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摘要

半导体设备是指用于生产各类半导体产品的设备，在半导体产业链中起到支撑性作用。根据SEMI全球半导体设备市场统计报告中的数据显示，2020年全球半导体制造设备销售额约711.9亿美元，相比2019年的598亿美元增长了19.1%。其中，中国大陆半导体制造设备销售额达到187.2亿美元，同比增长39.2%，约占全球份额的26.3%，首次成为全球最大的半导体制造设备市场。

目前全球半导体产业正在发生转向中国大陆的第三次产业转移趋势，但国内半导体设备生产技术水平明显落后于美国、荷兰、日本等国，并且整体国产化率尚处于较低水平，供给和需求严重不匹配。

半导体设备行业是国家产业政策鼓励和重点支持发展的行业，同时国家大基金二期已经进入实质性投资阶段，并且对半导体设备和材料等国内半导体产业链的薄弱环节有所偏重，预计未来资金支持力度较大。未来随着全球半导体产业逐渐向中国大陆转移的趋势以及国内晶圆厂不断扩建，国内半导体设备行业将迎来新一轮发展机遇。作为半导体产业链中的支撑性行业，半导体设备自主可控尤为重要，当前全球半导体设备基本以美国、日本及欧洲厂商为主，随着产业支持政策和资金投资驱动，未来半导体设备国产化率有望不断提高。

投资建议：建议持续关注半导体设备细分领域里的优质国内设备供应商：半导体设备平台型企业：北方华创；刻蚀设备龙头企业：中微公司；涂胶显影设备龙头企业：芯源微；去胶设备龙头企业：屹唐半导体；薄膜沉积设备生产企业；拓荆科技；离子注入设备生产企业：万业企业（子公司凯世通）；清洗设备生产企业：盛美半导体、至纯科技；CMP设备生产企业：华海清科；过程量测设备生产企业：精测电子（子公司上海精测）、赛腾股份（收购日本OPTIMA）；封测设备生产企业：华峰测控、长川科技。

风险提示：5G、汽车芯片、消费电子等下游需求不及预期；国内晶圆厂扩产、资本开支不及预期；国产替代进展不及预期；中美贸易关系不确定性风险。

1、国内半导体设备行业迎来发展机遇3

2、全球半导体设备行业发展情况8

2.1、全球半导体设备行业格局8

2.2、半导体设备国产化机遇12

3、前道晶圆工艺制造设备13

3.1、光刻设备13

3.1.1、光刻机13

3.1.2、涂胶显影设备15

3.2、刻蚀设备16

3.3、去胶设备18

3.4、薄膜沉积设备20

3.5、离子注入设备22

3.6、清洗设备24

3.7、CMP化学机械抛光设备26

3.8、过程量测设备27

4、后道封装测试工艺设备28

4.1、封装设备29

4.2、测试设备30

5、投资建议31

6、风险提示31

正文

1、国内半导体设备行业迎来发展机遇

中国是全球最大的半导体消费市场，也是全球最大的半导体进口国。当前在全球半导体产品供不应求的情况下，中国集成电路产业继续保持稳定增长态势。据中国半导体行业协会统计，2021年1-6月中国集成电路产业销售额为4102.9亿元，同比增长15.9%，增速比一季度略有下降。从产业链角度看，芯片设计业销售额为1766.4亿元，同比增长18.5%；晶圆制造业销售额为1171.8亿元，同比增长21.3%；封装测试业销售额1164.7亿元，同比增长7.6%。

根据海关统计，2021年1-6月中国进口集成电路3123.3亿块，同比增长29%；进口金额1978.8亿美元，同比增长28.3%。出口集成电路1513.9亿块，同比增长39.2%；出口金额663.6亿美元，同比增长32%。

从历史发展进程来看，全球半导体产业经历了两次比较明显的产业转移，第一次发生于20世纪70年代，从美国转向日本；第二次发生于20世纪80、90年代，从日本转向韩国和中国台湾地区。目前全球半导体产业正在发生转向中国大陆的第三次产业转移趋势。

根据应用领域与技术工艺划分，半导体可分为四大类：集成电路、分立器件、光电子器件和传感器。其中，集成电路是半导体产业的核心，占据行业八成以上规模。集成电路芯片制造现已成为各行各业实现信息化、智能化的基础与核心，是支撑国家经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业，其技术水平是实现科技强国、产业强国的关键标志。

根据美国半导体产业协会（SIA）统计数据，2020年全球半导体产品细分市场中，集成电路产品规模占比为 82.00%，其中逻辑电路和存储器产品占比分别为 26.88%及26.65%，市场规模约为1180亿美元及1170亿美元；光电子器件、分立器件及传感器在全球半导体产品市场中占比分别为 9.11%、5.47%及3.42%。

根据中国半导体行业协会统计数据，2011年中国集成电路行业市场规模仅为1933.7亿元；2019年，在全球集成电路行业整体下行的大背景下，中国集成电路产业逆势增长，实现销售收入7562.3亿元，同比增长15.77%；2020年，中国集成电路产业规模继续高速增长至8848亿元，同比增长17.00%；2011年至2020年年复合增长率为18.41%，远高于全球平均水平，中国集成电路市场规模发展迅速。

在整个半导体产业链中，上游涉及半导体材料、半导体设备等支撑性行业，中游涉及芯片设计、晶圆制造和封装测试行业，下游涉及半导体产品终端应用行业等。以集成电路为代表的半导体产品应用领域广泛，下游应用行业的需求增长是半导体产业快速发展的核心驱动力。

半导体设备是指用于生产各类半导体产品的生产设备，在半导体产业链中起到关键作用，主要原因在于芯片的设计、晶圆的制造等要在设备标准范围内设计和制造，设备的技术进步又反过来推动半导体产业的发展。

半导体产业链中技术难度最高、工艺最为复杂，但附加值最大的当属集成电路。

集成电路产品的生产主要分为前道工艺和后道工艺两大步骤。前道工艺以硅片的加工为起点，以在硅片等介质上制成集成电路为终点，主要包括氧化/扩散、光刻、刻蚀、薄膜沉积、离子注入、机械抛光、清洗等复杂工艺，主要涉及氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、机械抛光设备、清洗设备等；后道工艺以将载有集成电路硅片的分割为起点，以封装和测试后并最终制成集成电路产品为终点，主要包括封装工艺和测试工艺，主要涉及封装设备、测试设备等。

北美作为全球半导体设备龙头地区，根据Gartner 数据，2020年全球前五大集成电路制造设备厂商中，美国有3家，分别是应用材料、泛林半导体和科磊半导体，对应市场份额占比分别为18.61%、14.98%、6.45%，合计占比为40.04%。因此北美半导体设备支出对于判断全球半导体设备行业景气度具有方向标意义。根据SEMI公布的数据显示，2021年9月北美半导体设备制造商出货金额为37.2亿美元，较2021年8月的最终数据36.6亿美元增长1.7%，相较于2020年同期27.4亿美元增长35.5%。全球各大晶圆厂在行业高景气的推动下，纷纷扩大资本开支，带动上游半导体设备需求大增。

美国加州时间2021年6月22日，国际半导体产业协会（SEMI）季度《世界晶圆厂预测报告》（World Fab Forecast）强调，全球半导体制造商将在今年年底前开始建设19座新的高产能晶圆厂，并在2022年再开工建设10座，以满足市场对芯片的加速需求。SEMI总裁兼首席执行官Ajit Manocha表示，未来几年这29座晶圆厂的设备支出预计将超过1400亿美元。

中国和中国台湾地区将在新晶圆厂建设方面处于领先地位，各有8个，其次是美洲有 6 个，欧洲/中东有 3个，日本和韩国各有 2个。

在2021年和2022年开始建设的29座晶圆厂中，有15座是晶圆代工厂。在今年开始建造新晶圆厂的半导体制造商中，许多制造商要到2023年才会开始安装设备，因为在破土动工后需要长达两年的时间才能达到这一阶段，不过有些制造商最早可能会在明年上半年开始安装。

半导体设备行业是国家产业政策鼓励和重点支持发展的行业。近年来，为推动半导体产业的发展，增强产业创新能力和国际竞争力，带动传统产业改造和产品升级换代，进一步促进国民经济持续、快速、健康发展，我国先后推出了《科技部重点支持集成电路重点专项》、《集成电路产业十三五发展规划》、《国务院关于印发新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》、《信息产业发展指南》、《中国（上海）自由贸易试验区临港新片区集聚发展集成电路产业若干措施》等一系列鼓励和支持半导体产业发展的政策，为我国半导体设备行业的发展营造了良好的政策环境。随着下游电子、汽车、通信等行业需求的稳步增长，以及5G、物联网、云计算及大数据等新兴领域的快速发展，集成电路产业面临着新型芯片或先进制程的产能扩张需求。同时，国内晶圆厂扩产规划陆续落地叠加半导体设备国产化替代的迫切需求，为国内半导体设备行业带来广阔的市场空间。

2、全球半导体设备行业发展情况

2.1、全球半导体设备行业格局

全球范围内的半导体设备制造商主要以美国、日本和欧洲公司为主，呈现高度集中格局。美国的应用材料、泛林半导体、科磊，荷兰的阿斯麦（ASML），日本的东京电子等国际知名半导体设备企业经过多年发展，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主要份额。

根据SEMI全球半导体设备市场统计报告中的数据显示，2020年全球半导体制造设备销售额约711.9亿美元，相比2019年的598亿美元增长了19.1%。其中，晶圆制造设备销售额约612亿美元，占比86.1%；测试设备销售额约60.1亿美元，占比8.5%；封装设备销售额约38.5亿美元，占比5.4%。SEMI预测2021年和2022年全球半导体设备销售额分别为953和1013亿美元，同比增长33.9%和 6.3%。

2020 年中国大陆半导体制造设备销售额达到187.2亿美元，同比增长39.2%，约占全球份额的26.3%，首次成为全球最大的半导体制造设备市场。另外，中国台湾销售额为171.5亿美元，与2019年水平相当；韩国销售额为160.8亿美元，同比增长61%；日本销售额为75.8亿美元，同比增长21%；欧洲销售额为26.4亿美元，同比增长16%；北美地区在三年连续增长后，2020年销售额为65.3亿美元，同比减少了20%。

根据美国半导体产业调查公司VLSI Research公布的2020年全球半导体设备厂商销售额排行榜显示，排在前十位的主要为美国、日本及荷兰厂商。美国的应用材料（AMAT）继续稳居第一，全球份额占比为17.7%；荷兰的光刻机巨头阿斯麦（ASML）位居第二，全球份额占比为16.7%。

2020 年中国大陆已经成为最大的半导体设备市场，国内设备厂商已成功进入大多数半导体制造设备细分领域，但中国半导体设备明显落后于美国、荷兰、日本等国，并且整体国产化率尚处于较低水平，供给和需求严重不匹配。随着国产替代、自主可控的迫切需求以及在国内产业政策支持下，国内半导体制造设备发展潜力巨大。

在半导体设备各细分领域，国内涌现出一批优秀的本土企业。根据研究机构2020年统计数据，去胶设备在部分国内晶圆厂的采购中，国产化率已接近90%，是国产化率最高的半导体制造设备，国内厂商有屹唐半导体；清洗设备国产化率约为20%左右，国内厂商为有盛美上海、北方华创、至纯科技、芯源微；CMP设备国产化率约为10%，国内厂商有华海清科、中电科45所；薄膜沉积设备国产化率约为8%，国内厂商有北方华创、拓荆科技；刻蚀设备国产化率约为7%，国内厂商有中微公司、北方华创、屹唐半导体；涂胶显影设备国产化率约为8%，国内厂商有芯源微；离子注入设备国产化率约为3%，国内厂商有万业企业、中科信（目前两家设备均处于验证阶段）；光刻设备的国产化率低于1%，过程量检测设备国产化率约为2%，目前国内厂商在该两类设备的研制上基本还处于客户验证过程中。随着国内半导体设备供应商的关键技术突破与工艺验证加速，未来中国半导体产业有望显著降低对进口半导体制造设备的依赖。

根据赛迪顾问于2021世界半导体大会披露的数据显示，2020年中国半导体设备五强企业分别为：北方华创、中微公司、盛美上海、中电科电子装备集团和上海微电子装备集团。未来随着企业研发不断投入、经验不断迭代升级、同时 Foundry 厂加速认证以及导入国内设备制造商，行业景气度不断攀升，国内半导体设备厂商将迎来快速发展期。

2.2、半导体设备国产化机遇

半导体设备的发展与本土晶圆制造业有着较强伴生性。对于国内半导体设备厂商而言，在中美贸易摩擦背景下，国内半导体产业链不确定性增加，国内晶圆厂出于供应链安全角度考虑，对国内半导体设备供应商的认证意愿相比过去已大大增强。中芯国际等国内晶圆厂在新增产能建设过程中积极导入国产设备，相关设备厂商迎来快速增长机遇。

摩尔定律逐渐逼近物理和经济极限，工艺的发展具有放缓趋势，为国内半导体设备企业追赶国际龙头公司赢得宝贵的窗口期。从特征尺寸来说，由于先进工艺节点的建厂成本呈指数级增长，当前全球也仅有台积电、三星等个别企业可以继续投资7nm以下工艺的研发和生产线建设。从晶圆尺寸来说，先进制程12英寸（300mm）晶圆主要用于生产以电脑、平板、智能手机为主的消费电子类产品；对于像汽车应用领域中的车规级芯片由于在安全性及稳定性方面要求较高，主要使用成熟制程的8英寸（200mm）产线生产。在此背景下，为国产半导体设备的验证从易到难，设备的稳定性逐渐提高等方面，创造了充分的市场应用机会。

28nm是半导体成熟制程与先进制程的分界线，经过数年不断完善，28nm制程工艺成熟度高，并且在能耗、性能以及功能上都极具性价比。从应用市场角度看，除了对于性能功耗比要求较高的智能手机、电脑的CPU、GPU、AI加速等领域芯片需要用到先进制程外，日常应用中的大多数产品如一般消费电子、电视、空调、音响、冰箱等各类家用电器、5G通信、汽车电子、工业控制芯片、驱动芯片等，以及未来的万物互联趋势下的芯片需求，28nm及以上成熟制程工艺的芯片完全可以满足大部分应用要求。

在半导体制造领域，中国半导体企业最前沿、最成熟的技术在28nm工艺水平。国内半导体制造企业中芯国际和上海华虹宏力相继攻克了28nm工艺，但目前国内半导体产业链尚未完全国产化，主要在上游关键设备（像光刻设备等）和材料环节。因此，对于国内半导体设备生产企业来说，在28nm工艺芯片依然是主流，而且应用广泛的情况下，无须过多关注先进乃至尖端的制程工艺，专注实现28nm及以上成熟制程所需的半导体设备研制非常具有现实意义。根据相关市场信息，目前国内半导体设备制造企业，在28nm及以上成熟制程方面逐步实现突破，使得中国半导体产业链有望在近些年实现28nm及以上成熟制程的完全国产化。

3、前道晶圆工艺制造设备

根据Gartner统计的2020年全球各类晶圆制造设备估算数据，其中光刻、刻蚀、薄膜沉积是占比最高的前道制造设备，合计市场规模占比约为70.2%，同时这三类设备也是集成电路制造的主设备。

3.1、光刻设备

3.1.1、光刻机

光刻是指将掩膜板上的图形曝光至预涂了光刻胶的晶圆表面上。光刻机决定了芯片尺寸、集成度以及终端产品的性能等，是芯片制造的支柱设备，其核心零部件包括光源、镜头以及精密结构等。目前荷兰厂商阿斯麦（ASML）占据了全球光刻机绝对龙头地位，国内企业在光刻机技术攻关上短期难以实现较大突破。

2020 年，全球光刻机市场约 135 亿美元，占全球半导体制造设备市场 21%。光刻机市场一直以来在全球设备市场中的比重都较高，具有较高技术难度，并且单台设备价值量也较高，属于半导体制造设备的皇冠。

从光刻机格局来看，ASML主导全球光刻机市场。2020 年ASML占据全球光刻机市场84%的份额，日本尼康（Nikon）约占7%，佳能（Canon）约占5%。ASML具有高度的垄断地位，并且由于其EUV 光刻机跨越式的升级进步，ASML 在技术上的领先性更加明显。Nikon的光刻机集中在中高端区域，Canon的光刻机集中在低端区域。

在光刻机高度垄断格局下，国内企业上海微电子装备(集团)股份有限公司已经实现了一定程度突破，可以提供低端的光刻机设备。

上海微电子生产的SSX600系列步进扫描投影光刻机采用四倍缩小倍率的投影物镜、工艺自适应调焦调平技术，以及高速高精的自减振六自由度工件台掩模台技术，可满足IC前道制造90nm、110nm、280nm关键层和非关键层的光刻工艺需求。该设备可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产。

3.1.2、涂胶显影设备

涂胶和显影是光刻前后的重要步骤，因此涂胶显影设备是光刻工艺中的设备，是与光刻机配合进行作业的不可或缺的关键处理设备，主要负责涂胶、烘烤及显影。按照工艺环节不同，分为前道涂胶显影设备和后道涂胶显影设备，其中前道涂胶显影设备占据绝大部分市场规模。根据Global Market Monitor统计数据，全球前道涂胶显影设备市场规模2020年约为 19.05亿美元，预计到2022年有望超过25亿美元。

根据VLSL数据显示，全球涂胶显影设备市场格局中，日本东京电子占据绝对优势地位，市场份额约占88%，其他生产企业有日本迪恩士、韩国细美事、德国苏斯微等。中国涂胶显影设备市场中仍以外国厂商为主，其中东京电子占比超过90%，国内厂商芯源微电子占比约4%。

芯源微生产的涂胶显影设备产品在集成电路前道晶圆加工环节，作为国产化设备已逐步得到验证及应用，实现小批量替代；在集成电路制造后道先进封装、化合物、MEMS、LED芯片制造等环节，作为国内厂商主流机型已广泛应用在国内知名大厂，成功实现进口替代。芯源微生产的前道涂胶显影设备已陆续获得了上海华力、长江存储、武汉新芯、中芯绍兴、厦门士兰集科、上海积塔、株洲中车、青岛芯恩、中芯宁波、昆明京东方等多个前道大客户订单。

3.2、刻蚀设备

刻蚀是指用化学或物理方法有选择地在硅片表面去除不需要的材料的过程，是与光刻相联系的图形化处理的一种主要工艺，目的是把图形从光刻胶转移到待刻蚀的薄膜上，是半导体制造工艺的关键步骤。刻蚀主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀，，湿法刻蚀是指利用溶液的化学反应刻蚀，干法刻蚀则是用气体与等离子体技术对材料进行刻蚀。干法刻蚀是目前主流的刻蚀技术，其中以等离子体干法刻蚀为主导。全球芯片制造刻蚀设备市场基本由干法刻蚀设备构成。

根据Gartner统计数据显示，2020年全球刻蚀设备市场规模约为136.89亿美元， 2025 年规模预计将达到181.85 亿美元。2020年刻蚀设备约占晶圆制造设备总值的24%，另外，刻蚀设备在不少先进晶圆厂的设备投资中达到 25%到30%，甚至在部分NAND闪存生产线上的投资接近50%。

在等离子体刻蚀设备市场中主要是两类设备：CCP电容性高能等离子体刻蚀机和ICP电感性低能等离子体刻蚀机。CCP设备主要是刻蚀深宽比较高的、较硬的介质材料；而ICP主要是刻蚀尺度小，厚度薄的较软的材料。由于微观器件越做越小，薄膜厚度越来越薄，线宽控制越来越严，ICP刻蚀机取代以往的CCP刻蚀设备成为市场规模占主导地位的设备。等离子体刻蚀设备的市场快速增长，已超过光刻机成为集成电路设备最大的市场。根据Gartner数据，2020年全球刻蚀设备呈现泛林半导体、东京电子和应用材料三家寡头垄断格局。其中当属泛林半导体技术实力最强，产品覆盖最全面，市场份额占到46.71%；东京电子和应用材料市场份额占比分别为26.57%和16.96%；国内刻蚀设备前三大企业为中微公司、北方华创和屹唐半导体，市场份额占比分别为1.37%、0.89%和0.1%。

中微公司先期开发了CCP刻蚀机，近年来又开发了ICP刻蚀机。在逻辑集成电路制造环节，公司开发的12英寸高端刻蚀设备已运用在国际知名客户65nm到5nm等先进的芯片生产线上。同时，公司根据先进集成电路厂商的需求，已开发出小于5nm刻蚀设备用于若干关键步骤的加工，并已获得行业领先客户的批量订单；在3D NAND芯片制造环节，公司的电容性等离子体刻蚀设备可应用于64层和128层的量产；公司的电感性等离子刻蚀设备已经在多个逻辑芯片和存储芯片厂商的生产线上量产，根据客户的技术发展需求，正在进行下一代产品的技术研发，以满足5nm以下的逻辑芯片、1X纳米的DRAM芯片和128层以上的 3D NAND芯片等产品的ICP刻蚀需求，并进行高产出的ICP 刻蚀设备的研发。

北方华创在ICP刻蚀机领域国内领先，拥有8英寸和12英寸ICP刻蚀设备，应用领域覆盖集成电路、LED、功率半导体、先进封装等。北方华创2005年第一台8英寸ICP刻蚀机在客户端上线；，12英寸ICP刻蚀机在客户端28nm实现国产替代；2020年12月，北方华创ICP刻蚀机交付突破1000腔，标志着国产刻蚀机得到客户广泛认可。屹唐半导体有paradigmE®系列等离子体刻蚀设备，主要可用于65纳米到5纳米逻辑芯片、10纳米系列DRAM芯片以及32层到128层3D闪存芯片制造中若干关键步骤的大规模量产。在干法刻蚀设备领域，公司持续根据客户需求研发可用于10纳米系列DRAM芯片、64层到256层3D闪存芯片的刻蚀设备和工艺。屹唐半导体的刻蚀设备已用于三星电子、长江存储等国内外知名存储芯片制造企业。

3.3、去胶设备

去胶是指在刻蚀/离子注入等图形化工艺完成后，在不损坏底层材料和结构的情况下清除各类光刻胶。工艺上类似于刻蚀，区别在于去胶的操作对象是光刻胶，而刻蚀的操作对象是晶圆介质材料。去胶工艺可分为湿法和干法两类，湿法去胶工艺使用溶剂对光刻胶等进行溶解；干法去胶工艺可视为等离子刻蚀技术的延伸，主要通过等离子体和薄膜材料的化学反应完成，是目前的主流工艺。在日常制造流程中也可以采取干法及湿法去胶搭配使用，保证完全清除晶圆表面反应残留物。

全球集成电路制造干法去胶设备领域的主要参与者包括屹唐半导体、比思科、日立高新、泛林半导体、泰仕半导体等。根据Gartner统计数据，2020年前五大厂商的市场份额合计超过90%。国内厂商屹唐半导体占比31.29%，位居第一；北方华创占比1.66%，位居第七。

2018年至2020年，在干法去胶设备领域中，屹唐半导体分别位于全球第三、全球第二和全球第一的市场地位，市场占有率逐年提升，确立了在干法去胶设备细分市场中国际领先的行业地位。屹唐半导体在国内干法去胶设备领域亦处于领先地位，根据中国国际招标网公开数据统计，2020 年，国内知名存储芯片制造企业长江存储通过招投标方式采购的27台去胶设备中有24台由屹唐半导体提供，市场份额占比达88.89%；国内知名逻辑电路制造企业华虹集团通过招投标方式采购的11台去胶设备中有10台由屹唐半导体提供，市场份额占比达90.91%。

根据 Gartner 统计数据，2020年全球集成电路制造干法去胶设备市场规模为5.38亿美元，并预计2025年将增长到6.99亿美元，年复合增长率约为5.4%。

3.4、薄膜沉积设备

薄膜沉积是指半导体制造中在硅片衬底上沉积一层膜的工艺，这层膜可以是导体、绝缘物质或者半导体材料，沉积的薄膜是芯片电路中的功能材料层。薄膜沉积工艺主要分为化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）及原子层沉积（ALD）。其中，，CVD 还可以分为 APCVD（常压CVD）、SACVD（亚常压CVD）、LPCVD（低压CVD）、PECVD（等离子体增强CVD）等，ALD也是基于CVD技术发展而来。

薄膜沉积设备是集成电路制造中的核心设备，设计制造技术难度大，产业化验证周期长。在半导体行业下游需求增长以及技术变革的推动下，全球薄膜沉积设备行业持续稳定发展。根据Maximize Market Research数据统计，全球半导体薄膜沉积设备市场规模从2017年的125亿美元扩大至2020年的 172 亿美元，年复合增长率为 11.2%。

在各种薄膜沉积设备类型中，PECVD设备占比最高，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是新兴设备类型，占比较小；溅射PVD 设备和电镀ECD设备合计占比为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Acumenresearch and condulting预测，由于半导体先进制程产线数量增加，2026年全球ALD设备市场规模将增长至约32亿美元。

从全球市场竞争格局来看，薄膜沉积设备行业基本由应用材料（AMAT）、先晶半导体（ASMI）、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL）等国际巨头垄断。2019年，ALD 设备市场中，东京电子和ASMI分别占据了31%和29%的市场份额，剩下的40%份额由其他厂商占据；PVD设备市场则由应用材料基本垄断，市场份额占比达85%；CVD设备市场中，应用材料占比约为30%，连同泛林半导体的21%和东京电子的19%，三大厂商占据了全球 70%的市场份额。

随着国内晶圆厂建设及产线的逐渐升级，对薄膜沉积设备数量和性能的需求将随之提升，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。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。目前薄膜沉积设备国产化率仅8%左右，未来替代空间巨大。国内处于领先地位的生产企业有北方华创和拓荆科技。

北方华创的薄膜沉积设备在PVD技术方面最强，可实现对应用材料设备的部分替代，产品已批量供应一线厂商；在CVD技术方面拥有APCVD、LPCVD等技术；ALD设备也有开发并实现少量供货。北方华创的CVD、PVD及ALD相关设备已具备28nm/14nm技术水平，10nm及以下先进制程正处于研发与验证阶段。

拓荆科技的薄膜沉积设备以CVD技术为主，拥有PECVD、ALD、SACVD三大类设备。公司的PECVD设备推出较早、也较为成熟，是目前主要业务收入来源。ALD和SACVD设备目前均处于产品发往不同客户端进行产线验证的市场开拓阶段，形成批量销售需经过不同客户验证。公司研发的PECVD、ALD及SACVD 设备系列化产品已累计发货超 150套机台，应用在逻辑芯片、DRAM芯片及3D NAND FLASH芯片等领域，产品已进入中芯国际、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。拓荆科技的CVD和ALD相关设备已具备28nm/14nm技术水平，并已展开10nm及以下制程产品验证测试。

3.5、离子注入设备

离子注入是指通过对半导体材料表面进行某种元素的离子注入掺杂，从而改变其特性的掺杂工艺制程。掺杂工艺主要有两种方法：高温热扩散法和离子注入法。与扩散工艺相比，离子注入可对注入剂量、注入角度、注入深度、横向扩散等方面进行精确的控制，使得离子注入方式在半导体制造中被广泛应用。根据离子束电流和束流能量范围，离子注入机主要有三大类：低能大束流离子注入机、中低束流离子注入机、高能离子注入机，此外还有氧注入机及氢离子注入机等等。

根据SEMI数据，2013-2019 年，全球离子注入机市场规模不断上升，2013年为8.1亿美元，2019年增长到18亿美元。2020年中国市场离子注入机规模约为44.5亿元，其中在集成电路应用领域规模最大，2020年市场规模约为43.2亿元，占比 97.1%。

根据Gartner统计数据，离子注入设备约占前道晶圆设备市场3%的份额。从离子注入机的市场结构来看，全球离子注入机仍以低能大束流离子注入机为主，约占市场总份额的61%；中低束流离子注入机占比约为20%；高能离子注入机占比约为18%。

从全球市场看，拥有离子注入机能力的企业主要分布在美国、日本和中国，呈现国际巨头寡头垄断格局，其中美国的应用材料（AMAT）占据龙头地位，市场份额约占70%；Axcelis份额约占 20%，其余市场份额由AIBT、日新（Nissin）、日本SEN及国内企业凯世通、中科信等公司占有。

根据头豹研究院研究数据，按离子注入设备产率和工艺注入量的不同，估计成熟制程产线每万片/月需要约2台大束流离子注入机，先进制程产线每万片/月需要约4-5台大束流离子注入机。国内晶圆厂加速扩建产能，相关半导体设备需求巨大。

凯世通是万业企业旗下的子公司，成立于2009年，于2018年并入万业企业，创始团队主要来自世界知名离子注入机公司，深耕离子注入机领域30多年。凯世通在全球光伏离子注入领域占有率第一，在集成电路离子注入领域聚焦于低能大束流离子注入机研发和生产，其低能大束流离子注入机在低能、大束流等核心指标上已达到或超过国外同类产品。

根据万业企业公告，2020年，凯世通首台低能大束流离子注入机在国内一家12英寸主流集成电路芯片制造厂完成设备验证工作并确认销售收入；1台低能大束流重金属离子注入机和1台低能大束流超低温离子注入机已交付客户；高能离子注入机设备按客户交付计划进行组装。2021年上半年，新增与国内另一家12英寸芯片制造产线的公司签署1台低能大束流超低温离子注入机和1台高能离子注入机订单。

中科信成立于2019年6月17日，源于中国电科第48研究所，承担了多项国家专项的离子注入机项目，已形成中束流、大束流、高能、特种应用及第三代半导体等全系列离子注入机产品体系。目前已有产品发往客户验证。

3.6、清洗设备

半导体清洗是指针对不同的工艺需求对晶圆表面进行无损伤清洗以去除半导体制造过程中的颗粒、自然氧化层、金属污染、有机物、牺牲层、抛光残留物等杂质的工序，贯穿于半导体硅片制造、晶圆制造和封装测试等重要工艺环节，避免杂质影响芯片良率和芯片产品性能。

根据清洗介质的不同，半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗，目前90%以上的清洗步骤以湿法工艺为主。在湿法清洗工艺下，目前主流的清洗设备主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、组合式清洗设备和批式旋转喷淋清洗设备等，其中单片清洗设备市场份额占比最高。

根据Gartner统计数据，2018年全球半导体清洗设备市场规模约为34.17亿美元，2019年和2020年受全球半导体行业景气度下行的影响，有所下降，分别为30.49亿美元和25.39亿美元，2021年随着全球半导体行业复苏，全球半导体清洗设备市场将呈逐年增长的趋势，2024年预计全球半导体清洗设备市场规模将达到31.93亿美元。

在全球清洗设备市场，日本公司占据主导地位，日本迪恩士（DNS）占据40%以上的市场份额，另外，日本东京电子（TEL）、韩国SEMES和泛林半导体（LAM）也占据较高份额，市场集中度较高。

目前中国大陆在清洗设备领域主要有盛美半导体、至纯科技、北方华创、芯源微等四家厂商，各自专注的领域有所差异。

盛美半导体主要产品为集成电路领域的单片清洗设备，其中包括单片SAPS兆声波清洗设备、单片TEBO兆声波清洗设备、单片背面清洗设备、单片前道刷洗设备、槽式清洗设备、单片槽式组合清洗设备等，产品线较为丰富，目前是国内半导体清洗设备出货量最多的企业。公司部分产品目前已经通过验证并成为海力士、长江存储、华虹集团、中芯国际等行业知名半导体企业的供应商。

至纯科技具备生产8-12英寸高阶单晶圆湿法清洗设备和槽式湿法清洗设备的相关技术，能够覆盖晶圆制造中包括先进制程逻辑电路、高密度存储、化合物半导体特色工艺等多个细分领域的市场需求，湿法设备已经获得28nm全系列认证。公司湿法设备目前主要用户有中芯国际、华虹集团、长鑫存储、华为、华润、燕东、台湾力晶等。

北方华创于2017年收购美国半导体设备生产商Akrion，主要产品为单片和槽式湿法清洗设备，有产品在客户验证。

芯源微目前主要产品是应用于集成电路制造领域的单片式刷洗设备，有设备在中芯国际验证。

3.7、CMP化学机械抛光设备

CMP（Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光）是指通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合作用，实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化，是集成电路制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工艺。

在集成电路制造所使用的全部种类半导体设备中，CMP设备是使用耗材较多、核心部件有定期维保更新需求的制造设备之一，因此CMP设备厂商通常也会基于自身设备及工艺技术向客户提供专用耗材销售和关键耗材维保等技术服务，在设备销售之外获取更长期稳定和更高盈利能力的服务收入。

根据SEMI数据，2018年全球CMP设备市场规模约为25.82亿美元，2019年受全球半导体景气度下滑影响，市场规模下滑至23.05亿美元。

从全球市场来看，CMP设备市场呈现国外巨头垄断的格局，其中美国的应用材料市场份额约占70%，具有绝对优势；荏原机械的市场份额为25%。

国内CMP设备的主要研制企业有华海清科和北京烁科精微电子装备有限公司，其中华海清科目前是国内唯一实现12英寸系列CMP设备量产销售的企业。

华海清科拥有12英寸和8英寸CMP设备，公司研制的CMP设备产品全面覆盖集成电路制造过程中的非金属介质CMP、金属薄膜CMP、硅CMP等抛光工艺并取得量产应用，高端CMP设备的工艺技术水平已突破至14nm制程。华海清科的CMP设备已广泛应用于中芯国际、长江存储、华虹集团、英特尔、长鑫存储、厦门联芯、广州粤芯、上海积塔等国内外先进集成电路制造商的大生产线中。2020年在中国大陆地区的CMP设备市场占有率约为 12.64%，具备较好的国产替代发展前景。

北京烁科精微电子装备有限公司拥有8英寸CMP设备，并且已通过中芯国际和华虹集团验证并实现商业销售；目前公司已研发12英寸CMP设备发往客户验证。

3.8、过程量测设备

过程量测主要在晶圆制造过程使用，目的是检查每一步制造工艺后晶圆产品的加工参数是否达到设计要求或存在缺陷，属于物理性检测，主要用到膜厚/OCD关键尺寸量测设备、电子束量测设备等，具体可分为量测和检测。量测指的是通过量定薄膜厚度、掺杂浓度、关键尺寸等关键参数，检验是否符合设计要求；检测主要是检测有无颗粒污染、机械划伤和图案缺陷等。由于存在多种测量指标，因此涉及的过程量测设备种类较多。

根据SEMI和前瞻产业研究院统计数据，2020年全球半导体前道过程量测设备市场规模约为34.1亿美元。从全球市场竞争格局看，美国科磊半导体（KLA）占据绝对龙头地位，在2020 年全球前道过程量测设备厂商中排名第一，市场份额占比超过50%；应用材料（AMAT）排名第二，份额占比约12%;其他主要市场参与者还包括日立高新、ASM、Nova等国际厂商。国内从事过程量测设备生产的企业有精测电子（子公司上海精测）、上海睿励、中科飞测、赛腾股份（收购日本OPTIMA）等。

精测电子旗下子公司上海精测专注半导体前道量测设备研发，全面布局膜厚检测设备、OCD 检测设备及SEM 检测等方向。上海精测已于2020年底交付首台电子束检测设备，2021年交付首台OCD设备。上海睿励的第一大股东是中微公司，持股比例为20.45%。上海睿励主营产品为光学膜厚测量设备和光学缺陷检测设备，以及硅片厚度及翘曲测量设备等。2021年4月18日，公司首台自主研发的高精度光学缺陷检测设备（WSD200）交付国内知名客户；2021年6月，公司自主研发的第三代光学膜厚测量设备 TFX4000i 交付设备。

中科飞测主要产品有光学检测设备和缺陷检测设备等，公司产品已经获得国内多家厂商的设备验收及批量订单。

赛腾股份主要从事智能制造装备的研发、设计、生产、销售及技术服务，为客户实现智能化生产提供系统解决方案，通过收购日本硅片检测公司OPTIMA进入半导体检测设备领域。OPTIMA的晶圆正反面检测和边缘检测技术处于全球行业领先水平。在半导体晶圆检测领域，赛腾股份拥有Sumco、三星、协鑫、奕斯伟、中环半导体、金瑞泓等优质客户。

4、后道封装测试工艺设备

封装和测试环节是将生产出来的合格晶圆做减薄、切割、贴片、焊线、塑封/切筋成型等处理，让芯片内部电路与外部器件实现电气连接、为芯片提供机械物理保护，并对封装完毕的芯片进行功能和电参数测试。封装和测试具有安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用，是芯片内部电路与外部器件连接的桥梁，是集成电路投入使用前的最后环节。

4.1、封装设备

封装涉及的设备类型较多，主要包括减薄机、划片机、贴片机、固化设备、引线焊接设备、塑封/切筋成型设备、电镀设备等。封装设备领域涉及的主要是机械设备类厂商，其设备精度和制造难度远低于晶圆产线上使用的设备。

根据SEMI和VLSI统计数据，2020 年全球半导体封装设备市场规模为 38.8亿美元，约占全球半导体设备市场规模的5.45%，中国半导体封装设备市场规模从2018年的9.2亿美元，增长到 2020年的10.4亿美元。在各类封装设备中，按照2018年统计数据，贴片机占比30%、划片机占比28%、引线焊接设备占比23%、塑封/切筋成型设备占比18%、其他设备占比1%。

全球封装设备市场呈现国外厂商寡头垄断格局：贴片机国外厂商有荷兰的Besi、新加坡的ASM Pacific、美国的K&S、日本的Shinkawa等，国内厂商有苏州艾科瑞思、大连佳峰等；划片机国外厂商有ASM Pacific、K&S、日本的DISCO等，国内厂商有中电科45所等；引线焊接设备国外厂商有ASM Pacific、K&S、Shinkawa等，国内厂商有深圳翠涛、中电科45所等；塑封/切筋成型设备国外厂商有日本的Towa和YAMADA、Besi、ASM Pacific等，国内厂商有富仕三佳等。

4.2、测试设备

半导体后道测试是指在芯片完成封装之后对单个芯片成品性能的完整测试，目的是检查芯片的性能是否符合要求，主要涉及功能和电参数测试。后道测试设备主要包括测试机、分选机等，其中，测试机是用于检测芯片功能和性能，技术壁垒高，尤其是在集成电路测试领域，对测试功能模块、测试精度、响应速度、应用程序定制化、平台可延展性以及测试数据的存储、采集和分析等方面提出愈来愈高的要求；分选机是用来实现被测芯片与测试机功能模块的连接。

根据SEMI和前瞻产业研究院数据，2020年全球半导体后道测试设备市场规模60.2亿美元，约占全球半导体设备市场规模的8.5%。根据SEMI数据，2018 年中国半导体后道测试设备（包含晶圆测试设备）中，测试机、分选机和探针台分别占比 63.1%、17.4%和 15.2%，其它设备占4.3%。测试机在后道测试设备中规模占比最大，根据应用领域的不同，主要分为存储测试机、SOC测试机、模拟测试机、数字测试机、分立器件测试机和RF测试机。

全球半导体后道测试设备制造技术基本掌握在美国、日本等厂商手中，全球市场格局呈现美国的泰瑞达和科休半导体、日本的爱德万等厂商寡头垄断，三家合计市场份额占比超过90%，其中泰瑞达目前是全球最大的半导体测试设备公司。

国内半导体后道测试设备生产企业主要有华峰测控、长川科技、精测电子、联动科技等。

华峰测控目前是国内最大的半导体测试机本土供应商，于2003年进入集成电路测试机领域，聚焦于模拟和混合信号测试机领域。公司是为数不多的进入国际封测市场供应商体系的中国半导体设备厂商，测试系统产品全球累计装机量超过2300台。华峰测控的模拟测试机在中国市场占有率约60%。

长川科技是国内分选机领先企业，主要产品为测试机、分选机及自动化生产线，其中测试机包括大功率测试机、模拟/数模混合测试机等；分选机包括重力式分选机、平移式分选机、测编一体机。公司的测试机和分选机在核心性能指标上已达到国际先进水平，部分产品超过同类竞争对手。公司相关产品已供应国内三大封测厂、士兰微等公司。

精测电子的子公司武汉精鸿电子主要聚焦自动检测设备（ATE）领域，主要产品是存储芯片测试设备；子公司WINTEST以及其在武汉的全资子公司伟恩测试目前主要聚焦驱动芯片测试设备领域。

联动科技是国内领先的半导体分立器件测试系统供应商，主要产品包括半导体自动化测试系统、激光打标设备等。其中半导体自动化测试系统主要用于半导体分立器件（含功率器件）的测试、模拟类及数模混合信号类集成电路的测试。近年来，公司研制的集成电路自动化测试系统应用在安森美集团、安靠集团、长电科技、通富微电、华天科技等国内外知名半导体企业。

5、投资建议

建议持续关注半导体设备细分领域里的优质国内设备供应商：半导体设备平台型企业：北方华创；刻蚀设备龙头企业：中微公司；涂胶显影设备龙头企业：芯源微；去胶设备龙头企业：屹唐半导体；薄膜沉积设备生产企业；拓荆科技；离子注入设备生产企业：万业企业（子公司凯世通）；清洗设备生产企业：盛美半导体、至纯科技；CMP设备生产企业：华海清科；过程量测设备生产企业：精测电子（子公司上海精测）、赛腾股份（收购日本OPTIMA）；封测设备生产企业：华峰测控、长川科技。