薄膜生长工艺广泛应用于逻辑电路、存储器件、LED、功率器件、平板显示、MEMS和先进封装等。
PVD可分为蒸镀和溅射两种。蒸镀分为热蒸镀和电子束蒸镀两种。PVD早期以热蒸镀为主，原理是在真空中热蒸发金属材料使其沉积到衬底表面，缺点是难以满足某些难熔金属和氧化物的需要，沉积速率较慢，合金比例难以控制，台阶覆盖不好，目前较少用于IC制程。而电子束蒸镀是指电子在电场加速下轰击阳极的蒸发材料，使之受热气化，沉积到衬底表面，具备薄膜均匀性好，台阶覆盖好，合金比例控制较好，产出较高等优点，主要用在一些中低阶的工艺产线。
随着晶圆尺寸增大，溅射技术逐步取代真空蒸镀，原理是利用磁场将高能粒子撞击高纯度靶材料原子，被撞击出的原子沉积到衬底表面。磁控溅射可提高等离子体密度，对靶材形成更多的溅射并降低衬底温度，可提高台阶覆盖率，非常好地控制合金比例，产出效率高，广泛应用于IC先进工艺的金属化制程。
3）外延：在单晶衬底上生长一层跟衬底具有相同晶格排列的单晶材料，外延层可以是同质外延层(Si/Si)，也可以是异质外延层(SiGe/Si或SiC/Si等)。外延工艺包括分子束外延（MBE）、气相外延（VPE）、液相外延、化学束外延、离子团束外延、低能离子束外延和金属有机化学气相沉积（MOCVD）等。
MOCVD是化合物半导体材料制备的关键设备。在MOCVD中，超纯气体被注入反应器中并精细计量以将非常薄的原子层沉积到半导体晶片上，形成材料和化合物半导体的外延。不同于传统的硅半导体，化合物半导体包含有III族和V族、II族和VI族、IV族、V和VI族元素，是目前化合物半导体制备的关键设备，应用于半导体器件、光学器件、气敏元件、超导薄膜材料、铁电/铁磁薄膜、高介电材料等多种薄膜材料。
薄膜生长设备市场稳定增长，整体市场规模约亿美元。CVD设备方面，根据Trendforce，年全球CVD设备市场规模约84亿美元，到年将增长至89亿美元。CVD下游需求如微电子元件、数据存储、太阳能产品、切割工具和医疗设备等，其中微电子元件和数据存储分别占比38%和24%。
PVD设备方面，按照Garter对CVD、PVD和外延设备产值的统计，测算PVD设备年市场规模约29亿美元，下游需求以微电子元件和数据存储为主，分别占比38%和23%，随着工艺节点往先进制程推进，带动金属互联层数增，对PVD需求也在增加。
外延设备方面，根据Yole，外延设备市场规模约9.4亿美元，预计年超过20亿美元，其中约70%为MOCVD设备，金属应用于大多数III-V化合物半导体外延，例如砷化镓和氮化镓器件。外延设备需求增长主要受LED和电源应用驱动，未来的增长动力主要为电源、激光器、MEMS、Mini/MicroLED和射频器件。
分设备看，等离子体CVD设备市场规模最大。根据Gartner，等离子体CVD设备市场规模最大，占比33%，溅射PVD、管式CVD、非管式CVD和ALD等设备占比分别为19%、12%、11%和11%。全球薄膜生长设备市场主要被AMAT、LAM和TEL等厂商主导。CVD设备方面，AMAT、LAM、TEL和日立国际电气四家厂商市占率达84%。PVD设备方面，应用材料遥遥领先，独占74%的市场份额。其他薄膜生长设备方面，应用材料和泛林半导体两家合计市占率达53%，国内厂商中微半导体占有7%的市场份额，主要生产MOCVD。
MOCVD设备市场规模在6-12亿美元之间，中国是最大的需求市场。根据高工LED，年至年中国MOCVD设备保有量从台增至台，年均复合增长18%；截止年，国内MOCVD保有量达8台。中国已成全球MOCVD设备最大的需求市场，设备保有量占全球比例已超40%，据此估计全球的MOCVD设备需求量在4台以上。根据Technavio，全球MOCVD市场CAGR将在年之前达14%，市场规模将从年的6.15亿美元增长至年的11.63亿美元，驱动力为LED显示背光和高功率器件。
美国Veeco、德国AIXTRON、日本NIPPONSanso和NissinElectric是起步较早的MOCVD设备供应商，由于日本对MOCVD设备实行出口限制政策，全球市场基本被AIXTRON和Veeco垄断，其市占率分别为46%和27%，中微公司也占有24%市占率，上升势头显著，其他涉足MOCVD设备的企业还有中晟光电等。
薄膜沉积设备国产化率整体较低，PVD设备较CVD设备国产化率高。以长江存储30k产能产线招标为例，CVD设备方面国产化率很低，仅沈阳拓荆中标3台PECVD，占比4%；PVD设备方面，北方华创中标阻挡层PVD3台，占比18%，，中标铝垫PVD3台，占比%。而从华力集成、华虹无锡厂和积塔半导体产线的设备招标情况看，薄膜沉积设备的国产化率分别为6%、16%和33%。整体来看，CVD设备的国产化率约为2%-5%，PVD设备的国产化率约为10%-15%，国产化率仍比较低。
国内厂商中，已有中微半导体、北方华创、沈阳拓荆和中晟光电等在细分领域可实现国产替代。（略）
2.4热处理环节：12寸产线国产化率较低，6-8寸线基本可实现自给
在集成电路制造工艺中，扩散工艺是向硅材料掺杂的传统方法，工艺简单，扩散快，但浓度分布控制困难；另一种方法是通过离子注入工艺将杂质离子注入圆片表层区域进行掺杂，重复性较好，可选择杂质种类多，掺杂剂量控制准确，但设备昂贵，存在注入损伤。两种方法各有利弊，有各自应用场景。
1）扩散工艺：是向硅材料中引入杂质的传统方法，用于控制圆片衬底中主要载流子的类型、浓度和分布区域，进而控制衬底的导电性和导电类型。传统的扩散设备主要为卧式扩散炉和立式扩散炉。与离子注入工艺（低温工艺）不同，扩散工艺为高温工艺（热处理工艺），优点是扩散设备简单、设备成本低、扩散速率快、掺杂浓度高等；缺点是扩散温度高，扩散浓度分布控制困难，难以实现选择性扩散。卧式扩散炉：是一种大量用于直径小于mm的集成电路扩散工艺的热处理设备，特点是加热炉体、反应管及承载晶圆的石英舟均成水平放置。优点是片间均匀性较好，广泛应用于分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金等工艺；缺点是不能精确控制掺杂浓度的分布，因而直径mm以上晶圆的扩散工艺逐步被离子注入机取代，但仍少量用于重掺杂工艺。卧式扩散炉可装备1-5个工艺炉管，炉管越多，产能越大，超净间的利用效率越高。
立式扩散炉：是一种用于直径mm和mm的集成电路扩散工艺的热处理设备，特点是加热炉体、反应管及承载晶圆的石英舟均成垂直放置。优点是片内均匀性好、自动化程度高、系统性能稳定，可满足大规模集成电路生产线的需求，也常用于电力电子（如IGBT）领域。立式扩散炉的核心技术主要集中在高精度温度场控制、颗粒控制、微环境微氧控制、系统自动化控制、先进工艺控制及工厂自动化等，其技术指标与卧式扩散炉差别不大。
2）退火工艺及退火炉：用于氧化、扩散、外延、离子注入、蒸发电极等工艺完成后特定的退火热处理，主要为了消除晶格缺陷、晶格损伤、除氧/杂质、清洗表面吸附物质、改善表面粗糙度等。退火可分为快速退火、激光退火和传统炉式退火。传统的管式退火炉应用于小尺寸（直径mm）晶圆，立式退火炉和单片退火炉用于大尺寸（直径≥mm）晶圆。离子注入后的退火往往使用快速热处理设备进行快速退火。
快速热处理（RTP）：对离子注入后的晶圆进行快速热退火（RTP），即在非常短的时间内将整个晶圆加热至某一温度（-0℃）。对比管式退火炉，具有热预算小、掺杂区域中杂质运动范围小、沾污小合加工时间短等优点，可采用灯退火、激光退火等能量源，广泛应用于直径mm的高端集成电路制造工艺中。RTP设备主要厂商由应用材料、Axcelis、Mattson和ASM等公司垄断，市占率合计约90%。
3）氧化工艺及氧化炉：是将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂氛围中高温热处理，在硅片表面发生化学反应形成氧化膜，是应用最广泛的IC基础工艺之一。氧化膜的用途广泛，可作为离子注入的阻挡层及注入穿透层（损伤缓冲层）、表面钝化、绝缘栅材料以及器件保护层、隔离层、器件结构的介质层等。氧化设备包括氧化炉和高温氧化炉，高温氧化炉由于安全和高压系统污染等问题，应用在逐步减少。
在晶圆直径小于mm的IC制造邻域，国内扩散设备（卧式扩散炉）基本自给自足，相关厂商包括北方华创、中电科48所等；而直径mm的集成电路制造邻域，立式扩散炉/氧化炉设备依赖进口，主要厂商有东京电子、日立国际等，国内仅北方华创可以小批量提供立式扩散炉/退火炉/氧化炉/合金炉。
2.5离子注入环节：光伏离子注入具备优势，IC领域亟待发力
离子注入机是极大规模集成电路制造工艺中最主要的掺杂设备。与传统热掺杂工艺相比，离子注入工艺具有剂量均匀性与重复性较好，横向扩散较小的优点，并且它克服了热掺杂工艺的诸多限制，可以满足浅结、低温和精确控制等要求，提高了集成电路掺杂工艺的质量，降低了成本和功耗。
离子注入工艺是集成电路制造的主要工艺之一。它是指将离子束加速到一定能量（一般在keV到MeV之间），然后注入固体材料表层内，以改变材料表层物理性质的工艺。在集成电路工艺中，固体材料通常是硅，而注入的杂质离子通常是硼离子、磷离子、砷离子、铟离子和锗离子等。注入的离子可以改变固体材料表层电导率或形成PN结，当集成电路的特征尺寸缩小到亚微米后，离子注入工艺得到了广泛应用。
按照电流大小或离子能量不同，离子注入机可分为中低电流离子注入机、大电流离子注入机和高能离子注入机。中低电流离子注入机离子束电流小于10mA，束流能量小于keV，适用于穿通注入；大电流离子注入机离子束电流在10mA-25mA之间，束流能量小于keV，适用于超浅源漏区注入；高能离子注入机束流能量在keV至几个MeV，适用于沟槽或厚氧化层注入，形成倒掺杂阱和埋层。大电流离子注入机较为普遍，市场占比约61%，其次为中低电流离子注入机（20%）和高能离子注入机（18%）。
存储器（先进制程）和成熟工艺是离子注入使用的两大主要领域。存储器尤其是DRAM需要大量离子注入步骤，占据约44%离子注入设备需求，其中NAND需要37次离子注入步骤，而DRAM需要55次离子注入环节。而成熟制程（28纳米以上）的产品也占据41%的离子注入设备需求，尤其是8寸晶圆线相关的CIS、MEMS、模拟、功率、MCU等产品，壁垒相对稍低，而且国内功率/模拟/CIS等芯片厂商颇具实力，未来随着芯片设计和制造份额提升，以上领域是离子注入国产配套机会最为确定的领域。
美国Eaton公司和Varian公司曾是全球最大的离子注入机制造企业。2年，Axcelis公司从Eaton剥离出来独立上市；年，应用材料耗资49亿美元收购了Varian公司。Axcelis近年市场份额逐步提升，主要与其不断开拓产品线，并且加码DRAM等存储环节有关。我们看好本土特色工艺产线、成熟制程产线、存储产线上，本土离子注入机厂商的切入机会。
离子注入机市场规模约15亿美元，全球市场主要被AMAT和Axcelis两家占据，合计份额达88%。年全球离子注入机市场规模达到约15亿美元，同比增长12%，-年保持两位数高增长。竞争格局方面，美国的应用材料公司拥有70%的市场占有率，美国Axcelis拥有约18%的市场份额，其市占率逐年提升，向应用材料靠近。日本的住友重机械也有离子注入机，工艺节点为20-22nm，占有8%份额。
产线上低能大束流离子注入机占有较高比重，其行业高度集中。由于芯片制程微缩化，浅层掺杂需求凸显，低能大束流设备成为主流，占比约61%。例如，一条NANDFlash产线上，约有37台离子注入机，其中10台高能量，20台大束流，7台中束流；一条DRAM产线上，约需要55台离子注入机，其中3台高能量，40台大束流，12台中束流；一条逻辑芯片产线上，约需要30-40台离子注入机，其中约25-30台大束流，5-10台中束流。大束流离子注入机主要由三家龙头企业掌控。应用材料收购Varian公司成为龙头，市占率达40%；其次是Axcelis，市占率达32%；第三是AIBT，市占率达25%。前三家企业包揽了97%以上的市场份额，行业高度集中。
从国内晶圆厂线的招标情况看，应用材料和Axcelis等仍占据主导，国产品牌渗透率较低。在国内膜逻辑产线招标中，离子注入机以应用材料、Axcelis和住友为主，国内仅中科信中标，占比1%。而在长江存储招标信息中，AMAT和Axcelis占据离子注入机所有份额，国内没有厂商中标。国产设备中，北京中科信和凯世通均有离子注入机产品，工艺制程与国际大厂仍有差距。
2.6CMP环节：CMP设备市场头部集中趋势明显，国产CMP设备有所突破
化学机械抛光（CMP）工艺通过化学腐蚀和机械研磨的协同作用，细微地去除硅片表面材料，达到改善硅片表面形貌质量，提高硅片表面平整度，是目前唯一可同时实现全局平坦化和局部平坦化的技术。CMP设备可分为多片单面抛光机和多片双面抛光机两种。硅片制造商根据用户需求的不同，将直径小于mm的硅片分为单面抛光机和双面抛光机两种。由于化学机械抛光是一道加工效率低、加工成本较高的工艺过程，所以直径小于mm的单面抛光片一般是在研磨片基础上对硅片的一个面抛光后形成的产品。制造工艺上一般采用多片单面抛光机加工，即在一个抛光台上采用多抛光头同时抛光，以提高抛光效率，降低生产成本。直径mm的硅片主要为双面抛光片，一般采用双面抛光和单面抛光组合工艺。
随着晶圆制程工艺发展，所需CMP次数增多，CMP设备和CMP材料的需求也大幅提升。以存储器为例，3DNAND的平均CMP次数约等于2DNAND的两倍，其中针对非钨材料的CMP次数超过60%（集成电路中用大量的金属钨作为导线以传递电信号，这些金属钨需要抛光处理）。而在晶圆制造的整个环节中，随着工艺制程从nm微缩到7nm，CMP次数合计从8次增加到30次。
全球CMP设备主要由美国应用材料和日本荏原主导。年全球CMP设备市场规模约18.42亿美元，约占晶圆制造设备4%的份额，其中大陆CMP设备市场规模达4.59亿美元，但90%的高端CMP设备均依赖于进口。根据Gartner，年，CMP设备的供应商主要有应用材料、日本Ebara（荏原）和东京精密。年应用材料CMP设备的销售额为12.45亿美元，市占率71%，荏原销售额为4.67亿美元，市占率27%。
CMP设备市场竞争向头部集中趋势明显，国产CMP设备有所突破。在CMP设备市场竞争激烈,CMP设备厂商由年的20家逐渐集中在年的两家（应用材料和荏原），且CMP设备最大的供应商美国应材的市场份额依然呈现逐年递增的态势。国内目前主要的CMP设备供应商为中电科和华海清科，在长江存储最新的30k产能生产线设备招标中，华海清科在硅、二氧化硅材料CMP设备中标多台，国产化率分别达到33%和33%，而铜和钨CMP设备无国内厂商中标。
2.7清洗环节：盛美/北方华创/至纯等多厂商布局，国产替代机会较大
清洗：清洗分干法清洗和湿法清洗，这里讨论湿法清洗。湿法清洗是指针对不同的工艺需求，采用特定的化学药液和去离子水，对晶圆表面进行无损伤清洗，以去除集成电路制造过程中的颗粒、自然氧化层、有机物、金属污染、牺牲层、抛光残留物等物质。清洗设备主要为槽式晶圆清洗机和单片清洗机。
晶圆清洗是晶圆制造中频率最高的工艺，占比达33%，一个流程中需要多次清洗。根据盛美半导体，一个完整的工艺流程包括：CMP→清洗→涂胶→光刻→刻蚀→清洗→沉积→清洗→离子注入→清洗→CMP，该流程往往循环多次，清洗重复达次。相比于干法清洗，湿法清洗更加高效，90%的清洗为湿法清洗。
随着芯片制程不断萎缩，产线对清洗次数和清洗效果的要求不断提升。在过去的25年里，芯片制程每提升一个节点，清洗步骤增加15%，同时裸片的良率要求持续提升。根据盛美半导体，一条10万片/月的DRAM产线，良率提升1%可为厂商每年提高0-万美元的利润。
槽式晶圆清洗机：可同时对多盒晶圆进行清洗，可以做到晶圆干进干出。28nm及更先进的湿法清洗对晶圆表面小颗粒的数量及刻蚀均匀性的要求越来越高，槽式晶圆清洗机由于槽体内部化学药液的差异性、干燥方式，以及与晶圆接触点过多，导致无法满足先进支撑的工艺需求，其在整个清洗流程中占约20%的步骤。目前，槽式晶圆清洗机主要由日本Screen、东京电子和JET提供，合计约占75%的市场份额，单台售价-万，高端品牌如如DNS和TEL的可达-万美元；韩国Semes和Kctech也可提供此类设备，但主要供给韩国；国内提供该设备的有北方华创和至纯科技。
单片清洗设备：在颗粒大小及数量、速度及均一性、金属污染控制、表面粗糙度等方面优于槽式晶圆清洗机，是28nm一下先进制程晶圆的主要清洗设备，应用于80%的清洗步骤。单片清洗机可分为两类：第一类为单片清洗机，其清洗目标物包括颗粒、有机物、自然氧化层、金属杂质等污染物；第二类为单晶圆刷洗机，其主要用于去除晶圆表面颗粒。从价格看，8腔设备-万美金。12腔设备在-万美金。目前，单片清洗设备主要由日本Screen、东京电子和美国泛林半导体提供，合计占70%以上的市场份额，国内有盛美半导体、北方华创和至纯科技。
清洗设备市场规模约31亿美元，日系厂商占主导。从市场空间看，根据盛美半导体和TMR的数据，年清洗设备市场规模约31亿美元，预计年可达43亿美元，-年CAGR=6.8%。从市场竞争看，全球晶圆清洗设备市场主要由Screen（DNS）、TEL、KLA、泛林等厂商主导，前三名市占率分别为54%、23%和10%。根据Gartner，Screen是清洗设备的龙头厂商，在单片清洗设备市场，Screen市占率高达55%，自动清洗台市场，Screen市占率50%以上，洗刷机市场，Screen市占率高达60%以上。
国内厂商方面，盛美半导体、北方华创和至纯科技可生产槽式晶圆清洗机和单片清洗机。盛美半导体处于领先地位，生产单片清洗机，在国内有比较深厚客户基础；芯源微侧重单片清洗机，北方华创和至纯科技槽式和单片均有布局，三者均已获得国内大客户订单，营收规模尚小。（略）
2.8过程控制环节：国产化率相对较低，本土具备关键尺寸膜厚测量能力
过程控制设备是应用于工艺过程中的测量类设备和缺陷检查类设备的统称。在芯片生产过程中，过程控制设备要对经过每一道工艺的晶圆进行无损的定量测量和检查，以保证工艺的关键物理参数（如薄膜厚度、电阻、掺杂浓度、线宽、沟/孔深度、侧壁角、缺陷等）满足工艺指标，发现可能出现的“致命”缺陷并对其进行分类，剔除不合格的晶圆，避免后续工艺的浪费。过程控制设备是保证芯片生产线快速进入量产阶段并获取稳定的高成品率和高经济效益关键设备。随着工艺节点的推进和工艺的复杂化，越来越多的过程控制设备需要穿插在工艺流程中间，以提升芯片的成品率。
过程检测市场与晶圆制造市场景气度有较强的关联，因为过程控制设备是晶圆制造环节必要设备。根据科磊的数据，晶圆制造市场规模在-年持续增长，年有所萎缩。相应地，过程控制市场规模-年持续增长，年有所萎缩，市场规模约50亿美元。根据VLSI，年过程控制设备市场规模达58亿美元，约占半导体设备整体市场的10%，同比年下滑1.5%。
过程控制设备中，市场占比较大的有图形晶圆光学检测设备（32%）、掩膜检查设备（13%）、薄膜测量设备（12%）和关键尺寸扫描电子显微镜（10%），合计占比67%。竞争格局看，科磊（KLA）是过程控制设备市场的绝对龙头，其在膜厚测量、套刻误差测量、OCD（光学关键尺寸）测量、无图案检测、有图案检测和掩膜版检测等细分均有最高市占率，此外，Nova、ASML、Nanomerics和AMAT也占有一定市场。
目前国内先进晶圆生产线的过程控制设备仍以国际厂商产品为主，国内厂商获得的订单仍较少，整体国产化率还很低。以长江存储30k产能产线招标为例，检测设备方面，中科飞测中标5台表面形貌检测设备，占比%；测量设备方面，上海睿励中标2台膜厚量测设备，占比7.7%，精测半导体中标3台集成式膜厚关键尺寸量测设备，占比10%。（略）
三、IC封装设备国产化相对成熟，测试分选环节正加速突破
3.1封装设备：国内封装设备从传统往高端突破，全环节配套能力需努力
IC封装可分为四级，通常的电子封装是指零级和一级封装。IC封装是利用膜技术及微细加工技术，将芯片及其他要素在框架或基板上布置、粘贴固定及连接，引出接线端子并通过可塑性绝缘介质灌封固定，构成整体结构的工艺。一般地，封装可分为四个级别，通常的电子封装指的是零级和一级封装：
1）零级封装（Waferlevel）：晶圆级封装，采用检测、减薄、划片等工艺，主要涉及的封装设备有晶圆探针台、晶圆减薄机、激光切割机、砂轮等；
2）一级封装（Chiplevel）：单晶片和多晶片组装，采用互连和封装等工艺，传统封装主要涉及的封装设备有黏片机、引线键合机、芯片倒装机、塑封机、切筋成型机、引线电镀机和激光打标机等；先进封装如WLCSP等，还需使用封装用光刻机、凸点制造设备、植球机和金属沉积设备等；
3）二级封装（Boardlevel，PCB级封装）和三级封装（Systemlevel，整机组装）：主要有通孔插装技术（THT）和表面贴装技术（SMT），涉及的设备有点胶机、回流炉、贴片机、封焊设备、清洗机、自动光学检测设备等；
按技术发展水平分，IC封装可分为传统封装和先进封装，先进封装会用到一部分前道设备（晶圆制造设备）。先进封装技术与传统封装技术可以按是否焊线来区分，先进封装技术包括倒装芯片封装（FC）、扇出型封装（Fan-out）、晶圆级封装（WLP）、系统级封装（SiP）和三维（3D）封装等非焊线形式，在提升芯片性能方面展现巨大优势。传统封装工艺大致分为背面减薄、晶圆切割、贴片、引线键合、模塑、电镀、切筋/成型等工艺，用到减薄机、划片机、焊线机、贴片机、倒装机和回流炉等，而先进封装还会用到光刻、刻蚀、电镀、PVD、CVD等前道设备。
封装测试设备市场规模较晶圆制造设备小，年合计约78亿美元。全球半导体设备市场中，封装设备市场较小，封装设备约占6%，测试设备约占9%；而在中国半导体设备市场中，封装设备约占7%，测试设备约占10%。根据SEMI，-年全球封装设备市场规模年均增长6.9%，年全球封装设备市场规模达到40亿美元，年，收到贸易冲突和下游需求不景气的影响，全球封装设备市场规模下滑26.58%至29亿美元，预计年回暖增长至32亿美元。
半导体封装设备种类繁多，日系、欧美厂商主导市场。封装设备多达十几种，主要有黏片机、划片机、键合机、减薄机等，其中键合机占比最大达31%，其次为黏片机，占比18%，划片机占比15%。各类封装设备市场呈寡头垄断格局，如日本Disco垄断了全球80%以上的封装关键设备减薄机和划片机市场，其他厂商还包括ASMPacific、KS、Besi等。
国内封装设备整体上处于低端，在高端封装工艺中应用很少，个别机型依靠定制化需求打入市场，尚未形成批量生产带动高端研发的良性循环，主要原因在于：1）核心零部件“卡脖子”，如气浮主轴限制了高端减薄机和划片机的发展；2）设备研发投入高，设备试错成本高，难以形成市场反哺研发；3）国产封装设备可靠性相对较差，客户不接受国产设备，与第2点形成恶性循环；4）高端技术人才和团队匮乏。
国内产业高度分散，未出现代表性的企业。根据中国半导体行业协会封装分会统计，年封装设备与磨具行业销量达台（套），实现销售收入17.17亿元，年产能达台（套），表中12家厂商销量占比53.8%，收入占比62.5%，行业高度分散，尚未出现代表性的龙头企业。
从国内封装设备的研究和发展情况来看，本土产品可满足LQFN、QFP、IGBT、RFID、WLP等封装工艺的需求，部分设备如软焊料装片机和测试分选机达国际先进水平，打入国内封装厂供应链。
先进封装设备国产化率正逐步提高，传统封装设备国产化率较低。根据中国电子专用设备工业协会统计，目前12英寸晶圆先进封装、测试生产线设备中，已有17种实现高度国产化，国产化率可达70%。封装用光刻机，倒装、刻蚀、PVD、清洗、显影、匀胶等设备均已满足国内先进封装需求，部分实现批量销售。先进封装用前道设备国产率较高，光刻机、刻蚀机、植球机等超过50%，但传统封装设备国产化率整体不超过10%，主要设备如划片机和键合机等仍然严重依赖进口，传统封装设备是被忽视环节，亟需支持。
分设备来看：
1）键合机：键合机主要包括临时键合/解键合机、晶圆键合机和引线键合机。临时键合/解键合机主要功能为将圆片临时键合至刚性承载衬底上，以便进行减薄。晶圆键合机主要功能是将圆片互连，并使其达到一定的界面键合强度。临时键合/解键合机和晶圆键合机的主要厂商为奥地利EVG和德国SUSS，国内则有深圳创异佳、苏州美图和上海微电子装备。
引线键合机是芯片封装互连核心设备，关键参数为键合精度、工作台定位精度、键合速度、键合间距、焊线直径、每小时产出（UPH）等。目前全自动键合机主要为KS和ESEC两家主导，ASM、SHIKAWA和KAIJO等公司紧随其后，其他种类键合机厂商主要有中电科、大族激光、北京创世杰科技、深圳开玖自动化等，国产键合机与国际技术差距仍然较大。中电科Octopus系列晶圆键合机在3D封装、WLPFan-out技术、多芯片堆叠技术及Panel级Fan-out技术等先进封装工艺应用，已批量向国内龙头封装厂提供。
2）贴片机（黏片机）：主要功能是将芯片安装固定在封装基板或外壳上。国际上贴片机型涵盖mm、mm和mm晶圆，主流为mm，其关键技术是整机运动控制、芯片拾放和图像识别。对于芯片拾放，要求速度快、精度高。黏片机的主要厂商包括Besi、ASM、ECSC、Hoson等厂商，国内厂商主要有大连佳峰自动化、上海螣芯电子等，其定位精度、生产效率和适用芯片尺寸与国际厂商产品仍有差距。
3）划片机（切割机）：分为砂轮划片机和激光划片机，主要功能为利用砂轮/激光对晶圆等被加工物进行切割或开槽。砂轮划片机用于IC、LED、太阳能电池、电阻等，主要国际厂商有日本Disco、东京精密、日本OKAMOTO、以色列Camtek等，国内有北京中科电、盛美半导体、上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克等。激光划片机精度、效率更高，用于切割晶圆、蓝宝石晶圆、MEMS、薄膜太阳能电池等，主要国际厂商有日本Disco、美国JPSA、瑞士Synova等，国内厂商包括中电科45所、北京科创源光电、沈阳仪器仪表工艺研究所、西北机器、汇盛电子、兰州兰新华工激光、大族激光等。
以中电科为代表的的国内厂商，晶圆划片机取得了一定突破。以国产12英寸晶圆划片机为例，12英寸划片机具有多片切割、效率高、精度高、节约人力成本等特点，国内封装企业迫切需要便宜的12英寸晶圆划片机。中电科在国家“02专项”的支持下，从年投入研发12英寸划片机，突破双轴结构工作台桥接技术、大直径薄晶圆传输技术、高刚度气浮主轴技术以及刀痕识别分析系统设计等关键技术。年底在苏州晶方完成工艺验证，经过年一年的技术积累，在年取得重要技术突破和市场突破，实现批量化生产，签订合同金额过千万元。
3.2测试探针分选设备：长川科技/华峰测控逐渐突破，高端产品正大力布局（略）
集成电路芯片的生产主要分为IC设计、IC前道制造和IC后道封装测试，检测贯穿生产流程的始终。集成电路检测根据工艺所处的环节可以分为设计验证、前道量检测和后道检测。设计验证用于IC设计阶段，前道量检测贯穿晶圆制造过程始终，后道检测主要运用于晶圆制造之后、IC封装环节内。
测试机在测试设备中占主要市场，其中SoC测试机占比最大。测试机按应用可分为存储器测试机（包括DRAM和NAND等非易失性存储器）和非存储器测试机（包括SoC、数字芯片、模拟/混合电路芯片），从测试设备市场看，测试机占比最大，合计64%以上，其中SoC测试机占主导，分选机和探针台分别占16%和15%。
从市场空间看，测试机市场快速成长，年达37亿美元。根据VLSI，年全球测试机市场规模达37亿美元，同比增长25.5%。爱德万预计年存储器测试机将成为高增长点，存储器测试机市场将增长20%，非存储器测试设备市场增长5%，测算年全球测试机市场规模达39.5亿美元。随着封测产业开始新一轮景气周期，测试设备进入上升周期。国内模拟测试机市场规模为4.3亿元，国内SoC类测试机市场规模约为8.5亿元，约为模拟测试机市场2倍，本土企业有望从模数混合逐渐向SoC测试机突破。
从竞争格局看，测试机市场由国际厂商主导。国际厂商如日本爱德万、美国泰瑞达、科利登和科休等占主导地位，合计市占率可达75%。各家厂商侧重不同，泰瑞达在SoC测试机领域具有绝对优势，市占率接近50%，能够提供模拟、混合信号、存储器及超大规模集成电路测试；爱德万侧重存储器测试机，其存储器测试机市占率达60%，SoC测试机市占率达35%；科利登和科休则布局测试机和分选机。
国内厂商在模拟/混合电路测试和分立器件测试领域可实现进口替代，国产化率较高，但在存储器和SoC测试机邻域实力薄弱。其中华峰测控、长川科技和宏测半导体等模拟/混合电路测试机年出货量接近台，占国内模拟测试机市场份额的85%，联动科技、宏邦电子分立器件测试机国内市场份额超过90%。而在SoC和存储器邻域，本土企业还尚未形成成熟的产品和市场突破。华峰测控正计划进入SoC测试机市场，其募投项目达产后可实现套SoC测试机的产能；长川科技聚焦于模拟/混合电路和大功率测试机；而精测电子和华兴源创则深耕面板检测设备。（略）
考虑到产业转移背景下，本土设备需求增速将显著高于全球，根据测算，我们预计探针台大陆市场规模将从18年10.8亿元增长至年18亿元，CAGR接近30%，而分选机大陆市场规模有望从18年11.5亿元增长至年22.2亿元，CAGR约40%。
国产替代为本土厂商带来良机。国内测试设备制造龙头自年以来实现了年复合超过50%的快速增长，这种增长主要受益于国产替代，但目前国内90%以上市场份额仍被海外公司占据。测试设备中，探针台精度要求在1微米级别，因此技术壁垒高，市场被日本东京电子和东京精密垄断，分选机则一定程度上实现了国产替代，长川科技在国内市场份额约12%。在国家政策支持本土半导体公司发展的大背景下，国产替代正在加速推进且空间十分广阔，当前是切入测试设备领域的黄金时期。
探针台国产自给率几乎为0，本土厂商处于市场导入阶段。国内主要有三家：中电45所曾一度在国内市占率达到67%，但因技术劣势，市占率被压缩；长川科技已研发8英寸和12英寸探针台，8英寸已开始发货；深圳矽电可量产探针台。分选机方面，本土厂商国内市占率约12%，国内厂商有一定突破。本土分选机企业主要有长川科技（重力式和平移式）、华兴源创（平移式、转塔式）、金海通（平移式）、上海中艺（重力式）等。其中，长川科技已通过长电科技的验证，实现了批量销售，华兴源创实现了小批量销售。（略）
四、硅片设备在6-8寸具备自给能力，12寸大硅片建设带动配套机会
4.1硅片生长加工设备：长晶炉8寸往12寸突破，研磨抛光设备国产化较低
硅片制造设备将纯净的多晶硅材料制造成一定直径和长度的硅单晶棒，然后将硅单晶棒经过一系列的机械加工、化学处理等工序，制造成具有一定几何精度要求的硅片或外延片，为集成电路制造提供所需硅衬底。硅片制备的一般流程为：晶体生长→滚磨/整形→切片→退火→倒角→研磨→刻蚀→抛光→清洗→检测，涉及众多专用设备，其中单晶炉、抛光机和检测设备是核心设备，其投资额分别占设备投资的25%、25%和15%。
晶体生长工艺主要有直拉法和区熔法，对应设备为直拉单晶炉和区熔单晶炉。直拉法是目前主要的晶体生长工艺，目前85%以上的单晶硅通过直拉法生长。热场系统是直拉单晶炉硅单晶成晶的最重要条件之一，热场的温度直接影响硅单晶直拉过程和成品单晶的质量，因而热场的结构和效能是直拉单晶炉的核心技术之一。直拉单晶炉目前的供应商国际上有美国LintonCrystal、日本菲洛泰克和德国PVATePla，国内主要有西安理工晶体科技、晶盛机电、京运通、七星华创等。
区熔法生产的硅单晶纯度较高，但直径较小、工艺成本较高，目前能制备的单晶棒直径最大为mm，主要用于电力电子期间、光敏二极管、射频探测器和红外探测器等，供应商国际上有德国PVATePla，国内有西安理工晶体科技、晶盛机电、京运通。
1）单晶炉市场规模约30亿，国产化率较高，可达77%。国内8英寸单晶炉已逐步开始实现国产化替代，12寸单晶炉开始小批量生产（国内仅晶盛机电和南京晶能）。代表厂商晶盛机电8英寸单晶炉已产业化，12寸单晶炉小批量生产，此外还布局硅片制造其他专用设备，成功研发6-12英寸晶体滚圆机、截断机、双面研磨机及6-8英寸的全自动硅片抛光机，已逐步批量销售。
2）抛光机市场规模约20亿，目前国产化率几乎为0。国内抛光机采购依赖日本Speedfam、日本Fujikoshi、美国PRHoffman、德国Lapmaster等，国内厂商如晶盛机电成功研发6-8英寸抛光机，中电科、苏州赫瑞特电子、湖南宇晶机器等也有生产。
3）检测设备市场空间巨大，依赖进口，国产化空间较大。检测环节设备与前道测试/过程控制设备贯穿于芯片制造环节，检测设备在前述章节论述。
晶盛机电：布局硅片环节，包括长晶设备、切片设备、加工设备等。7年研制出国内首台全自动直拉式单晶炉；9-年承担了02专项中“mm硅单晶直拉生长装备的开发”和“8英寸区熔硅单晶炉国产化设备研制”两个项目；年实现半导体级单晶硅棒的研制，次年成功研制区熔单晶炉；年区熔单晶炉商业化。目前，晶盛机电已成长为国内单晶炉研制的龙头企业，产品应用于光伏、集成电路、LED等，客户包括有研半导体、郑州合晶、金瑞泓、天津环欧、中环、宜昌南玻、包头晶澳等，其中中环为第一大客户。
大硅片单晶炉国内供应商稀少，晶盛机电可供应大尺寸硅片单晶炉，业务布局延伸至磨切抛光等设备。国内仅少数半导体设备厂商能供应单晶炉，仅限于6-10英寸小硅片，切大硅片均匀性和缺陷密度等关键指标达不到客户要求。晶盛机电单晶炉可制备6-18英寸硅片，满足下游厂商需求。此外，晶盛机电成功研发了6-12英寸晶体滚圆机、截断机、双面研磨机及6-8英寸的全自动硅片抛光机，已逐步批量销售，出货体量和营收规模相对于晶体生长设备还比较小。
晶体硅生长设备出货和营收年年攀升，毛利维持在高水平。收入方面，晶盛机电晶体硅生长设备，年实现晶体硅生长设备销售台，收入19.40亿元，同比增长23.4%。毛利方面，晶盛机电毛利率保持在40%-50%的水平，整体稳健。未来随着国产大硅片项目陆续推进，带动晶盛相关硅片设备营收增长。
全球对12寸大硅片需求强劲，长期维持供需偏紧态势。而硅片产能和份额主要被日本信越（28%）、日本SUMCO（25%）、台湾环球晶（17%）、德国Siltronic（15%）和韩国LGSiltron（9%）占据，合计94%的份额，而12英寸大硅片前五家合计份额高达98%，其他硅片厂商包括法国Soitec、上海硅产业、北京有研、浙江金瑞泓等。硅片尺寸看，12寸占比63%，8寸占比27%，6寸占比10%；下游应用领域看，12寸硅片以先进逻辑芯片、存储芯片为主，而8寸硅片使用中，23%用于模拟器件，21%用于MOS管，17%用于光电器件，16%用于分立器件。全球硅片市场规模在百亿美金，本土半导体晶圆线产能建设力度较大，带动对大硅片及国产化的需求，硅片相关设备国产化空间巨大。
年国内对12寸大硅片需求预计为万片，对8寸硅片需求预计为96.5万片，本土规划的12寸和8寸硅片产线若满产，可完全覆盖国内市场对硅片需求。目前，国内规划中的12寸大硅片合计：万片，包括：新昇60万片，金瑞泓40万片，中环领先52万片，奕斯伟50万片，宁夏银和20万片，郑州合晶20万片，有研德州30万片，杭州中芯20万片，超硅85万片、中晶嘉兴万片等。国内规划中的8寸大硅片合计：万片，包括：超硅50万片，中环领先万片，金瑞泓52万片，宁夏银和50万片，郑州合晶20万片，有研德州23万片，杭州中芯35万片。
目前规划硅片项目总投资额在0亿，其中设备相关投资约1亿元，如果按照4-5年的投资计划来看，预计年均设备需求在亿元左右。具体看：硅片制造设备—单晶炉56亿元；整型设备—滚轮截断机25亿元，切片机11亿元，磨片机+倒角机23亿元，抛光机34亿元，清洗机23亿元；检测设备34亿元。晶盛机电、北方华创、京运通、中电45所等长晶、切磨抛、清洗等环节厂商的硅片设备厂商，有望受益与本土硅片产线大规模兴建。
五、投资参考
略，详见报告原文。
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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：中信建设）
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