新規(guī)加速國產(chǎn)替代,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)“抗壓”求變
針對美國、荷蘭、日本將對華升級半導(dǎo)體設(shè)備出口管制消息,2月15日,中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會發(fā)表嚴(yán)正聲明,“此舉如果成為現(xiàn)實,在對中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)造成巨大傷害的同時,也將對全球產(chǎn)業(yè)及經(jīng)濟造成難以估量的傷害,對全球最終消費者的利益造成長期傷害?!?/span>
半導(dǎo)體設(shè)備零部件市場空間廣闊
全球半導(dǎo)體市場長期穩(wěn)定增長。根據(jù) WSTS 的數(shù)據(jù),全球半導(dǎo)體行業(yè)銷售額從 1999 年 1494 億美元增長到 2021 年 5560 億美元,21 年的復(fù)合增速為 6.45%,全球半導(dǎo)體行業(yè)保持長 期穩(wěn)定增長。 2022 年消費電子市場需求有所放緩,電動車、新能源、物聯(lián)網(wǎng)、5G/6G、人工智能、機器 人等應(yīng)用推動半導(dǎo)體行業(yè)繼續(xù)增長,WSTS 預(yù)計 2022 年全球半導(dǎo)體行業(yè)銷售額為 6330 億美 元,同比增長 13.8%。
半導(dǎo)體行業(yè)遵循“一代技術(shù)、一代工藝、一代設(shè)備”的產(chǎn)業(yè)規(guī)律,半導(dǎo)體設(shè)備是使半導(dǎo)體 行業(yè)延續(xù)“摩爾定律”的瓶頸和關(guān)鍵。 半導(dǎo)體設(shè)備廠商受益于全球晶圓廠持續(xù)提高資本支出。根據(jù) SEMI 的數(shù)據(jù),全球半導(dǎo)體設(shè) 備的市場規(guī)模從 2011 年 435 億美元增加到 2021 年 1026 億美元,近十年復(fù)合增速為 8.96%, 其中中國半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模為 296.4 億美元。由于數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施的強勁投資,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 積極增加產(chǎn)能,近期 SEMI 發(fā)布報告稱,2022 年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備營收有望創(chuàng)下新高,達到 1175 億美元,同比增長 14.7%。
半導(dǎo)體設(shè)備零部件是半導(dǎo)體設(shè)備的核心,半導(dǎo)體設(shè)備的絕大部分關(guān)鍵核心技術(shù)需要以精密 零部件作為載體來實現(xiàn)。根據(jù)全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商公開披露信息,設(shè)備成本構(gòu)成中一般原材料 占比 90%以上,考慮國際半導(dǎo)體設(shè)備公司毛利率一般在 40%-45%左右,從而全部半導(dǎo)體設(shè)備 零部件市場約為全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模的 50%-55%。 半導(dǎo)體設(shè)備零部件市場空間廣闊。以半導(dǎo)體設(shè)備零部件占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模的 50% 進行推算,根據(jù) SEMI 的數(shù)據(jù),2021 年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模 1026 億美元,由此推算 2021 年全球半導(dǎo)體設(shè)備零部件市場規(guī)模為 513 億美元,2021 年中國半導(dǎo)體設(shè)備零部件市場規(guī)模為 148 億美元;預(yù)計 2022 年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模為 1175 億美元,由此推算預(yù)計 2022 年全 球半導(dǎo)體設(shè)備零部件市場規(guī)模為 587 億美元。
半導(dǎo)體零部件是決定半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域
半導(dǎo)體零部件是半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的支撐:半導(dǎo)體設(shè)備是延續(xù)半導(dǎo)體行業(yè)“摩爾定律”的瓶 頸和關(guān)鍵,而半導(dǎo)體設(shè)備廠商絕大部分關(guān)鍵核心技術(shù)需要物化在精密零部件上,或以精密 零部件作為載體來實現(xiàn)。 半導(dǎo)體設(shè)備零部件在材料、結(jié)構(gòu)、工藝、品質(zhì)和精度、可靠性及穩(wěn)定性等性能方面達到了 半導(dǎo)體設(shè)備及技術(shù)要求,并具有高精密、高潔凈、超強耐腐蝕能力、耐擊穿電壓等特性, 生產(chǎn)工藝涉及精密機械制造、工程材料、表面處理特種工藝、電子電機整合及工程設(shè)計等 多個領(lǐng)域和學(xué)科,是半導(dǎo)體設(shè)備核心技術(shù)的直接保障。
半導(dǎo)體設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,由成千上萬個零部件組成,零部件的性能、質(zhì)量和精度都共同決定 著設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性。半導(dǎo)體行業(yè)遵循“一代技術(shù)、一代工藝、一代設(shè)備”的產(chǎn)業(yè)規(guī) 律,而半導(dǎo)體設(shè)備的升級迭代很大程度上有賴于精密零部件的技術(shù)突破。各種半導(dǎo)體零部 件相互配合,共同支持半導(dǎo)體設(shè)備的運轉(zhuǎn),比起其他行業(yè)設(shè)備的基礎(chǔ)零部件尖端技術(shù)特性 更為明顯,精度高、批量小、多品種、尺寸特殊、工藝復(fù)雜,還要兼顧強度、應(yīng)變、抗腐 蝕、電子特性、電磁特性、材料純度等復(fù)合功能要求。
半導(dǎo)體精密零部件不僅是半導(dǎo)體設(shè)備制造環(huán)節(jié)中難度較大、技術(shù)含量較高的環(huán)節(jié)之一,也 是國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)“卡脖子”的環(huán)節(jié)之一。同樣一個部件,相較于傳統(tǒng)工業(yè),半導(dǎo)體設(shè)備 關(guān)鍵零部件在原材料的純度、原材料批次的一致性、質(zhì)量穩(wěn)定性、機加精度控制、棱邊倒 角去毛刺、表面粗糙度控制、特殊表面處理、潔凈清洗、真空無塵包裝、交貨周期等方面 要求就更高,造成了極高的技術(shù)門檻。以半導(dǎo)體用過濾件為例,目前半導(dǎo)體級別濾芯的精 度要求達到 1 納米甚至以下,而在其他行業(yè)精度則要求在微米級。同時,為獲得超純的產(chǎn) 品清潔度、高度一致的質(zhì)量和可重復(fù)高性能,半導(dǎo)體用過濾件對一致性、耐化學(xué)和耐熱性、 抗脫落性亦有較高的要求。
半導(dǎo)體設(shè)備由多個子系統(tǒng)組成,零部件數(shù)量龐大、種類繁多
各類半導(dǎo)體設(shè)備都可以分解成若干個模塊,由多個子系統(tǒng)組成。根據(jù) VLSI 公司統(tǒng)計分類, 半導(dǎo)體設(shè)備由八大關(guān)鍵子系統(tǒng)組成:氣液流量控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制程診斷系統(tǒng)、光學(xué) 系統(tǒng)、電源及氣體反應(yīng)系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、晶圓傳送系統(tǒng)及其他關(guān)鍵組件。其中,真空系 統(tǒng)、電源系統(tǒng)是較為關(guān)鍵的子系統(tǒng),成本占比均在 10%以上。前者主要包括各類閥、泵, 后者則以射頻電源等為主。
半導(dǎo)體零部件數(shù)量龐大、種類繁多,碎片化特征明顯。按照業(yè)內(nèi)主流的零部件劃分方式, 半導(dǎo)體零部件可以劃分為機械類、電器類、機電一體類、氣體/液體/真空系統(tǒng)類、儀器儀表 類、光學(xué)類和其他零部件。機械類:應(yīng)用于所有設(shè)備,起到構(gòu)建整體框架、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、晶圓反應(yīng)環(huán)境和實現(xiàn)零部 件特殊功能的作用,保證反應(yīng)良率,延長設(shè)備使用壽命,對加工精度、耐腐蝕性、密 封性、潔凈度、真空度等指標(biāo)有較高要求。電器類:應(yīng)用于所有設(shè)備,起到控制電力、信號、工藝反應(yīng)制程的作用,對輸出功率 的穩(wěn)定性、電壓質(zhì)量、波形質(zhì)量、頻率質(zhì)量等指標(biāo)有較高要求。
機電一體類:在設(shè)備中起到實現(xiàn)晶圓裝載、傳輸、運動控制、溫度控制的作用,部分 產(chǎn)品包含機械類產(chǎn)品,對真空度、潔凈度、放氣率、 SEMI 定制標(biāo)準(zhǔn)等指標(biāo)有較高要 求,還需要保證多次使用后的一致性和穩(wěn)定性,不同具體產(chǎn)品要求差別較大。
氣體/液體/真空系統(tǒng)類:在設(shè)備中起到傳輸和控制特種氣體、液體和保持真空的作用。 其中,氣體輸送系統(tǒng)類對真空度、耐腐蝕性、潔凈度、SEMI 定制標(biāo)準(zhǔn)等指標(biāo)有較高要 求,真空系統(tǒng)類對抽氣后的真空指標(biāo)、可靠性、穩(wěn)定性、一致性等指標(biāo)有較高要求, 氣動液壓系統(tǒng)類對真空度、表面粗糙度、潔凈度、使用壽命、耐液體腐蝕等指標(biāo)有較 高要求。儀器儀表類:應(yīng)用于所有設(shè)備,起到控制和監(jiān)控流量、壓力、真空度、溫度等數(shù)值的 作用,對量程時間、流量測量精度、溫度測量精度、壓力測量精度、溫度影響小等指 標(biāo)有較高要求。光學(xué)類:主要應(yīng)用于光刻設(shè)備、量測設(shè)備等,起到控制和傳輸光源的作用,對制造精 度、分辨率、曝光能力、光學(xué)誤差小等指標(biāo)有較高要求。
根據(jù)《半導(dǎo)體零部件產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展》(發(fā)表在中國集成電路),半導(dǎo)體零部件還有按照典 型集成電路設(shè)備腔體內(nèi)部流程劃分、按照半導(dǎo)體零部件的主要材料和使用功能劃分和按照 半導(dǎo)體零部件服務(wù)對象劃分的分類方式。 按照典型集成電路設(shè)備腔體內(nèi)部流程劃分,零部件可以分為五大類:電源和射頻控制類、 氣體輸送類、真空控制類、溫度控制類、傳送裝臵類。 按照半導(dǎo)體零部件的主要材料和使用功能劃分,可以將其分為十二大類,包括硅/碳化硅件、 石英件、陶瓷件、金屬件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、過濾部件、運動部件、電 控部件以及其他部件。
按照半導(dǎo)體零部件服務(wù)對象來分,半導(dǎo)體核心零部件可以分為兩種,即精密機加件和通用 外購件:精密機加件通常由半導(dǎo)體設(shè)備公司自行設(shè)計再委外加工,只用于自己公司的設(shè)備, 如工藝腔室、傳輸腔室等,一般對其表面處理、精密機加工等工藝技術(shù)的要求較高;通用 外購件則是一些經(jīng)過長時間驗證,得到眾多設(shè)備廠和制造廠廣泛認可的通用零部件,更加 標(biāo)準(zhǔn)化,會被不同的設(shè)備公司使用,也會被作為產(chǎn)線上的備件耗材來使用,例如硅結(jié)構(gòu)件、 O-Ring 密封圈、閥門、規(guī)(Gauge)、泵、Face plate、氣體噴淋頭 Shower head 等,由于 這類部件具備較強的通用性和一致性,并且需要得到設(shè)備、制造產(chǎn)線上的認證。
國產(chǎn)化有望加速推進
“聯(lián)合限制相關(guān)企業(yè),限制范圍將由EUV光刻機擴大到DUV浸沒式光刻機,限制制程將由7nm全面升級至22nm?!笨炊?jīng)濟研究院研究員劉帥對記者表示,“在‘壓力’之下,中國芯片產(chǎn)業(yè)將加速致力于建立基礎(chǔ)領(lǐng)域的自主研究能力。另外,目前我國在設(shè)計、制造、封測、裝備、材料的半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)也取得了諸多突破,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈集成式發(fā)展正在有序推動?!?/span>
在限制升級之下,有聲音認為半導(dǎo)體企業(yè)訂單量或?qū)⑹艿接绊?。一位芯片企業(yè)相關(guān)負責(zé)人告訴《證券日報》記者:“相關(guān)限制主要是針對半導(dǎo)體行業(yè)的光刻機等高端設(shè)備、芯片企業(yè)以及AI科技研發(fā)企業(yè)。目前公司整體訂單量并未受到較大影響,部分電子組件的交貨時間延長?!?/span>
賽騰股份近期也在投資者關(guān)系平臺上及業(yè)績預(yù)告中回應(yīng),公司半導(dǎo)體業(yè)務(wù)訂單飽滿。對于削減生產(chǎn)設(shè)備訂單傳聞及最新訂單情況,長江存儲相關(guān)人士對記者稱,目前還不便回應(yīng),正在統(tǒng)籌中。
千門資產(chǎn)投研總監(jiān)宣繼游在接受《證券日報》記者采訪時表示,當(dāng)前全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都處于周期性底部,且處于新一輪半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈變革的前夜。一方面各地都開始大面積補貼半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),由此產(chǎn)生了新一輪關(guān)于芯片半導(dǎo)體的競爭;另一方面外部不斷加碼限制,對國產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈形成圍合之勢。“我國正加速從供應(yīng)鏈安全、自主可控的角度不斷推動國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備、國產(chǎn)半導(dǎo)體材料的研發(fā)及測試。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化將迎來巨大發(fā)展機遇”。
中信證券認為,晶圓廠擴產(chǎn)新建持續(xù),國內(nèi)資本開支有望進一步攀升,同時設(shè)備材料零部件國產(chǎn)化在外部限制加碼背景下有望加速推進。
“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展需要下游牽引上游,而下游產(chǎn)品迭代升級離不開上游的技術(shù)創(chuàng)新支持。所以,中國半導(dǎo)體設(shè)備與材料的快速發(fā)展需要給下游芯片設(shè)計與制造企業(yè)更多的機會(訂單),這樣中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈才能循環(huán)起來,形成完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。”劉帥表示。
相關(guān)公司發(fā)力“新陣地”
面對重重限制,中國半導(dǎo)體企業(yè)也在加速為沖破“鐵幕”做準(zhǔn)備。Choice數(shù)據(jù)顯示,截至2月16日,在已發(fā)布2022年度業(yè)績預(yù)告的80家半導(dǎo)體相關(guān)上市公司中,36家均實現(xiàn)歸母凈利潤同比增長,占比為45%。
其中,芯原股份2022年年度業(yè)績預(yù)告顯示,預(yù)計2022年實現(xiàn)歸母凈利潤7340萬元,同比增長452%。公司表示,近年來半導(dǎo)體領(lǐng)域的國產(chǎn)替代趨勢逐漸顯現(xiàn),國內(nèi)企業(yè)對于半導(dǎo)體IP和芯片需求較為旺盛。公司將持續(xù)推進Chiplet技術(shù)的發(fā)展。
盛美上海表示,預(yù)計去年歸母凈利潤同比增長125.35%至170.42%,業(yè)績變動主要原因是受益于國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)設(shè)備需求的不斷增加,新產(chǎn)品得到客戶認可,訂單量穩(wěn)步增長。
2月15日,通富微電對外表示,公司通過在多芯片組件、2.5D/3D等先進封裝技術(shù)方面提前布局為AMD大規(guī)模量產(chǎn)Chiplet產(chǎn)品。
“從上市公司業(yè)績來看,國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)需求依然巨大,設(shè)備、材料、零部件國產(chǎn)化提速,去年業(yè)績增長企業(yè)多在新技術(shù)、新客戶拓展、新市場開發(fā)等方面取得成效?!眲浾J為,目前,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正向兩個方向發(fā)展:一是摩爾時代不斷地通過先進制程提高算力,二是在后摩爾時代,通過先進封裝技術(shù)將多個芯片封裝在一起,突破原有通過制程提高算力的方式。而這些“新陣地”都將成為國內(nèi)企業(yè)發(fā)力的重要戰(zhàn)場。
“目前,在先進制程方面,國內(nèi)技術(shù)與國際領(lǐng)先技術(shù)有一定差距,但是在先進封裝方面,國內(nèi)企業(yè)的研發(fā)和落地處于國際前列。未來在各科技細分領(lǐng)域的算力競賽中,半導(dǎo)體行業(yè)重點需要發(fā)展的是Chiplet先進封裝、半導(dǎo)體材料等領(lǐng)域,企業(yè)應(yīng)該提前做好準(zhǔn)備?!毙^游建議。
