1、半导体行业发展情况
（1）半导体行业基本情况
半导体行业的发展水平和国家科技水平息息相关，其发展情况已成为全球各国经济、社会发展的风向标，是衡量一个国家或地区现代化程度和综合实力的重要标志。
①半导体行业产业链
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。按产品来划分，半导体产品可分为集成电路、分立器件、光电器件和传感器，其中集成电路（integrated circuit）占 80%以上的份额，是绝大多数电子设备的核心组成部分，也是现代信息产业的基础，下游应用最为广泛。
半导体产业链可按照主要生产过程进行划分，整体可分为上游半导体支撑产业、中游晶圆制造产业、下游半导体应用产业。上游半导体材料、设备产业为中游晶圆制造产业提供必要的原材料与生产设备。半导体产品下游应用广泛，涉及通讯技术、消费电子、工业电子、汽车电子、人工智能、物联网、医疗、新能源、大数据等多个领域。下游应用行业的需求增长是中游晶圆制造产业快速发展的核心驱动力。
②集成电路行业产业链
集成电路是半导体行业最重要的构成部分。集成电路是一种微型电子器件，一般是在单晶硅晶圆表面采用一系列氧化/扩散、薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、CMP及金属化等晶圆制造工艺流程，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连在一起，制作在半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。
集成电路产业上游包括集成电路材料、集成电路设备、EDA、IP核，中游包括设计、制造、封测三大环节，下游主要为终端产品的应用。
（2）全球半导体行业发展情况及特点
①市场规模稳步增长
根据Gartner的统计结果，全球半导体行业销售收入2016年至2018年一直保持增长趋势，复合增长率达17.34%。2019年受全球宏观经济低迷影响，半导体行业景气度有所下降。2020年全球半导体收入恢复增长至4,498.0亿美元，比2019年增长7.3%。半导体产业协会（SIA）的数据显示，2021年第一季度，全球半导体营收达到1,231亿美元，超过了2018年第三季度的1,227亿美元，创下单季度历史新高。
从地区发展来看，根据 SIA 2020 年数据显示，亚太地区是全球最大的半导体消费市场，2019 年销售额占比 62.50%，其中中国大陆市场占据全球 35.00%市场；美国为全球半导体消费第二大市场，占比约为 19.10%；欧洲及日本市场份额分列为 9.70%和 8.70%。
②一超三强格局
目前集成电路产业世界格局呈现出一超三强的状态。其中，美国产业链完善度、企业竞争力全面领先，其先进工艺、设计、设备和 EDA 工具最为突出；日本依靠半导体材料占据一强席位，不过总体竞争力呈下降态势；韩国通过存储器的发展，拉动了技术水平的突飞猛进，并拓展到代工领域，提高其全产业链的竞争力；中国台湾地区在集成电路制造及封装领域居于世界前列，专业代工模式成为其在芯片领域中的核心竞争力。中国大陆处于美国和日本、韩国、中国台湾之后的第三层级。
（3）中国半导体行业发展情况
①行业整体蓬勃发展
2010-2020 年，中国半导体行业销售额持续增长，十年复合增长率达 19.91%。据中国半导体行业协会统计，2020 年中国集成电路产业销售额为 8,848 亿元，同比增长 17%。
中国是全球最大的半导体消费市场，同时也是全球最大的半导体进口国，庞大的市场需求为集成电路产业发展提供了前提。2010 年以来，中国逐步承接了半导体封测和晶圆制造业务并建立起初具规模的半导体设计行业生态，完成了半导体产业的原始积累，初步完成产业链布局。
②部分环节进口依赖
中国半导体产业技术水平与国际顶尖水平存在差距。在半导体设备方面，中国本土半导体设备厂商只占全球份额的1-2%；关键领域如光刻、薄膜沉积、刻蚀、离子注入等，仍与海外厂商存在差距；半导体设备自给率低，需求缺口较大，先进制程和先进工艺设备仍需攻克。
（4）半导体行业发展趋势
①下游应用需求持续增长
半导体行业每一次进入上升周期都是由下游需求驱动。近年来，下游产业新技术、新产品快速发展，正迎来市场快速增长期。5G 手机、新能源汽车、工业电子等包含的半导体产品数量较传统产品大比例提高；人工智能、可穿戴设备和物联网等新业态的出现，对于半导体产品产生了新需求。据 Gartner 预测，2022 年全球半导体市场规模将达到 5,426.40 亿美元。
②芯片产能全球短缺
2020 年以来，受到居家经济的影响，全球范围内人们工作生活线上化比例逐步提高，催生对于各类电子产品需求大幅增长。此外，受到海外疫情影响，国际半导体晶圆制造、封装厂商产能水平较不稳定，进一步加剧了芯片产品的供需矛盾。根据 StrategyAnalytics 报告，目前全球芯片短缺情况将会持续至2022 年到 2023 年。
③晶圆厂扩产
为应对芯片短缺的市场需求，全球多个晶圆厂计划涨价或扩产。晶圆厂的产能扩张将带动半导体材料、设备以及芯片制造整个产业链的收入增长。全球主要晶圆厂资本开支及产能建设大幅增长。
④中国大陆成为晶圆制造产业重心
中国大陆正在成为全球半导体产能第三次扩张的重要目的地。随着晶圆厂产能紧缺，大陆晶圆代工厂中芯国际、华虹集团，中国台湾晶圆代工厂台积电、联电、晶合等晶圆厂接连在大陆扩产、建厂，加速国内半导体产业发展和布局。各类半导体软件、材料、设备均有望实现快速增长。
2、半导体设备行业发展情况
（1）半导体设备行业基本情况
①半导体行业的基础支撑
半导体产业的发展衍生出巨大的半导体设备市场，主要包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机、探针台等设备，属于半导体行业产业链的技术先导者。应用于集成电路领域的设备通常可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两大类。其中，晶圆制造设备的市场规模占集成电路设备整体市场规模的 80%以上。在前道晶圆制造中，共有七大工艺步骤，分别为氧化/扩散、光刻、刻蚀、薄膜生长、离子注入、清洗与抛光、金属化，所对应的设备主要包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、清洗设备、机械抛光设备等，其中光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备是集成电路前道生产工艺中的三大核心设备。
②验证壁垒高
半导体行业客户对半导体设备的质量、技术参数、运行稳定性等有严苛的要求，对新设备供应商的选择也较为慎重。因此，半导体设备企业在客户验证、开拓市场方面周期长、难度大，使得该行业具有高验证壁垒的特点。
③投资占比高
半导体设备系晶圆厂建设中的重要投资方向，晶圆厂 80%的投资用于购买晶圆制造相关设备。
④技术更新快
半导体行业通常是一代产品、一代工艺、一代设备，晶圆制造要超前下游应用开发新一代工艺，而半导体设备要超前晶圆制造开发新一代设备。半导体行业同时也遵循着摩尔定律。因此，半导体设备供应商必须每隔 18-24 个月推出更先进的制造工艺，不断追求技术革新，也推动了半导体行业的持续快速发展。
（2）全球半导体设备行业发展情况及特点
①增速明显
据 SEMI 统计，2014 年全球半导体设备销售规模为 375 亿美元，2020 年全球半导体设备销售额达 712 亿美元，年均复合增长率达 11.28%。2020 年，行业同比增长达 19%。
②高壁垒及寡头格局
全球半导体设备市场目前主要由国外厂商主导。以美国的应用材料（AMAT）和泛林半导体（Lam），日本的东京电子（TEL）和迪恩仕（DNS），荷兰的ASML（ASML Holding N.V.）和先晶半导体（ASMI）等为代表的国际知名企业经过几十年发展，凭借资金、技术、客户资源、品牌等方面的优势，占据了全球半导体设备市场的大部分份额。
（3）中国半导体设备行业发展情况
①已成为全球最大市场
我国已成为全球半导体产业市场规模最大的地区，约占全球35%的市场份额。半导体设备行业在下游快速发展的推动下，保持快速增长。根据SEMI统计，2020年中国大陆地区半导体设备销售规模达187.2亿美元，同比增长39%,首次超过中国台湾地区，成为全球第一大半导体设备市场。
②全行业景气度提高
伴随着国家近年对半导体产业不断的政策扶持、加大投入力度及部分民营企业的兴起，国产半导体设备实现了从无到有、从弱到强的巨大转变，使我国半导体产业生态和制造体系得以不断完善。中芯国际、华虹集团等晶圆厂已在28nm工艺节点上成功取得量产逐步发展14nm及以下制程工艺，逐渐拉近与国际制造巨头的技术差距；长江存储、长鑫存储等IDM模式存储芯片厂商已完成产线建设和晶圆投产，进入产能扩张期。较为完备的产业生态和行业下游的快速发展，为国内半导体设备企业技术水平和产业规模提高奠定基础。
③国产设备自给率较低
目前，我国半导体设备整体仍依赖进口。根据中国电子专用设备工业协会数据统计，2020年国产半导体设备销售额约为213亿元，自给率约为17.5%。如仅考虑集成电路设备，国内自给率仅有5%左右，在全球市场仅占1-2%，技术含量最高的集成电路前道设备则自给率更低。半导体设备严重依赖进口不仅影响我国半导体产业的发展，更对我国信息产业安全造成重大隐患。半导体制造国产化势必带动设备国产化，国产设备进口替代趋势明显，替代空间巨大。
（4）国内半导体设备行业发展情况
①市场空间巨大
中国大陆晶圆厂新建产能进程加快，2019 年以来，华虹半导体（无锡）项目、广州粤芯半导体项目、长鑫存储 DRAM 项目均正式投产。2020 年以来，国内包括长江存储、广州粤芯、上海积塔、中芯南方、士兰微（厦门）、广东海芯项目等产线也取得新进展。半导体行业整体快速增长，终端半导体产品的不断迭代推动晶圆厂开发新的工艺，为设备行业提供广阔的市场空间。
目前我国半导体设备市场仍严重依赖进口，因此能够实现进口替代的国内半导体设备厂商市场空间较大，并迎来巨大的成长机遇。
②下游产业友好度提升
下游晶圆厂对于国产半导体设备的友好度日渐提升。近年来，由于国际形势日渐复杂，半导体产业供应链出现非商业因素的干扰，国内晶圆厂采购半导体设备受到一定程度限制，影响企业正常的生产经营。此外，国家通过政策支持、重大科技项目引导、产业基金投资等多种方式，鼓励半导体设备厂商与晶圆厂协同发展，共同构建本地产业链合作。半导体设备厂商逐步获得进入下游晶圆厂产线进行设备验证的机会，及时掌握晶圆厂的技术需求，有针对性的对设备进行研发、升级，产品技术性能及市场占有率均得到大幅提高。
3、细分行业发展情况
（1）细分行业基本情况
①薄膜沉积设备分类
薄膜沉积是指在硅片衬底上沉积一层待处理的薄膜材料。所沉积薄膜材料可以是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金属以及铜等金属。薄膜沉积设备主要负责各个步骤当中的介质层与金属层的沉积，包括 CVD（化学气相沉积）设备、PVD （物理气相沉积）设备/电镀设备和 ALD（原子层沉积）设备。
②化学气相沉积（CVD）设备
化学气相沉积是通过化学反应的方式，利用加热、等离子或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术，是一种通过气体混合的化学反应在硅片表面沉积薄膜的工艺，可应用于绝缘薄膜、硬掩模层以及金属膜层的沉积。
CVD设备由气相反应室（进气方向与样品表面成水平或垂直），能量系统（加热或射频），反应气体控制系统，真空系统及废气处理装置等组成。硅片的表面及邻近区域被加热来向反应系统提供附加的能量。常用CVD设备包括PECVD、SACVD、APCVD、LPCVD等，适用于不同工艺节点对膜质量、厚度以及孔隙沟槽填充能力等的不同要求。
常压化学气相沉积（APCVD）是最早的CVD设备，结构简单、沉积速率高，至今仍广泛应用于工业生产中。低压化学气相沉积（LPCVD）是在APCVD的基础上发展起来的，由于其工作压力大大降低，薄膜的均匀性和沟槽覆盖填充能力有所改善，相比APCVD的应用更为广泛。等离子体增强化学气相沉积设备（PECVD）在从亚微米发展到90nm的IC制造技术过程中，扮演了重要的角色，由于等离子体的作用，化学反应温度明显降低，薄膜纯度得到提高，致密度得以加强，不伤害芯片已完成的电路。次常压化学气相沉积（SACVD）主要应用于沟槽填充工艺。集成电路结构中，沟槽孔洞的深宽比越来越大，SACVD反应腔环境具有特有的高温（400-550℃）、高压（30-600Torr）环境，具有快速填空（Gap fill）能力。
③原子层沉积设备（ALD）
原子层沉积可以将物质以单原子膜形式一层一层地镀在基底表面的方法。从原理上说，ALD是通过化学反应得到生成物，但在沉积反应原理、沉积反应条件的要求和沉积层的质量上都与传统的CVD不同。相对于传统的沉积工艺而言，ALD工艺具有自限制生长的特点，可精确控制薄膜的厚度，制备的薄膜具有均匀的厚度和优异的一致性，台阶覆盖率高，特别适合深槽结构中的薄膜生长。
ALD设备沉积的薄膜具有非常精确的膜厚控制和非常优越的台阶覆盖率，在28nm以下关键尺寸缩小的双曝光工艺方面取得了越来越广泛的应用。目前，28nm以下先进制程的FinFET制造工艺中，难点在于形成Fin的形状，Fin的有源区并不是通过光刻直接形成的，而是通过自对准双重成像技术（SADP，Self-Aligned Double Patterning）工艺形成。
ALD所沉积的Spacer材料的宽度即决定了Fin的宽度，是制约逻辑芯片制程先进程度的核心因素之一。
除此之外，ALD设备在高k材料、金属栅、STI、BSI等工艺中均存在大量应用，广泛应用于CMOS器件、存储芯片、TSV封装等半导体制造领域。
（2）细分行业市场发展情况
①薄膜沉积设备市场规模
根据Maximize Market Research数据统计，2017-2019年全球半导体薄膜沉积设备市场规模分别为125亿美元、145亿美元和155亿美元，2020年扩大至约172亿美元，年复合增长率为11.2%。
新建晶圆厂设备投资中，晶圆制造相关设备投资额占比约为总体设备投资的80%，薄膜沉积设备作为晶圆制造的三大主设备之一，其投资规模占晶圆制造设备总投资的25%。
薄膜沉积工艺的不断发展，形成了较为固定的工艺流程，同时也根据不同的应用演化出了PECVD、溅射PVD、ALD、LPCVD等不同的设备用于晶圆制造的不同工艺。其中，PECVD是薄膜设备中占比最高的设备类型，占整体薄膜沉积设备市场的33%；ALD设备目前占据薄膜沉积设备市场的11%；SACVD是新兴的设备类型，属于其他薄膜沉积设备类目下的产品，占比较小。在整个薄膜沉积设备市场，属于PVD的溅射PVD和电镀ECD合计占有整体市场的23%。
近年来全球ALD设备市场规模快速增长。根据市场调查机构Acumen research and condulting预测，由于半导体先进制程产线数量增加，2026年全球ALD设备市场规模约为32亿美元。
根据国内半导体设备市场占全球市场26.29%的比例和2020年全球薄膜沉积设备172亿美元市场规模测算，2020年国内薄膜沉积设备市场规模约为45.22亿美元。PECVD和ALD分别占薄膜沉积设备市场比例为33%和11%，2020年国内市场PECVD市场规模约为14.92亿美元，ALD市场规模约为4.97亿美元。
②市场竞争态势
从全球市场份额来看，薄膜沉积设备行业呈现出高度垄断的竞争局面，行业基本由应用材料（AMAT）、ASMI、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL）等国际巨头垄断。2019年，ALD设备龙头东京电子（TEL）和先晶半导体（ASMI）分别占据了31%和29%的市场份额，剩下40%的份额由其他厂商占据；而应用材料（AMAT）则基本垄断了PVD市场，占85%的比重，处于绝对龙头地位；在CVD市场中，应用材料（AMAT）全球占比约为30%，连同泛林半导体（Lam）的21%和TEL的19%，三大厂商占据了全球70%的市场份额。
（3）细分行业发展趋势
①薄膜沉积设备市场需求稳步增长
随着半导体行业整体景气度的提升，全球半导体设备市场呈现快速增长态势，拉动市场对薄膜沉积设备需求的增加。Maximize Market Research预计全球半导体薄膜沉积设备市场规模在2025年将从2020年的172亿美元扩大至340亿美元，保持年复合13.3%的增长速度。
根据中国国际招投标网公布的信息，长江存储、上海华力、华虹无锡、上海积塔、中芯绍兴、合肥晶合等中国本土晶圆厂正在加大设备采购力度。中国本土晶圆厂建厂的热潮将一同引领中国半导体薄膜沉积设备的需求增长。
②芯片工艺进步及结构复杂化提高薄膜设备需求
在晶圆制造过程中，薄膜起到产生导电层或绝缘层、阻挡污染物和杂质渗透、提高吸光率、临时阻挡刻蚀等重要作用。随着集成电路的持续发展，晶圆制造工艺不断走向精密化，芯片结构的复杂度也不断提高，需要在更微小的线宽上制造，制造商要求制备的薄膜品种随之增加，最终用户对薄膜性能的要求也日益提高。这一趋势对薄膜沉积设备产生了更高的技术要求，市场对于高性能薄膜设备的依赖逐渐增加。
③先进产线对薄膜设备需求量陡增
随着产线的逐渐升级，晶圆厂对薄膜沉积设备数量和性能的需求将继续随之提升，在实现相同芯片制造产能的情况下，对薄膜沉积设备的需求量也将相应增加。
对比两种产线的设备需求数量，总体上看，越先进制程产线所需的薄膜沉积设备数量越多。先进制程使得晶圆制造的复杂度和工序量都大大提升，为保证产能，产线上需要更多的设备。
在FLASH存储芯片领域，随着主流制造工艺已由2D NAND发展为3D NAND结构，结构的复杂化导致对于薄膜沉积设备的需求量逐步增加。根据东京电子披露，薄膜沉积设备占FLASH芯片产线资本开支比例从2D时代的18%增长至3D时代的26%。随着3D NAND FLASH芯片的内部层数不断增高，对于薄膜沉积设备的需求提升的趋势亦将延续。
尽管全球半导体设备市场有较强的周期性，但中国大陆半导体产业正面临前所未有的发展机遇，国家战略聚焦，巨大市场支撑，产业链良性互动，产业资本日渐发力，大陆及国际资本投资的晶圆厂数量不断增加，制程更加先进，中国薄膜沉积设备行业将保持高成长性，未来中国市场的重要性将进一步提高。
4、主要参与企业
（1）拓荆科技
拓荆科技是国内半导体设备行业重要的领军企业之一，公司三次（2016年、2017年、2019年）获得中国半导体行业协会颁发的中国半导体设备五强企业称号。公司专注的薄膜沉积设备领域系半导体晶圆制造三大核心设备种类之一。公司是国内唯一一家产业化应用的集成电路PECVD、SACVD设备厂商，产品已成功应用于中芯国际、华虹集团、长江存储、厦门联芯、燕东微电子等行业领先集成电路制造企业产线，产品技术参数已达到国际同类设备水平。
目前，全球半导体薄膜沉积设备市场由应用材料（AMAT）、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL）、先晶半导体（ASMI）等海外公司占据主导地位。在国内市场，公司与海外行业巨头正面竞争，根据公开招标信息披露，2019-2020年PECVD设备中标机台数量占长江存储、上海华力、无锡华虹和上海积塔四家招标总量的16.65%。公司采用优先攻克重点行业、重点客户需求的市场策略，获评中芯国际2020年度最佳合作厂商称号、华虹宏力2020年度优秀供应商称号等。在国外市场，面临行业巨头已形成的竞争壁垒，目前公司全球整体市场份额占比较低。
（2）应用材料（AMAT）
该公司成立于1967年，系美国纳斯达克证券交易所上市公司（股票代码：AMAT），主要从事半导体设备的研发、生产和销售，主要产品包括原子层沉积设备、化学薄膜沉积设备、电化学沉积设备、物理薄膜沉积设备、刻蚀设备、快速热处理设备、离子注入机、化学机械抛光设备等。应用材料（AMAT）是世界上最大的半导体装备供应商，提供泛半导体装备包含半导体及封装，太阳能，和LED等领域，基本在全部的前道工艺上除光刻机以外都有全系列的专用装备提供。在全球有超过15,700多名员工。
（3）泛林半导体（Lam）
该公司成立于1980年，系美国纳斯达克证券交易所上市公司（股票代码：LRCX），主要从事半导体设备的研发、生产和销售，主要产品包括刻蚀设备、薄膜沉积设备、晶圆清洗设备、光致抗蚀设备等。泛林半导体（Lam）为世界上第三大半导体装备供应商，仅次于应用材料（AMAT）及专供光刻机的ASML（ASML Holding N.V.），产品着重在薄膜沉积、等离子刻蚀、光阻去除、晶片清洗等半导体前道工艺和封装应用，现有8,200名员工。
（4）东京电子（TEL）
该公司成立于1963年，系东京证券交易所上市公司（股票代码：8035.TYO），主要从事半导体设备的研发、生产和销售，其主要产品包括显像设备、热处理成膜设备、干法刻蚀设备、湿法清洗设备及测试设备及平板液晶显示设备等。东京电子（TEL）是全球最大的半导体制造设备、液晶显示器制造设备制造商之一。国内的集成电路制造前道晶圆加工环节用涂胶显影设备主要被该公司垄断。东京电子（TEL）在全球约有11,000名员工。
（5）先晶半导体（ASMI）
该公司成立于1968年，是一家荷兰晶圆制造半导体工艺设备的供应商，阿姆斯特丹泛欧交易所上市公司（股票代码：ASM）。公司产品涵盖了晶圆加工技术的重要方面，包括光刻、沉积、离子注入和单晶圆外延。近年来，公司将原子层沉积（ALD）和等离子体增强原子层沉积（PEALD）引入先进制造商的主流生产。先晶半导体（ASMI）是全球十大半导体设备供应商之一，占半导体设备市场份额的3%。该公司在原子层沉积领域较为突出，占有原子层沉积领域全球市场份额的29%，仅次于东京电子（TEL）占有的31%。先晶半导体（ASMI）在全球有2,500余名员工。
