半导体行业深度分析：半导体设备零部件赛道坡长垒高国产替代正当时-20230103-中原证券-41页.pdf

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第1页/共41页本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明半导体半导体分析师：

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S0730520090001021-50586985半导体设备零部件赛道坡长垒高，国产替半导体设备零部件赛道坡长垒高，国产替代正当时代正当时半导体行业深度分析半导体行业深度分析证券研究报告证券研究报告-行业深度分析行业深度分析强于大市强于大市（首次首次）半导体半导体相对沪深相对沪深300指数表现指数表现资料来源：

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2023年01月03日投资要点：

投资要点：

半导体设备零部件半导体设备零部件行业壁垒高，行业壁垒高，市场空间广阔市场空间广阔。

根据SEMI的数据测算，2021年全球半导体设备零部件市场规模为500亿美元左右，中国半导体设备零部件市场规模为150亿美元左右。

半导体设备零部件种类繁多，不同细分领域的零部件需要积累相应的专利技术和Know-How，并对原材料的质量稳定性、纯度等方面都有较高要求，形成了极高的技术壁垒；国际半导体设备厂商对零部件供应商需要进行质量体系认证、特种工艺认证等流程，认证周期一般需要2-3年，建立合作关系的零部件供应商一般不会轻易更换，客户黏性较强，具有极高的客户认证壁垒。

美日欧美日欧厂商厂商主导主导全球全球半导体零部件市场，半导体零部件市场，未来未来国产替代空间广阔。

国产替代空间广阔。

半导体设备零部件整体市场竞争格局较为分散，但主要细分市场的集中度极高，主要被美日欧厂商主导。

半导体设备零部件国产化程度主要由技术壁垒决定，技术壁垒偏低的细分领域如机械类金属零部件国产化程度较高，技术壁垒较高的细分领域国产化率较低，根据芯谋研究的数据，射频电源、真空泵、阀、机械手、MFC等零部件国产化率低于10%，未来国产替代空间广阔。

国内国内半导体设备半导体设备零部件厂商国产替代正当时，未来成长空间巨大零部件厂商国产替代正当时，未来成长空间巨大。

2014-2021年国产半导体设备销售额复合增速为37.99%，成长速度远高于全球和中国市场的增速，目前集成电路设备国产化率不到10%，国产半导体设备未来成长空间广阔。

国内半导体设备零部件厂商目前营收规模较小，正在延续海外龙头厂商产品品类和应用领域扩张的成长路径，随着国产半导体设备厂商的快速成长，以及通过进入海外半导体设备厂商供应链，国内半导体设备零部件厂商未来有望持续高速成长。

在美国BIS新规半导体出口限制的背景下，国内企业在供应链安全、成本、服务等方面具有优势，半导体设备零部件国产替代正当时，未来成长空间巨大。

投资建议投资建议。

目前国内半导体设备零部件企业处于国产替代早期阶段，正在加速成长，我们看好国内半导体设备零部件企业国产化进程，建议关注国内平台型龙头富创精密（688409.SH）、高洁净应用材料龙头新莱应材（300260.SZ）、精密零部件领先供应商华亚智能（003043.SZ）、靶材龙头江丰电子（300666.SZ）、制程关键系统解决方案领先供应商正帆科技（688596.SH）。

风险提示：

风险提示：

半导体周期波动风险，市场竞争加剧风险，国内半导体设备厂商需求不及预期，国内零部件厂商研发进展不及预期，国产化进度不及预期。

-41%-35%-29%-24%-18%-12%-6%0%2022.012022.052022.092022.12半导体沪深300第2页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明内容目录内容目录1.半导体设备零部件市场空间广阔，美国半导体设备零部件市场空间广阔，美国BIS新规加速国产替代新规加速国产替代.51.1.半导体设备零部件市场空间广阔.51.2.美日欧厂商主导全球半导体设备零部件市场.61.3.美国BIS新规加速半导体设备零部件国产替代.72.半导体设备零部件种类多、壁垒高、细分领域集中度高半导体设备零部件种类多、壁垒高、细分领域集中度高.72.1.半导体设备零部件是半导体设备的核心.72.2.半导体设备零部件种类繁多、美日欧厂商占据主要细分领域.82.2.1.石英制品：

市场规模超过200亿，海外厂商主导.102.2.2.射频电源：

美国两大巨头占据主要市场份额.132.2.3.真空泵：

海外厂商占据90%以上市场份额.132.2.4.阀：

欧美日厂商统治市场，VAT占近半壁江山.152.2.5.静电吸盘：

美日厂商垄断市场.162.2.6.机械手：

日美企业主导市场.182.3.半导体设备零部件行业技术壁垒高、客户粘性强.202.3.1.技术壁垒.202.3.2.客户认证壁垒.232.4.技术壁垒高的半导体设备零部件国产化程度低.243.国内半导体设备零部国内半导体设备零部件厂商国产替代正当时，未来成长空间巨大件厂商国产替代正当时，未来成长空间巨大.253.1.国外半导体设备零部件龙头厂商成长路径.253.2.国内半导体设备零部件厂商国产替代正当时，未来成长空间巨大.264.投资建议投资建议.274.1.富创精密.284.2.新莱应材.304.3.华亚智能.334.4.江丰电子.354.5.正帆科技.38图表目录图表目录图1：

1999-2022年全球半导体市场规模预测.5图2：

2011-2022年全球半导体设备市场规模预测.6图3：

半导体设备零部件示意图.8图4：

半导体设备零部件产业链.8图5：

阿斯麦光刻机总体结构.9图6：

2020年中国大陆晶圆厂采购半导体设备零部件品类占比.10图7：

半导体石英制品.11图8：

石英制品产业链.11图9：

2012-2021全球半导体石英制品市场规模情况.12图10：

2021年中国石英制品市场竞争格局情况.12图11：

AdvancedEnergy射频电源.13图12：

射频电源发展史.13图13：

近6年MKSInstrument半导体业务收入情况.13图14：

近6年AdvancedEnergy半导体业务收入情况.13图15：

Edwards真空泵RV3.14图16：

真空泵在半导体领域的典型工艺环境应用.14mNxOmOnNqOuNwOnMpQnOnR6MbP9PsQnNnPmPfQmMmNjMqQqM7NnMnQvPoOnMvPrMnQ第3页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明图17：

2017-2022年全球半导体真空泵市场规模情况.14图18：

2021年全球半导体真空泵市场竞争格局.15图19：

VAT真空阀.15图20：

2016-2027全球半导体阀市场规模情况.16图21：

2021年全球半导体阀市场地区分布情况.16图22：

2020年全球半导体阀市场竞争格局.16图23：

海拓创新静电吸盘产品.17图24：

静电吸盘在半导体工艺过程中应用示意图.17图25：

京瓷静电吸盘产品及参数.17图26：

静电吸盘三层结构示意图.17图27：

2017-2028年全球静电吸盘市场规模情况.18图28：

2021年全球静电吸盘市场竞争格局情况.18图29：

新松真空机械手PHOENIXPLUSB系列.19图30：

JEL机械手搬送晶圆示意图.19图31：

2016-2027年全球半导体机械手市场规模情况.19图32：

2020年全球半导体机械手厂商地区分布情况.20图33：

射频电源内部结构.22图34：

射频放大器主要参数.22图35：

AdvancedEnergyAPEX射频电源技术指标.22图36：

新松真空机械手ARCHER系列产品.23图37：

新松真空机械手ARCHER系列主要参数.23图38：

Edwards半导体真空泵iXH系列产品.23图39：

VAT真空门阀产品技术指标.23图40：

国际半导体设备客户认证流程.24图41：

2011-2022年中国半导体设备市场规模情况.27图42：

2014-2021年国产半导体设备销售额情况.27图43：

公司发展历程.28图44：

公司主要产品.29图45：

2021年公司产品应用领域占比情况.29图46：

2021年公司产品结构占比情况.29图47：

公司近五年营业收入情况.30图48：

公司近五年净利润情况.30图49：

公司近五年毛利率情况（%）.30图50：

公司近五年净利率情况（%）.30图51：

公司主要产品及应用领域情况.31图52：

22H1公司产品应用领域占比情况.31图53：

22H1公司产品结构占比情况.31图54：

公司近五年营业收入情况.32图55：

公司近五年净利润情况.32图56：

公司近五年毛利率和净利率情况（%）.32图57：

公司近五年下游应用领域毛利率情况（%）.32图58：

公司主要产品情况.33图59：

公司主要客户情况.34图60：

22H1公司主要产品占比情况.34图61：

21H1公司下游结构占比情况.34图62：

公司2016-2022年营业收入情况.35第4页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明图63：

公司2016-2022年净利润情况.35图64：

公司2016-2022年毛利率情况（%）.35图65：

公司2016-2022年净利率情况（%）.35图66：

公司主要产品情况.36图67：

22H1公司主要产品占比情况.36图68：

22H1国内外收入占比情况.36图69：

公司2016-2022年营业收入情况.37图70：

公司2016-2022年净利润情况.37图71：

公司2016-2022年毛利率情况（%）.37图72：

公司2016-2022年净利率情况（%）.37图73：

公司主要产品情况.38图74：

2021年公司下游行业占比情况.38图75：

2021年公司主要产品占比情况.38图76：

公司2016-2022年营业收入情况.39图77：

公司2016-2022年净利润情况.39图78：

公司2016-2022年毛利率情况（%）.39图79：

公司2016-2022年净利率情况（%）.39表1：

2021年国内主要半导体设备厂商直接材料占比情况.6表2：

2020年全球半导体设备零部件前10大供应商情况.7表3：

半导体设备零部件分类.9表4：

富创精密机械类金属工艺件和金属结构件技术参数指标.21表5：

石英制品技术参数指标.21表6：

2021Q1部分半导体设备零部件供应商及国产化率情况.24表7：

国外主要半导体设备零部件厂商情况.25表8：

国内主要半导体设备零部件厂商情况.26第5页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明1.半导体设备零部件市场空间广阔，美国半导体设备零部件市场空间广阔，美国BIS新规加速国产替代新规加速国产替代1.1.半导体设备零部件市场空间半导体设备零部件市场空间广阔广阔全球半导体市场长期稳定增长全球半导体市场长期稳定增长。

根据WSTS的数据，全球半导体行业销售额从1999年1494亿美元增长到2021年5560亿美元，21年的复合增速为6.45%，全球半导体行业保持长期稳定增长。

2022年消费电子市场需求有所放缓，电动车、新能源、物联网、5G/6G、人工智能、机器人等应用推动半导体行业继续增长，WSTS预计2022年全球半导体行业销售额为6330亿美元，同比增长13.8%。

图图1：

1999-2022年全球半导体市场规模预测年全球半导体市场规模预测资料来源：

WSTS，中原证券半导体行业遵循“一代技术、一代工艺、一代设备”的产业规律，半导体设备是使半导体行业延续“摩尔定律”的瓶颈和关键。

半导体设备厂商受益于全球晶圆厂持续提高资本支出半导体设备厂商受益于全球晶圆厂持续提高资本支出。

根据SEMI的数据，全球半导体设备的市场规模从2011年435亿美元增加到2021年1026亿美元，近十年复合增速为8.96%，其中中国半导体设备市场规模为296.4亿美元。

由于数字化基础设施的强劲投资，半导体产业积极增加产能，近期SEMI发布报告称，2022年全球半导体制造设备营收有望创下新高，达到1175亿美元，同比增长14.7%。

第6页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明图图2：

2011-2022年全球半导体设备市场规模预测年全球半导体设备市场规模预测资料来源：

SEMI，中原证券半导体设备零部件是半导体设备的核心，半导体设备的绝大部分关键核心技术需要以精密半导体设备零部件是半导体设备的核心，半导体设备的绝大部分关键核心技术需要以精密零部件作为载体来实现零部件作为载体来实现。

根据全球半导体设备厂商公开披露信息，设备成本构成中一般原材料占比90%以上，考虑国际半导体设备公司毛利率一般在40%-45%左右，从而全部半导体设备零部件市场约为全球半导体设备市场规模的50%-55%。

半导体设备零部件市场空间广阔半导体设备零部件市场空间广阔。

以半导体设备零部件占全球半导体设备市场规模的50%进行推算，根据SEMI的数据，2021年全球半导体设备市场规模1026亿美元，由此推算2021年全球半导体设备零部件市场规模为513亿美元，2021年中国半导体设备零部件市场规模为148亿美元；预计2022年全球半导体设备市场规模为1175亿美元，由此推算预计2022年全球半导体设备零部件市场规模为587亿美元。

表表1：

2021年国内主要半导体设备厂商直接材料占比情况年国内主要半导体设备厂商直接材料占比情况公司名称公司名称毛利率毛利率直接材料占比直接材料占比北方华创中微公司拓荆科技芯源微华海清科盛美上海长川科技39.41%43.36%44.01%38.08%44.73%42.53%51.83%81.45%88.38%94.48%93.48%92.87%92.59%88.26%资料来源：

各公司年报，富创精密招股说明书，中原证券1.2.美日美日欧欧厂商厂商主导主导全球全球半导体设备零部件市场半导体设备零部件市场全球全球半导体设备零部件市场主要被美日半导体设备零部件市场主要被美日欧欧厂商所占据厂商所占据。

根据ICWorld的数据，2020年全球主要的44家半导体核心零部件供应商中，美国供应商20家，占比约45%；日本供应商16家，占比约36%；德国供应商2家、瑞士供应商2家、韩国供应商2家、英国供应商1家等；美日欧半导体零部件供应商占比超过90%，主导全球半导体设备零部件市场。

第7页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明根据VLSIResearch的数据，2020年全球半导体设备零部件前10大供应商包括有蔡司ZEISS（光学镜头）、MKS仪器（MFC、射频电源、真空产品）、Edwards（真空泵），AdvancedEnergy（射频电源）、Horiba（MFC），VAT（真空阀件）、Ichor（模块化气体输送系统以及其他组件）、UltraCleanTech（真空阀件）、ASML（光学部件）及EBARA（干式真空泵），全球前十大半导体设备零部件供应商近10年的市场份额总和稳定在50%左右。

表表2：

2020年全球半导体设备零部件前年全球半导体设备零部件前10大供应商情况大供应商情况排名排名厂商名称厂商名称所在国家所在国家主要产品主要产品收入规模收入规模（亿美元）（亿美元）1ZEISS德国光学镜头21.22345678910MKS仪器EdwardsAdvancedEnergyHoribaVATIchorUltraCleanTechASMLEBARA美国英国美国日本瑞士美国美国荷兰日本MFC、射频电源、真空产品真空泵射频电源MFC真空阀件模块化气体输送系统及其他组件真空阀件光学部件干式真空泵1413.86.124.944.33.83.533资料来源：

VLSIResearch，中原证券1.3.美美国国BIS新规加速新规加速半导体设备零部件半导体设备零部件国产替代国产替代美国美国BIS新规新规加速半导体设备零部件国产化进程加速半导体设备零部件国产化进程。

2022年12月15日，美国商务部产业安全局（BIS）发布文件计划将长江存储、上海微电子、寒武纪等36家中国实体加入实体清单。

2022年10月7日，美国商务部产业安全局（BIS）宣布了一系列在出口管理条例下针对中国的出口管制新规，BIS这项新的半导体出口限制政策涉及到对中国的先进计算、半导体先进制造进行出口管制；具体要限制美国的半导体设备在国内应用到16/14nm及以下工艺节点（非平面架构）的逻辑电路制造、128层及以上的3DNAND工艺制造、18nm及以下的DRAM工艺制造；对中国超级计算机或半导体开发或生产最终用途的项目进行限制；限制美国公民支持中国半导体制造或者研发。

此次美国BIS新规明确对半导体先进制程设备、半导体设备零部件进行出口限制，一定程度上会加速国内半导体设备、半导体设备零部件、半导体材料国产化的进程。

综上，全球半导体设备零部件市场空间广阔，主要被美日厂商占据，目前国产化率较低，未来国产替代的空间巨大，美国BIS新规进一步加速半导体设备零部件国产替代的进程。

2.半导体设备零部件半导体设备零部件种类多、壁垒种类多、壁垒高、高、细分领域细分领域集中度高集中度高2.1.半导体设备零部件半导体设备零部件是半导体设备的核心是半导体设备的核心半导体设备零部件是半导体设备的基础和核心半导体设备零部件是半导体设备的基础和核心。

半导体设备零部件是指在半导体设备制造第8页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明过程中所需的零部件，并在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等方面能达到半导体设备的技术要求。

半导体设备是半导体行业技术演进的关键，其绝大部分关键核心技术需要以精密零部件作为载体来实现。

半导体设备零部件具有高精密、高洁净、超强耐腐蚀能力、耐击穿电压等特性，生产工艺涉及精密机械制造、工程材料、表面处理特种工艺、电子电机整合及工程设计等多个领域和学科，从而半导体精密零部件是半导体设备制造环节中技术壁垒较高的环节，是半导体设备的基础和核心，也是整个电子信息产业的支撑。

图图3：

半导体设备零部件半导体设备零部件示意图示意图资料来源：

搜狐，中原证券半导体设备零部件产业链主要由上游原材料、半导体设备零部件、半导体设备、晶圆厂四半导体设备零部件产业链主要由上游原材料、半导体设备零部件、半导体设备、晶圆厂四个环节组成个环节组成。

其中上游原材料主要是铝合金材料及其他金属非金属原材料，半导体设备零部件包括工艺零部件、结构零部件、模组、气体管路、真空系统类、传感器类、仪器仪表类等种类，半导体设备包括光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、机械抛光设备、封测设备，晶圆厂有三星、英特尔等IDM厂商，以及中芯国际、台积电等专业代工厂。

图图4：

半导体设备零部件半导体设备零部件产业链产业链资料来源：

互联网公开信息整理，中原证券2.2.半导体设备零部件种类繁多半导体设备零部件种类繁多、美日欧厂商美日欧厂商占据占据主要细分领域主要细分领域第9页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明半导体设备零部件半导体设备零部件种类繁多种类繁多。

半导体设备由成千上万的零部件组成，光刻机被认为是世界上最复杂的设备之一，最先进的光刻机需要使用超过10万个零部件。

图图5：

阿斯麦光刻机总体结构：

阿斯麦光刻机总体结构资料来源：

ASML，中原证券半导体设备零部件半导体设备零部件按功能按功能主要主要分为机械类、电气类、机电一体类、气体分为机械类、电气类、机电一体类、气体/液体液体/真空系统类、真空系统类、仪器仪表类、光学类仪器仪表类、光学类等类别等类别，每一大的类别中包含很多细分品类，每一大的类别中包含很多细分品类。

其中机械类占比最高，占全球半导体设备市场规模比重为12%，电气类占比6%，机电一体类占比8%，气体/液体/真空系统类占比9%，仪器仪表类占比1%，光学类占比8%。

半导体设备零部件按主要材料和使用功能可以分为硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件以及其他部件，其中各大类还细分很多品类，例如真空件里就包括真空规（测量工艺真空）、真空压力计、气体流量计、真空阀件、真空泵等。

表表3：

半导体设备零部件分类半导体设备零部件分类分类分类占占所应用所应用设备设备成本比例成本比例零部件具体类别零部件具体类别所应用的设备所应用的设备主要作用主要作用机械类20%-40%金属工艺件：

反应腔、传输腔、过渡腔、内衬、匀气盘等金属结构件：

托盘、冷却板、底座、铸钢平台等非金属机械件：

石英、陶瓷件、硅部件、静电吸盘、橡胶密封件等应用于所有设备设备中起到构建整体框架、基础结构、晶圆反应环境和实现零部件特殊功能的作用，保证反应良率，延长设备使用寿命电气类10%-20%射频电源、射频匹配器、远程等离子源、供电系统、工控电脑等应用于所有设备在设备中起到控制电力、信号、工艺反应制程的作用机电一体类10%-25%EFEM、机械手、加热带、腔体模组、阀体模组、双工机台、浸液系统、温控系统等应用于所有设备，其中双工机台和浸液系统仅用于光刻设备在设备中起到实现晶圆装载、传输、运动控制、温度控制的作用，部分产品包含机械类产品第10页/共41页半导体本报告版权属于中原证券股份有限公司请阅读最后一页各项声明气体/液体/真空系统类10%-30%气体输送系统类：

气柜、气体管路、管路焊接件等真空系统类：

干泵、分子泵、真空阀门等气动液压系统类：

阀门、接头、过滤器、液体管路等气体输送系统和真空系统类主要应用于薄膜沉积设备、刻蚀设备和离子注入设备等干法设备；气动液压系统类主要应用于化学机械抛光设备、清洗设备等湿法设备在设备中起到传输和控制特种气体、液体和保持真空的作用仪器仪表类1%-3%气体流量计、真空压力计等应用于所有设备在设备中起到控制和监控流量、压力、真空度、温度等数值的作用光学类55%光学元件、光栅、激光源、物镜等主要应用于光刻设备、量测设备等在光学设备中起到控制和传输光源的作用其他3%-5%定制装置、耗材等应用于所有设备实现设备运行的作用资料来源：

富创精密招股说明书，芯谋研究，中原证券根据芯谋研究的数据，2020年中国大陆晶圆厂采购半导体前道设备零部件金额超过10亿美元，中国晶圆制造厂商采购的设备零部件中石英（Quartz）、射频发生器（RFGenerator）、各种泵（Pump）、各种阀门（Valve）、静电吸盘（Chuck）、反应腔喷淋头（ShowerHead）占比较高，还包括边缘环（EdgeRing）、测量计（Gauge）、流量计（MFC）、陶瓷制品（Ceramic）、密封圈（O-R