千億美金的半導體設備賽道，或即將迎來上行周期：全球半導體產業發展呈現周期性：技術和宏觀環境驅動的10年大周期和由資本開支驅動的3-4年的小周期，根據歷史周期判斷，2024年全球半導體資本開支有望上修。

半導體突破是發展之重，前道設備是半導體生產之重：半導體設備作為行業基石，與資本開支關系密切，2022年市場規模達到1076.5億美元，國際限制半導體設備向我國出口之下，半導體設備國產替代是必經之路，國內晶圓廠逆勢擴產拉動國產半導體設備需求進一步上行。半導體制造分為前道制造和后道封測，前道設備價值量占據總設備價值量約80%。前道制程的工藝模塊可以歸類為前段工藝（FEOL）、中段工藝（MOL）和后段工藝（BEOL），前段工藝負責形成器件、后段工藝負責形成金屬互連，中段工藝將器件與金屬層連接起來。模塊工藝是由不同的單項工藝組合而來，單項工藝包括光刻、涂膠顯影、薄膜沉積、刻蝕、離子注入、CMP、清洗等，其中薄膜沉積、刻蝕和光刻設備是價值量最大的三類設備：

1. 薄膜沉積：半導體制造過程中需要反復進行薄膜生長，不同工藝環節沉積的薄膜作用不同，所用工藝也不同，總體來看，沉積工藝可以分為物理氣相沉積和化學氣相沉積，原子層氣相沉積本質上屬于化學氣相沉積，是應新技術或材料而生的沉積工藝。制程進步+存儲芯片架構3D化為提升薄膜沉積設備需求，2022年全球薄膜設備總市場已經達到229億美元，主要由歐美和日系廠商壟斷，應用材料是PVD龍頭，Lam在ECD領域一家獨大，TEL和ASM在ALD領域市占率較高，國內各廠商產品可以互補：拓荊科技主要產品為PECVD，還布局了ALD、SACVD和HDPCVD，北方華創在PVD上優勢明顯；微導納米以ALD為核心產品；中微公司起家于刻蝕，依托底層技術進入薄膜沉積領域，產品布局包括MOCVD、WCVD等；盛美上海在ECD領域優勢明顯。

2. 刻蝕：使用物理或者化學的方法在器件表面形成微觀結構，制程微縮+存儲芯片3D化引起刻蝕難度和需求量增大，2022年全球干法刻蝕設備市場規模大概為230億美元，ICP和CCP幾乎平分超95%市場份額。Lam，TEL和AMAT幾乎壟斷全球干法刻蝕設備市場，國內主要由中微公司和北方華創進行突破，前者優勢產品為CCP，后者優勢產品為ICP，二者在發展過程中向對方領域滲透。

3. 光刻：ASML系全球絕對龍頭，掌握最先進的EUV光刻技術，ASML和Nikon均可以提供浸沒式DUV光刻機，國內近乎空白。

4. 涂膠顯影：光刻工藝中除了曝光之外的關鍵環節，分為offline和inline設備，2021年全球涂膠顯影設備超30億美元，TEL壟斷近乎90%份額，國產廠商中芯源微率先取得突破，可以實現28nm以上工藝節點全覆蓋。

5. 摻雜：改變半導體材料的物理性質，離子注入工藝是主流，全球半導體離子注入設備市場規模主要被美國的AMAT和Axcelis占據，國產廠商主要是凱世通（萬業企業子公司）和中科信。

6. 熱處理：包括氧化、擴散和退火，相關設備又叫做爐管設備，其中快速退火設備市場份額較大，AMAT占據全球市場的主要份額，國產廠商中，屹唐股份處于領先位置；北方華創布局多種氧化/擴散爐。

7. CMP：化學機械拋光，全球CMP設備市場處于高度壟斷狀態，主要由美國應用材料和日本荏原兩家設備制造商占據，兩家制造商合計擁有全球CMP 設備超過90%的市場份額， 尤其在14nm 以下最先進制程工藝的大生產線上所應用的CMP 設備僅由兩家國際巨頭提供。國產CMP 設備廠商主要是華海清科和爍科精微，華海清科CMP設備已廣泛應用于中芯國際、長江存儲、華虹集團、大連英特爾、廈門聯芯、長鑫存儲、廣州粵芯、上海積塔等行業內領先集成電路制造企業的大生產線，占據國產CMP 設備銷售的絕大部分市場份額。

8. 清洗：針對不同的工藝需求對晶圓表面進行無損傷清洗，是貫穿半導體產業鏈的重要工藝環節，能避免雜質影響芯片良率和芯片產品性能。濕法清洗是主流技術路線，2021年全球半導體清洗設備市場規模達到39.18億美金，迪恩士（SCREEN）、TEL、LAM與SEMES四家市占率合計高達90%以上，其中迪恩士（SCREEN）一家市占率就高達50%以上，我國清洗設備市場同樣主要由日系廠商壟斷，國產廠商主要有盛美上海、至純科技和北方華創，芯源微擁有物理清洗機并積極開發化學清洗機。

9. 量測/檢測：屬于過程控制工藝，分為檢測和量測兩個環節，量測和檢測設備種類眾多，采用光學檢測技術原理的占大多數。2020年全球量測檢測設備市場規模為76.5億美元，納米圖形晶圓缺陷檢測設備占比最高，達到24.7%。全球量測檢測設備市場中KLA占據半數以上份額。國產廠商主要有上海精測、中科飛測和上海睿勵，上海精測布局納米級圖形晶圓缺陷檢測（明場技術路線）、無圖形晶圓缺陷檢測、膜厚量測、關鍵尺寸量測設備等；中科飛測主要產品包括無圖形晶圓缺陷檢測設備、圖形晶圓缺陷檢測設備等檢測設備和三維形貌量測設備、薄膜膜厚量測設備等量測設備；上海睿勵產品主要為光學膜厚測量設備和光學缺陷檢測設備，以及硅片厚度及翹曲測量設備等。

風險提示：宏觀環境影響下半導體行業景氣度恢復不及預期風險、國產設備導入進度不及預期風險、國際上對我國半導體管制力度加大風險、上游零部件供應風險

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轉自天風證券股份有限公司 研究員：李魯靖/朱曄