（报告出品方/作者：天风证券，潘暕）
1. 半导体设备零部件简介及分类
1.1. 半导体设备的核心部分，下游厂商营业成本的主要来源
半导体设备由大量零部件组成，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，因此半导体设备零部件需要在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等 性能方面达到半导体设备及技术要求。半导体零部件是半导体行业的基石。常见的半导体 零部件有密封圈（O-Ring）、传送模块（EFEM）、射频电源（RF Generator）、静电吸盘（ESC）、 硅环等结构件（Si）、真空泵（Pump）、气体流量计（MFC）、喷淋头（Shower Head）等。
半导体零部件产业通常具有高技术密集、学科交叉融合，同时在价值链上举足轻重等特点。 半导体设备零部件是半导体设备厂商最主要的营业成本来源，在半导体设备厂商营业成本 中占 90%左右，经我们测算得出其占半导体设备总价值量的 50%左右。半导体设备零部件 是半导体产业赖以生存和发展的关键支撑，其水平直接决定我国在半导体产业创新方面的 基础能级。
目前我国半导体零部件产业尚处于起步期，核心零部件仍然依赖进口。根据芯谋研究，目 前石英、喷淋头、边缘环等零部件国产化率达到 10%以上，射频发生器、MFC、机械臂等 零部件的国产化率在 1%-5%，而阀门、静电吸盘、测量仪表等零部件的国产化率不足 1%。 我们认为，通用零部件的国产化率低，主要原因在于通用零部件的设计和生产要求高，国 内加工商通常难以满足要求，由于我国半导体设备发展还未成熟，在通用零部件的采购上 也较为被动，不敢轻易尝试国产新品种。
1.2. 细分产品种类众多，通用型零部件较多
从产业链上来看，半导体设备零部件处于偏上游的位置。
按照各类零部件在设备上的不同功能，可其大致分为机械加工件类、物料传送类、电气类、 真空类、气液输送类、光学类、热管理类等。
按照零部件在各类半导体设备中适用性的不同，又可将上述各类零部件分为通用型和专用 型两类。专用型零部件一般仅用于一类半导体设备，通用型零部件适用于两类及以上半导 体设备，各类半导体设备中有较多通用性零件。
1.2.1. 机械加工类零部件
机械加工类零部件主要包括石英制品、陶瓷制品、腔体和抛光类，不同类别的零部件有不 同的应用与技术难点。以 ESC 静电吸盘为例，它在半导体制造中用于固定晶圆，以氧化铝 陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，同时加入其他导电物质使得其总体电阻率满足功能性要 求，对陶瓷材料的导热性，耐磨性及硬度都有所要求，且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。
1.2.2. 物料传送类零部件
物料传送类零部件包括机械手臂、EFEM、轴承、精密轨道、步进马达等。机械手臂在半 导体设备中起到搬运作用，可在集群工具和线性配置的工艺模块之间安全地同时传输单个 或多个晶圆。因为晶圆硅晶片极其容易受到其他颗粒的污染，所以一般在真空环境下进行。 在此环境下，大部分材料的机械手臂一般难以完成工作，制作机械手臂的材料需要耐高温、 耐磨、并且硬度要求也很高。
1.2.3. 电气类零部件
电器类零部件分为可编程控制器、传感器、发生器、射频电源以及供电系统等，主要应用 于刻蚀、清洗、CMP 抛光等步骤中。其中，可编程控制器是通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程；射频电源是用于射频电路或射频设备的电源， 要求电源供电平稳，瞬间供电要求较高；传感器包括压力传感器、温度传感器等；发生器 包括臭氧发生器、CO2 混合发生器、氢气发生器、兆声波发生器等。
1.2.4. 真空类零部件
真空类零部件包括真空泵、真空阀、真空规、高真空压力计以及气体流量计，主要应用于 刻蚀、清洗以及对环境清洁度要求较高的 PVD 工艺中。真空泵的技术难点在于气体动力 学设计、材料、微米级精密加工、表面处理以及精密装配等；真空阀的技术难点在于材料 等级高、耐磨抗腐蚀等；真空规的技术难点在于测量工艺的要求高及型号多样；高真空压 力计的难点在于测量超高真空工艺环境压力以及形制特殊。
1.2.5. 气液输送类零部件
气液输送类零部件包括气柜、气体流量计、气体控制模块、传输阀门、电磁阀以及过滤器。 其中，气柜用于贮存各种工业气体，同时也用于平衡气体需用量的不均匀性，可分为低压气柜和高压气柜两大类，主要用于刻蚀、CMP 工艺中；气体流量计是对气体进行流速测量 和控制的一种零部件，要求响应速度快、精确度高、稳定性好、耐腐蚀性好、使用寿命长； 过滤器由筒体、不锈钢滤网、排污部分、传动装置及电气控制部分组成，按获得过滤推动 力的方法不同，分为重力过滤器、真空过滤器和加压过滤器三类。
1.2.6. 光学类零部件
光学类设备零部件主要用于半导体光刻机。一套完整的光刻机包括多个组成系统，主要包 括曝光系统、自动对准系统、整机软件系统等。其中，曝光系统更是包含了照明系统和投 影物镜。在组成光科技的所有核心精密零件中，光学镜头、光学光源以及工作台又可以说 是核心中的核心。 光刻机的光学光源所包含的光源波长是决定光刻机工业能力的重要部分。需要特别注意的 是，光刻机所需要的光源，必须具备体积小、功率高以及稳定的几个特点。越来越小、功 能更强大、更节能的微芯片是数字化的基础。为了实现这一点，芯片的结构必须逐渐变得 更精细。这只能通过光学系统和光学组件越来越精确，使光的波长越来越短来实现。
1.2.7. 热管理类零部件
热管理类零部件用于管理与控制半导体设备的温度，包含热电组件、热电温度控制器等。 热电模块是板状半导体冷却装置，当电流流过两种不同金属的结点时会产生热量，它利用 这份热量来工作。它们结构紧凑、重量很轻，通常用于汽车的温度控制座椅、冷却冷却器、 光通信、生物技术、空调以及各种消费电子产品。每个热电系统都需要一个温度控制器来 进行管理。大多数现有的温度控制解决方案并不适合控制热电模块，这时需要使用专为控 制热电模块的独特需求而设计的温度控制器。
2. 半导体设备零部件市场规模测算
2.1. 零部件价值在半导体设备总价值中占比近半
2021 年大陆半导体设备厂商北方华创、芯源微、中微公司、盛美上海、拓荆科技、华海清 科毛利率均值为 42.02%，国际龙头应用材料、泛林半导体、东京电子（东京电子为 2021 财年）毛利率分别为 47.32%、46.53%、45.50%，综合以 40%作为半导体设备厂商综合毛利 率； 上述几家大陆半导体设备厂商直接材料费用占营业成本比例均值为 90.88%，以 90%作为半 导体设备厂商直接材料占营业成本比例； 假设零部件成本在直接材料费用中占比 90%，综合以上假设可估测半导体设备零部件价值 占半导体设备总价值的 48.6%。
根据 Semi，2021 年全球半导体设备市场规模为 1030 亿美元，2022 年市场规模将达到 1140 亿美元；根据调研机构预估数据，2030 年半导体设备市场规模将达到 1400 亿美元。
2.2. 市场规模：全球可达数百亿美元，中国大陆超百亿美元
由以上数据可测算出全球半导体设备零部件市场 2022 年预期规模为 554 亿美元，2030 年 预期规模为 680 亿美元。 Semi数据显示，2020年中国大陆半导体设备销售额为187.2亿美元，占全球总销售额26.3%， 由于各国及地区半导体产业资本支出变动有不确定性，因此以 26.3%作为预测期内中国大 陆占全球半导体设备销售额比例，可以测算出中国大陆半导体设备零部件市场 2022 年预 期规模为 145 亿美元，2030 年预期市场规模约为 180 亿美元。
2.3. 中国大陆市场：关键零部件市场规模超十亿美元
根据芯谋研究，以 2020 年中国晶圆厂商采购的 8-12 吋晶圆设备零部件产品结构为依据， 在各类零部件中应用较多的有石英制品（11%）、射频发生器（10%）、泵（10%）、阀门（9%）、静电吸盘（9%）、喷淋头（8%）等。 进一步测算得到中国大陆各细分零部件市场规模——以 2022 年为例，前三位的石英制品 为 16.03 亿美元、射频发生器和泵均为 14.57 亿美元。
2.4. 专用零部件：光刻机零部件市场规模大
光刻机的价值量在半导体设备中占比大，镜头光源等关键零部件与其他设备不通用。假设 光刻机销售额在半导体设备中占 25%，可以得到全球光刻机零部件市场 2022 年预期规模为 138.51 亿美元，2030 年预期规模约为 170.1 亿美元。
2.5. 专用零部件：CMP 设备机械加工件基本为专项专用
根据华海清科招股说明书，CMP 设备用到的的机械加工件基本为 CMP 设备专用，且机械 加工件在其原材料费用中占比最大，2019 和 2020 年占比均超过 40%。
根据 Semi，假设 CMP 设备在半导体设备市场规模中占比为 2017 年-2019 年占比的均值 3.2%，且 CMP 设备专用零部件占 CMP 设备零部件总价值量的 40%，可以得到全球 CMP 设 备专用零部件市场 2022 年预期规模为 7.09 亿美元，2030 年预期规模为 8.71 亿美元。
3. 半导体设备零部件市场格局
3.1. 国外厂商稳踞行业头部，细分品类集中度高
根据 VLSI Research，2021 年全球半导体设备子系统前十大供应商分别为 ZEISS、MKS、Edwards、Horiba、Advanced Energy、VAT、UCT、Ichor Systems、ASML、EBARA。前三 名中，蔡司为 ASML 的 EUV 光刻机镜头供应商，MKS 为生产射频组件、阀门组件、测量 仪表等产品的半导体设备零部件平台型企业，Edwards 为泵类供应商。
头部半导体设备子系统供应商的市场地位趋于稳固。2000-2010 年半导体设备零部件市场 CR10 总体呈增长趋势，2010 年-2020 年总体稳定在 50%左右。
细分品类的集中度往往较高。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），以及日本 Shinko （新光电气）、TOTO、NTK 等。
3.2. 各细分赛道中厂商分布广，小而美特点突出
通用型零部件种类及对应厂商分布广，大多营收规模较小。半导体设备用到多种通用型零 部件，如密封圈、 机械手、射频电源、静电吸盘、硅环等结构件、真空泵、气体流量计、 精密轴承、喷淋头等主要零部件。半导体零部件市场碎片化特征明显，单一产品的市场空间很小，同时技术门槛又高，因此少有纯粹的半导体零部件公司。各个零部件子行业中一 般有两到多家厂商，大部分头部厂商的相关营收在 10 亿美元以下。
3.3. 国产率目前较低，未来提升空间较大
半导体设备零部件国产率整体较低。目前国产率超过 10%的仅有石英制品、喷淋头、边缘 环组件等几类，其他零部件国产率均较低，尤其是阀门、测量计、密封圈等几乎完全依赖 进口。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%。
半导体设备零部件国产化率低主要由于以下因素：1）很多半导体设备零部件是比较复杂 的电子和机械产品，开发技术难度较大，精度要求高；2）半导体设备对材料要求高；3） 半导体设备零部件市场小、碎片化特征明显，之前厂商出于盈利性考虑未发展相应业务。 大陆半导体设备零部件行业增长因素主要有：1）大陆半导体产业扩产带动设备需求增长； 2）国产半导体设备渗透率提高带动半导体设备零部件国产化；3）新冠疫情造成部分零部 件产能紧张，国外厂商零部件交期延迟，为国产替代带来契机；4）更多大陆厂商在现有 业务基础上切入半导体设备零部件行业，国产化零部件也将越来越受重视。
3.4. 厂商间有不同产品布局战略，纵向与横向战略并存
半导体设备零部件行业子赛道较多的特点使得相关厂商中存在纵向与横向两类布 局。
纵向布局是指厂商通过由现有技术开发或收购等方式，在半导体设备零部件业务之外 也开展其他领域的业务或由其他业务切入半导体相关业务，成为覆盖多个行业的平台型企业。如深耕真空部件的 VAT 集团作为全球半导体设备真空阀件头部厂商，同时还开展医药、 光伏、显示等领域的真空阀件业务。 横向布局是指厂商深耕半导体设备零部件行业，通过研发与收购等方式进入行业内多 个子赛道，成为覆盖行业内多类产品的平台型企业。如 MKS 拥有半导体设备真空部件、 射频发生器、流量计等多类产品线，2021 年 MKS 半导体设备零部件收入占公司总营收 62%。
MKS 等横向平台型企业，近几年也通过收购等方式，开拓其他行业内相关业务，形成 横向+纵向的新发展格局。
4. 聚焦海外龙头
4.1. 复盘海外龙头成长路径，看国内公司发展机会
通过对龙头公司的分析研究，我们发现在半导体设备零部件这个细分赛道众多、且多数呈 现出小而美特征的大赛道中，以下 4 类公司均有望胜出：1）专注行业壁垒高、天花板高的单一零部件，打造专精特尖公司，例如：超科林 ； 2）聚焦半导体设备行业，拓展零部件产品种类的横向发展公司，例如：Ferrotec； 3）深耕单一通用型零部件，但下游应用广泛的纵向发展公司，例如：VAT； 4） Know-how 积累丰富，横+纵向发力的全平台型公司，例如：MKS 。 营收体量：MKS（$29.50 亿）＞超科林（$21.02 亿）＞Ferrotec（$11.02 亿）＞VAT（$9.88 亿） ；毛利率：VAT（61%）＞MKS（46.8%）＞ Ferrotec （36.4%）＞超科林（20.5%）。
从全球市场来看，上述 4 类公司代表了半导体设备零部件赛道内优质公司的不同发展阶段 和路径：1）从短期看：在单一赛道夯实产品竞争力，是后续发展的基础；2）从中期看： 横向拓展产品种类、纵向（部分）开拓下游应用是持续发展的两条路径，通过业务版图扩 张，公司业绩天花板得以重塑；3）从长期看：横+纵向协同发力是持续成长的源动力。 从国内公司现状来看，国内公司目前大多数仍处于发展的第一阶段，业务较为单一且整体 体量较小，因此短期内借国产替代的东风提升拳头产品核心竞争力是第一要务；长期来看， 横/纵（部分）向拓展业务版图是发展的必经之路。
4.2. VAT：真空阀全球领导者，下游客户遍及各类高端制造业
瑞士 VAT 是一家面向高端制造的真空阀供应商。公司主要业务板块包括真空阀产品以及 全球服务板块，其中真空阀产品收入占比超过 80%，为公司主要营收来源。
VAT 真空阀产品种类齐全，2015 年即可提供 8000 多个定制产品和 2500 多个标准产品。 VAT 的真空阀产品被广泛应用于高科技制造行业，包括：半导体、显示器、LCD、OLED、 太阳能电池、工业和医疗等行业。
据 VLSI Research 数据， VAT 市占率常年稳居全球第一，且份额逐年提高，2020 年 VAT 在全球真空阀市场份额已达到 55%，远超同业其他公司。
半导体行业的周期性与成长性是公司业绩变动的主要外部动力，未来的成长性仍主要与半 导体应用需求旺盛有关。公司营业收入按下游应用分：半导体行业收入占比约为 75%；板 &太阳能板约 7%；高端工业制造收入占比约 14%。公司阀产品在半导体领域的市占率逐年 提升，2021 年在全球市场规模中占比达到 75%。公司行业 know-how 经验丰富，从设计到 大规模量产的效率极高，能够快速满足客户需求。
公司业绩稳步增长，行业龙头地位稳固。公司 2021 年营收 9.89 亿美元，同比增长 30.1%， 净利润 2.39 亿美元，同比增长 64.94%，业绩增长速度同半导体产业周期共振，呈现螺旋式 上升状。公司近年毛、净利率保持稳定，2021 年毛利率 61.0%，净利率 24.1%，保持行业 领先水平。公司 2022 年 8 月 12 日总市值 85.52 亿美元，行业龙头地位稳定。
4.3. 超科林：管理层经验丰富，深耕气体运输系统
超科林前身系三菱金属的子公司，1991 年公司成立将日本开发的超清洁制造技术带入硅谷。 2002 年管理层收购了公司，超科林于美国成立，主要为半导体设备企业提供关键气体和流体输送子系统、组件和部件以及超高纯度清洁和分析服务，产品主要为气体管路与气柜， 应用于刻蚀、薄膜沉积和离子注入设备等，产品的核心指标为洁净度和密封性等。 公司 CEO 系前应用材料公司高管，其他管理层成员具有优秀学历背景，团队兼具充分的 研发、管理经验，在焊接技术方面领先优势明显。2001-2010年垂直整合补强公司气体运输系统，自 2011 年开始扩张业务版图，目前仍处于版图扩张早期。
公司核心技术优势显著，掌握优质客户资源。公司掌握两项核心技术：1）气体运输：高 端焊接技术。超科林是超高纯度（UHP）轨道焊和手工焊接领域的全球领导者，能力范围 包括小到大直径 UHP 轨道制造、轨道焊接、手工焊接和精密弯管。通过将机器人焊接与手 工工艺相结合，将高纯度和轨道焊接的艺术转变为一门强大的制造科学。2）设备清洗： 专注晶圆制造中的最关键工艺领域—化学分析技术能力。 半导体为公司下游核心应用领域。公司 2021 产品销售收入占比为 85.8%，自 2020 年以来 实现高增长。从下游应用领域来看，公司在半导体领域收入占比最高，其中 foundry/logic 领域占比 42%，存储领域占比 36%。公司拥有稳定客户群，泛林、应用材料为核心下游， 合计份额 64%。
公司营收高速增长，期间费用率表现良好。公司 2021 年营收 21.02 亿美元，同比增长近 50.26%，净利润 1.20 亿美元，同比增长 53.99%。公司近年净利率高速增长，2021 年来营 收高速增长，毛利率为 20.46%。公司 2022 年 8 月 12 日总市值 14.95 亿美元，PE（TTM） =12.21，PB=1.70。
4.4. Ferrotec：以磁流体技术为基石，围绕半导体拓展业务板块
日本 Ferrotec 成立于 1980 年，是国际知名的半导体产品与解决方案供应商。 Ferrotec 以磁性流体技术和磁流体密封技术为基石，通过大量收购、并购补强自身技术， 经过 40 余年的发展，公司目前业务可覆盖三大板块：半导体与其他设备相关、电子器件和其他。 半导体相关产品及服务系公司最核心业务板块，目前销售占比超过 60%。该业务板块仍可 进一步细分为三大子板块：1）零部件：真空密封件、石英部件、陶瓷部件、CVD-SiC 等， 其中石英和陶瓷部件销售额在半导体业务板块中占比超过 30%；2）设备：单晶炉、电子束 镀膜装置、清洗业务，其中清洗业务收入近几年迅速增长；3）材料：硅片等。电子器件 系公司第二大核心业务，目前销售占比超过 20%，其中温控模组产品为该板块的主要收入 来源。
半导体产品种类丰富， 广泛应用于前道设备。Ferrotec 半导体相关产品及服务业务涉猎 广泛，零部件产品可被广泛应用于半导体制造过程中的多种前道设备中，例如：石英部件 在硅片制造、氧化、刻蚀等设备中均有应用。公司细分赛道产品全球市占率高，始终与客 户保持密切联系，相对于其他公司来说，Ferrotec 更能够主动感知客户的需求。在销售板 块努力拓展的同时，公司也一直在采取成本管理措施，例如在全球设立制造工厂等。
公司近年来积极布局中国市场：1）杭州大和热磁电子有限公司成立于 1992 年，为半导 体设备精密零部件业务主要经营实体，是国际半导体设备企业的直接供应商。陶瓷、石英、 硅及碳化硅等非金属零部件业务规模较大；2）2010-2019 年相继成立多家中国公司，其 中：中欣晶圆成立于 2017 年，位于杭州市钱塘新区大江东产业集聚区，主要从事高品质 集成电路用半导体晶圆片的研发与生产制造。中国是全球半导体设备最大的市场，ferrotec 在中国的提早布局和相对独立运营是其重要的战略选择，对后续深耕中国&拓展全球市场 有重大作用。
公司业绩周期性波动，盈利能力逐步提高。公司 2021 年营收 11.02 亿美元，同比增长约 33.48%，净利润 2.20 亿美元，同比增长 193.24%。公司近年毛、净利率逐渐提高，2021 年 毛利率 36.4%，净利率 19.9%，盈利质量逐渐改善。公司 2022 年 8 月 12 日总市值约 8.39 亿美元。
4.5. MKS：横+纵向协同发展，打造平台型公司
MKS 成立于 1961 年，是一家全球领先的仪器、系统和过程控制方案的供应商。公司产品 种类丰富，下游应用广泛。公司产品起源于压力测量和控制核心技术，并延伸到材料递送、 气体成分分析、静电荷控制、工艺控制、信息管理、电源和反应气体发生器及真空技术， 主要产品包括：气体反应器/压力计、射频/直流电源、真空产品、气体分析仪器等，广泛 应用于各种半导体生产设备和制造过程中。公司还将技术应用到其他先进制造业中，包括 平板显示器，太阳能电池，LED 的制造；和医疗设备、医药制造、能源和环境监测等领域。 公司营收结构按部门分为真空与分析、光与运动和设备与解决方案三部分，其中：真空与 分析部门主要提供压力和真空控制解决方案，对应上述产品；光与运动部门提供激光器和 基于激光器的系统，如：光纤激光器等；设备与解决方案部门主要为 PCB 制造提供基于激 光的系统。
MKS 成立至今已有 60 余年的发展历史，并购是公司发展的核心战略。MKS 发展前期亦 经历过前文介绍的三家公司的成长路径，即不断新增零部件相关业务的同时拓宽下游应用； 而复盘近 20 年的主要并购事件，可以发现公司的业务版图已不仅局限于设备零部件领域， 如 2016 年开始进军激光行业，2019年开展设备及服务业务，公司业绩天花板不断被重塑。
公司业绩高速增长，盈利能力不断提高。公司 2021 年营收 29.50 亿美元，同比增长 26.6%， 净利润 5.51 亿美元，同比增长 57.5%。近三年毛、净利率持续升高，2021 年毛利率 46.8%， 净利率 18.7%，处于历史较高水平。公司 2022 年 8 月 12 日总市值约 64.67 亿美元。
4.6. 半导体产能向国内转移，横向拓展业务品类系机会所在
半导体行业高景气，产能不断向国内转移。半导体制造产能向大陆转移，自给率低，国产 替代空间广阔。海外龙头主要增长在 2020 年，国内公司自 2021 年来股价高速增长。 国产公司现状：1）国内大部分公司体量较小，目前处于专攻单一品类产品的阶段；2） 仅有极少数企业有横向拓展不同产品的布局，但是种类数量较美、日龙头公司有较大差距；3）纵向业务发展的公司多数系从低端领域拓展至半导体领域，与 VAT 的发展路径相反； 我们认为横向拓展以发挥国产商家后发优势。国内厂商发展路径：1）行业细分赛道众多， 就目前的市场竞争格局看，少有哪一零部件单独被一家厂商垄断（光刻机专用除外）；海 外厂商的先发优势明显，Know how 经验积累十分重要，并且在客户验证阶段的周期为 2-3 年，造成国内公司很难能够在后发的情况下做成某一产品的绝对龙头；2）同时仅有部分 赛道公司可实现纵向拓展；3）因此从长期看，我们认为横向拓展业务品类是国内设备零 部件公司发展的必要途径，在增强自身研发实力的同时可通过收购兼并等方式，充分发挥 后发优势。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。
