強芯之夢008

來自專欄亨通偉德—基本面投研

本期我們繼續了解半導體設備這一行業，主要看看全球半導體設備的發展狀況，不同設備的競爭格局。

作為半導體行業上游，半導體設備行業的發展高度依賴下游半導體廠商的資本開支中的晶圓設備開支，而半導體大廠則會根據下游市場的需求情況、製程演進情況、競爭環境等因素制定下一年度的晶圓廠產能擴充計劃。半導體作為周期性行業，上游的設備受到的影響更大，當市場需求萎縮時晶圓廠擴產意願降低，設備廠的訂單量和訂單額隨之減小，這一變化充分反映在SEMI公布的北美半導體設備廠訂單出貨比這一數據上，我們在第二期曾經介紹過這一數據。

但站在這一時點，我們認為半導體設備行業將暫時告別這種波動，進入一段持續增長的時期，究其原因在於其下游發生了一些變化。例如以AI晶元、數字貨幣晶元、AP晶元為代表的先進位程晶元需要更先進的設備進行生產；DRAM、NAND FLASH等2017年漲價迅猛的產品也會要求廠商擴大產能，加大供貨以滿足下游快速增長的需求；以物聯網、汽車電子為代表的新興市場使得全球8寸晶圓廠滿載，客觀上也要求代工廠進行擴產。特別地，隨著中國大陸強勢加入半導體代工和記憶體市場，更多的晶圓廠將集中在2018-2020年間落成，通過前期的試產，晶圓廠的產能將逐步放大，對上游設備產生巨額需求。

我們先看一組SEMI的數據，據SEMI預測，2017年全球半導體製造設備銷售額約559億美元，同比增長35.6%，首次超過2000年的市場高點477億美元，同事SEMI還預計2018年全球半導體設備市場銷售額達601億美元，同比增長7.5%。2019年將繼續增長5%。

圖表 1全球半導體設備銷售額（單位：億美元）

資料來源：SEMI、亨通偉德投資

SEMI預測三星將在2018年和2019年引領晶圓廠設備支出，但三星每年投資較2017年下降。相比之下，中國將在2018年大幅增加晶圓設備支出達57%，2019年達到60%，主要體現在跨國公司和國內公司的晶圓廠項目。中國支出的飆升預計將在2019年超過韓國成為首要支出地區。

產品層面，SEMI預計3D NAND將帶動產品領域支出，在2018年和2019年各增長3%，分別達到160億美元和170億美元；DRAM在2018年將強勁增長26%，達到140億美元，但預計2019年將下降14%至120億美元；代工廠將在2018年將設備支出增加2%至170億美元，2019年將增長26%到220億美元，主要用於支持7納米投資和新產能的增長。

具體到不同生產環節，SEMI指出2018年晶圓加工設備將增加37.5%，達到450億美元。前端部分、封裝設備部分、半導體測試設備預計分別達到26億美元、38億美元、45億美元，同比增長預計分別為45.8%、25.8%、22%。

圖表 2 不同半導體設備銷售情況（單位：億美元）

資料來源：SEMI、亨通偉德投資

分地區看，SEMI指出2017年，韓國買家貢獻了全球32%的市場份額，其次為台灣地區、中國大陸、日本，前4市場佔全球半導體設備市場份額超過75%。其中，韓國買家開啟買買買模式，韓國以近180億美元的規模超過中國台灣地區，登頂全球最大半導體設備市場，較2016年增長133.4%；中國大陸地區半導體設備銷售規模82.3億美元，較2016年增長27.4%，中國大陸買家買下全球15%的半導體設備，繼續保持全球第三大半導體設備市場，與台灣地區市場差距正逐漸減小；而灣半導體設備市場萎縮約6%，退居全球第二大半導體市場。

圖表 3 全球半導體設備支出分地區比例圖

資料來源：SEMI、亨通偉德投資

此外天風證券也給出了2018年全球半導體設備支出將大幅增長的原因：「第一個驅動：根據應用材料公司法說會披露觀點，2017-2018年是10nm/7nm節點的代工廠投資大年。看2017年先進位程節點投資，20nm/28nm/40nm投資佔40%，10nm/7nm會佔55%，剩下的5%是14nm/16nm。因此2017年是主流代工廠進入10nm/7nm節點周期的元年。在製程方面以滿足領先的半導體技術發展，下游的應用集中於：以智能手機為代表的移動終端，4K視頻，以及需要大量規模計算的應用（人工智慧和智能汽車）。第二個驅動：3D NAND。上游設備商應用材料披露，2016年NAND的需求增長達到45%，2017年將保持相同的動能，而未來需求增長是可持續而且非常穩健的。從3D NAND釋放出的產業需求機會讓設備廠商深度受益。第三個驅動：多重曝光。摩爾定律的演進，晶元每一層layer的尺寸都在縮小，有些layer將進入EUV，有些將使用多重Patterning。這也意味著即使是最激進的EUV應用案例，Patterning技術仍然有很大的拓展機會。多重曝光是有重要增長的市場機會，2016年Patterning的營收增長超過了60%，而且仍將有空間繼續成長。第四個驅動：高端顯示。有兩方面帶動。第一個快速增長的是60寸及以上的大尺寸TV，驅動了新的10.5代線的產能。全球主要設備供應商AMAT目前跟進有7條10.5代線的項目。第二個來自於OLED。對於OLED設備的需求還在持續。對於2018年的展望也是比較積極。第五個驅動：中國產線投資。中國是在半導體和顯示這兩個領域長期重要的增長機會。基於中國的新增項目統計，全球主要設備供應商AMAT期待看到2018年會有投資的重要。」

接下來我們看下一全球半導體設備的競爭情況，這是一個非常壟斷的市場，前十大半導體設備廠商佔據了全球半導體設備超過60%的市場份額，在一些主要的半導體設備細分市場中，通常幾家廠商就幾乎佔據了全部的市場，特別地在EUV這一細分的光刻機市場，目前全球僅有1家公司提供該產品。相比之下，國內本土的半導體設備廠商在營業收入、產品技術等方面總體上還是落後于海外市場，這主要是因為我國大陸本土的半導體發展需要一定過程，從13年紫光開始私有化展銳到14年大基金及各地產業基金的設立，目前我國半導體也僅是進入晶圓廠建設階段，個別晶圓廠進入試產階段，離全部廠商大規模量產還需要很長一段時間，因此國內的晶圓廠對半導體本土設備的需求也僅是開始，尚未到大規模放量時間。此外國內的半導體設備也並不能滿足國內市場的需求，僅是個別企業在一些細分設備領域有所突破。

根據Gartner的數據，2007年全球前十大半導體設備供應商名單中，前五大巨頭（Applied Materials、TEL、ASML Holding NV、KLA-Tencor及Lam Research）排名依然未變，而ASM International以10億美元的營收躋身前十大排至末位，較去年前進三位。而日本Canon卻無緣前十。下面我們簡要地了解一下這些公司

圖表 4 2017年全球前十大半導體設備供應商排名（單位：百萬美元）

資料來源：Gartner、亨通偉德投資

1）應用材料Applied Materials（AMAT）是全球最大的半導體設備廠商，其主要產品為晶元製造相關類產品，例如原子層趁機、物理氣相沉積、化學氣相沉積、電鍍、刻蝕、離子注入、快速熱處理、化學機械拋光、測量學和矽片檢測等。根據Gartner和中微半導體的數據，AMAT在PVD（物理氣相沉積）佔據85%的市場份額，在ETCH（干法刻蝕機）佔據18%的市場份額，在CVD（化學氣相沉積）佔據30%的市場份額，在氧化設備/擴散爐佔據14%的市場份額，在CMP（化學機械研磨）佔據70%的市場份額，在離子注入設備佔據60%的市場份額，在過程式控制制設備（測量、矽片檢測）佔據15%的市場份額。

2）東京電子Tokyo Electron（TEL）是日本最大的半導體設備廠商，其主要產品是半導體成膜設備、半導體刻蝕設備、感光塗層及顯影設備、表面清洗設備等。根據Gartner和中微半導體的數據，TEL在ETCH（干法刻蝕機）佔據20%的市場份額，在CVD（化學氣相沉積）佔據21%的市場份額，在氧化設備/擴散爐佔據39%的市場份額，在濕法設備佔據17%的市場份額，在感光塗層設備（旋轉塗布機）佔據90%的市場份額，在濕法去膠機設備佔據20%的市場份額，在晶圓級封裝設備佔據15%的市場份額。

2013年9月AMAT曾計劃通過換股的方式作價90億美元收購TEL，但由於中國和美國商務部的反對，該項併購在2015年終止，否則半導體晶圓製造三大設備光刻機、薄膜沉積設備和刻蝕機市場都將呈現一家獨大的局面。

3）ASML是歐洲最大的半導體設備公司，是一家荷蘭公司，最早從飛利浦獨立出來，被網友戲稱為「荷蘭小廠」，該公司最主要的產品就是光刻機，這是半導體製造領域最核心同時技術難度也最大的設備，單台設備在2000萬-5000萬美元以上甚至更高，中芯國際從其購置的最先進的EUV單價能達到1.2億美元。為了研發更先進的光刻機，掌握先進的紫外光源系統和透鏡系統十分關鍵，因此ASML先後收購美國研發深紫外光源的美國CYMER公司和研發光學透鏡技術的德國Carl Zeiss（蔡司）公司。為了能夠用到最先進的光刻機，英特爾、台積電和三星這三大全球半導體製造巨頭先後入股ASML（其中英特爾投資總計33.67億歐元，其中8.29億歐元用於450毫米晶圓和EUV極紫外光刻技術、25.38億歐元用於購買15%的股權；台積電投資2.76億歐元幫助ASML開發新技術，再拿出8.38億歐元購買5%的股權；三星在新技術研發上的投入也是2.76歐元，購買股權花費5.03億歐元），分別持有其15%、5%和3%的股權。根據Gartner和中微半導體的數據，ASML在光刻機領域佔據75%的市場份額，在步進式光刻機也佔據75%的市場份額，在EUV僅有ASML一家廠商。

4）科磊半導體KLA-Tencor是全球最大的半導體過程式控制制設備廠商，協助下游晶圓製造廠在整個半導體製造過程中優化生產效率和良率，主要產品有硅晶圓缺陷檢測設備、硅晶圓測量設備、蝕刻光罩檢測設備等。根據Gartner和中微半導體的數據，科磊在過程式控制制設備（測量、矽片檢測）佔據50%的市場份額。

5）泛林半導體LAM Research是全球最大的半導體刻蝕機廠商，產品出刻蝕機外還包括薄膜沉積設備和去除光阻設備。根據Gartner和中微半導體的數據，LAM在ETCH（離子刻蝕機）佔據53%的市場份額，在CVD佔據20%的市場份額，在濕法去膠機佔據40%的市場份額。LAM Research曾於2012年收購諾發系統半導體，2015年曾試圖收購科磊半導體KLA-Tencor，但2016年被主管機關否決。

6）尼康Nikon是日本主要的半導體設備廠商，其在平板顯示用蒸鍍設備與佳能平分市場，在半導體光刻機市場佔有率僅次於ASML。根據Gartner和中微半導體的數據，Nikon在光刻機佔據11%的市場份額。

7）愛德萬測試Advantest是全球最大的晶圓測試設備廠商，根據Gartner和中微半導體的數據，Advantest在半導體測試設備佔據約50%的市場份額，與美國泰瑞達TERADYNE共同壟斷這一市場。

8）諾發系統半導體Novellus System主要產品為薄膜沉積設備、銅電鍍設備、光阻與殘留物處理設備等，該公司於2012年被泛林LAM Research收購。

9）日本Screen迪恩士主要產品包括感光塗層設備、濕法刻蝕設備、濕法去膠機設備等，根據Gartner和中微半導體的數據，Screen在感光塗層設備（旋轉塗布機）佔據5%的市場份額，在濕法設備佔據44%的市場份額，在濕法去膠機設備佔據10%的市場份額。

10）ASM是全球最大的LED封裝設備廠商。

此外，未進入2017年全球前10大半導體設備的主要公司還有日立Hitachi，根據Gartner和中微半導體的數據，Hitachi在氧化設備/擴散爐佔據43%的市場份額，全球最高；在PVD市場佔據一定份額的意法薄膜科技Evatec和日本真空Ulvac；在化學機械拋光設備佔據一定份額的日本荏原機械Ebara；全球最大的晶圓級封裝設備提供商東京精密Tokyo Seintsu；與Advantest平分全球半導體測試市場的美國泰瑞達TERADYNE等。

近期，SEMI也公布了全球十大IC設備公司的榜單，與Gattner的有些出入，但大體上都囊括了全球主要的半導體設備廠商，前幾名依然是以光刻、沉積、刻蝕設備為主營業務的廠商。

圖表 5 2017年全球十大IC設備供應商

資料來源：SEMI、亨通偉德投資

接下來我們綜合Gartner、中微半導體等研究機構或公司的數據，簡要地介紹下細分半導體設備市場的競爭結構。在最核心的光刻機細分市場，ASML佔據約75%的份額，尼康和佳能分別佔據約11%和6%左右的份額；在薄膜沉積設備市場，PVD方面AMAT佔據近85%的市場份額，Evatec和Ulvac分別佔據約6%和5%的份額，CVD方面AMAT佔據近30%的份額，TEL和LAM各佔據20%的份額；在干法刻蝕機方面，LAM佔據超過50%的份額，TEL和AMAT各佔據近20%的份額，濕法設備方面Screen佔據近45%的份額，SEMES和TEL分別佔據22%和17%的份額；在氧化爐/擴散設備方面，日立佔據43%的份額，TEL佔據近40%的份額，AMAT也佔據14%左右的份額；CMP研磨設備方面，AMAT佔據70%的份額，Ebara佔據25%的份額；在感光塗層設備（旋轉塗布機）方面TEL佔據90%的份額，Screen佔據5%的份額； 在過程式控制制設備（測量、矽片檢測）方面，KLA-Tencor佔據50%份額，AMAT和日立分別佔據15%和10%的份額；在晶圓級封裝設備（晶圓再分配，植球方面，Tokyo Seintsu和TEL各佔據15%的份額，DISCO和EV Group各佔據10%的份額；在半導體測試設備方面，Advantest和TERADYNE各佔據約50的市場份額；在晶片切割設備方面，DISCO佔據約80-90%的市場份額；在打線機方面，K&S和ASMPT各佔據30%的份額，Besi佔據15%的份額；在單晶圓清洗設備市場方面，Screen佔據超過50%的份額，TEL和LAM各佔據17%左右的份額；自動清洗台方面，Screen佔據近55%的份額，TEL佔據超過20%的份額；洗刷機設備方面，TEL和Screen分別佔據60%和40%的份額。

圖表 6 主要晶圓製造設備市場競爭結構

資料來源：Gartner、中微半導體、亨通偉德投資

推薦閱讀：