|?自主設備與材料市場增長迅速，前途光明

2022年全球純晶圓代工產業營收為1181億美元，同比增長31%，預計2026年營收將達1696億美元，年復合增長率為9.4%。晶圓制造持續擴張使得設備和材料首先受益，下文用具體數據盤點自主設備與材料的現狀與難點。

晶圓代工行業的格局和趨勢

（一）晶圓代工行業格局

1.全球晶圓代工行業格局

一是全球晶圓代工整體呈現“一超多強”的競爭格局。“一超”是臺積電，“多強”主要包括三星電子、聯電等公司。據統計，2022年全球晶圓代工行業集中度高，僅臺積電一家公司營收占比高達53%，排名第二的三星電子營收占比為16%，前10中7家公司的市場占比為個位數。 二是5nm及以下先進制程僅少數頭部企業掌握，內資頂級代工企業處于14nm工藝到7nm工藝演進中。集成電路制造行業一個典型的特點就是先進技術節點工藝制程掌握在少數幾個公司手中，130nm技術全球有近30個公司可以量產，但是到了14nm技術僅掌握在6個公司手上，預計未來2年內5nm技術水平只有三星、臺積電、英特爾三家有能力實現量產。

圖1:全球掌握32nm及以下制程工藝廠商

數據來源：中信證券，芯謀研究、策源資本整理

三是從產能節點來看占比較大的制程節點集中在180nm-28nm，5nm以下先進制程產能逐年上漲。據統計，2022年5nm以下先進制程產出332.6萬片/年，較2021年上漲58.7%。其余各節點占比相對保持穩定，占比較大的制程節點集中在180nm~28nm區間，28nm節點產能2022年占比10%。

2.晶圓代工行業的市場趨勢

全球晶圓代工市場將保持持續增長。據統計，全球純晶圓代工營收從2019年的570億美元增長到2022年的1181億美元，年復合增長率為27.5%。隨著半導體芯片持續滲透到社會中的各個領域，晶圓代工行業也將隨之受益。據統計，到2026年全球純晶圓代工營收將達到1696億美元，相對2019年的570億美元年復合增長率達16.9%，但近年受終端市場需求疲軟的影響，增長率有所下降，2023年預計增長率減緩到5%左右。

圖2:全球純晶圓代工行業市場趨勢（單位：十億美元）

數據來源：芯謀研究、策源資本整理

3.晶圓代工行業的技術趨勢

一是以邏輯工藝演進為代表的先進工藝方向。目前已經演進到了3nm節點。據報道，2023年9月，蘋果公司發布了全球首款3nm工藝生產的芯片A17 Pro，未來幾年，先進工藝仍將持續演進。

圖3:晶圓制造工藝技術演進趨勢

數據來源：ITRS，芯謀研究、策源資本整理

二是以功率、模擬、射頻、嵌入式存儲等為代表的特色工藝方向。在特色工藝領域，主要包括模擬BCD、射頻（RF）、高壓（HV）、傳感器/執行器（Sensor/Actuator）、分立器件、硅光等多種工藝技術。雖然特色工藝向下演進速度較慢，但多種工藝技術已有明顯進展。目前大量的功率IC都在90nm工藝以上節點生產，即在8英寸或更小尺寸晶圓產線量產，但最先進的BCD工藝已經演進到40nm節點，即在12英寸晶圓產線量產。

（二）中國大陸晶圓代工行業現狀

1.內資晶圓代工行業現狀

一是中國內資晶圓代工企業營收占全球比重不到10%，但近年持續保持高位增長。據CSIA數據，2022年中國大陸內資晶圓代工企業產業規模1035.8億元，較2021年上漲47.5%，2017-2022年復合增長率為21.4%。中芯國際、華虹集團、晶合集成三家占據了中國內資企業70%以上的代工市場份額，其中中芯國際營收占比接近50%。但在全球競爭格局中仍然偏弱，據統計，全球前十大晶圓代工企業中，中國大陸內資晶圓代工企業營收占比僅為8.3%，不足臺積電的1/6。

二是當前內資晶圓代工企業產能與中國半導體產業規模不匹配，有望通過提升技術和擴大產能進一步增加市場份額。據中國海關數據，2022年中國集成電路進口總金額為27,662億元，出口總金額為10,254億元，凈進口總金額高達17,408億元，約合2,504億美元。參考世界半導體芯片貿易組織（WSTS）的統計數據，2022年全球半導體芯片營收為5,740億美元，2022年中國集成電路凈進口總金額占全球半導體芯片營收的43.6%，而中國大陸內資晶圓代工企業營收不足全球份額的10%，處于失衡狀態。內資晶圓代工企業有望通過提升技術和擴大產能進一步增加市場份額。

2.中國大陸晶圓代工行業地域分布特點

中國大陸晶圓代工企業呈現東部地區強，中西部初步發展的態勢。中國大陸晶圓代工企業主要分布在長三角、京津地區，北京、上海、江蘇三省市晶圓（6/8/12英寸均折算為8英寸）實際產能占大陸總產能的61%，下圖展示了各?。ê陛犑校┚A代工廠當前產能和規劃產能情況。

圖4:大陸主要省份晶圓代工產能情況（折算為8英寸晶圓）

數據來源：芯謀研究、策源資本整理

（三）晶圓代工在集成電路產業鏈中的價值

1.晶圓代工在集成電路產業鏈中的地位

晶圓制造產業在集成電路產業中起著承前啟后的作用，是整個集成電路產業的平臺和核心，而晶圓代工又是晶圓制造的主要存在形式。晶圓代工企業為芯片設計公司提供制造服務，同時生產出來的晶圓通過封裝測試，成為最終可以銷售的半導體芯片。另外晶圓制造又是上游設備、材料、EDA/IP的需求方和試驗方。晶圓制造產業是集成電路產業生態的支撐核心，也是支持一個地區集成電路產業發展壯大的基石。

圖5:集成電路產業鏈結構圖

數據來源：中信證券，芯謀研究、策源資本整理

2.國內晶圓代工行業的產業機會

首先，晶圓代工是芯片產業基石，技術壁壘和附加值高，且發展依賴巨額資本開支。晶圓代工是芯片產業鏈中技術密集度和資本密集度最高的領域，是典型的重資產領域，發展依賴資本開支推動。2022年全球晶圓代工龍頭臺積電全球份額53%，凈利率高達45%。預計2023年資本開支將達400億美元，是大陸晶圓代工龍頭中芯國際的8倍。

其次，晶圓代工在國內半導體行業中相對偏弱，近年在政策和市場的雙重推動下，國內晶圓代工行業投資強勁增長。根據集成電路強國產業發展經驗來看，IC設計、IC制造和IC封測三個環節的產值比一般為33，2022年國內三個環節的產值比約為3：3：4，IC制造環節產值較低，因此晶圓代工行業也在國家政策和市場需求的雙重推動下，持續高投入。

最后，從產業機會看，晶圓代工投資超萬億，設備商與材料商將顯著受益。據估算，國內晶圓產線投資中土地和廠房占10%，半導體制程設備占70%，人才和專利占20%。半導體制造中所涉及的核心如擴散設備、薄膜沉積設備、光刻設備、刻蝕設備、離子注入設備、外觀檢測設備、拋光設備、清洗設備投資額占生產設備比例為1%、25%、23%、30%、2%、13%、4%、2%，多數需要依賴進口。在半導體產業自主可控的發展趨勢下，國產半導體設備進口替代空間非常大，到2024年國產半導體設備市占率預計達30%。

晶圓制造產業關鍵生態環節

（一）晶圓制造的關鍵環節

晶圓制造步驟繁多、工藝復雜，如28nm工藝節點，制程步驟超過1000步，同時使用多種化學試劑和特殊氣體。但總體來說，生產工藝流程是使用硅拋光/外延大圓片，在清洗干凈的表面，通過氧化或CVD的方法形成阻擋或隔離層薄膜，由光刻技術形成摻雜孔或接觸孔，然后采用離子注入或擴散的方法摻雜形成器件PN結，最后由濺射鍍膜的方法形成互聯引線。

主要生產工序包括：清洗、氧化/擴散、CVD沉積、光刻、去膠、干法刻蝕、CMP拋光、濕法刻蝕、離子注入、銅制程、檢測等，產品經過以上主要工序多次反復，形成電路圖形。

（二）晶圓制造原材料端

1.晶圓制造原材料行業概述

晶圓制造材料位于晶圓制造環節上游，是晶圓制造工藝迭代和技術進步的基石，且材料品類繁多。半導體材料貫穿半導體制造全流程，包括前道工藝的晶圓制造材料和后道工藝的封裝材料，其中晶圓制造材料包括硅片、掩膜版、電子氣體、光刻膠、CMP拋光材料、濕電子化學品、靶材等，約在占整個半導體材料成本的63%。

圖6:半導體制造材料種類

數據來源：SEMI，芯謀研究、策源資本整理

從技術壁壘角度看，光刻膠、掩膜版工藝難度最高，一旦更換會涉及前后多道工序，是替代成本最高的環節；而電子特氣、濕電子化學品具有較強標準化屬性，一旦技術驗證通過，有批量替代的可能。根據招商證券測算，目前我國濕電子化學品、拋光液國產替代率較高，分別達到35%和31.3%；拋光墊、電子特氣、金屬靶材國產化率分別為19.5%、17.9%、9.5%；而光刻膠國產替代率不足5%。 ? ?

2.晶圓制造原材料行業特點及趨勢

一是從晶圓制造各類材料成本占比看，硅片占比最高（33%），電子特氣和光掩膜版次之。據LAM Research最新統計數據，硅片在全球半導體制造材料市場中占比約為33%，是晶圓制造材料中占比最高的材料，因此也是晶圓廠采購的重要環節。電子特氣與光掩膜版分別占14%、13%，其余市場份額由拋光液、光刻膠、濕電子化學品、濺射靶材等產品占據。

圖7:晶圓制造材料成本占比

數據來源：LAM Research，芯謀研究、策源資本整理

二是光刻膠作為晶圓制造行業的核心材料，受制于上游原材料（樹脂單體、光敏引發劑等）進口依賴度高，國產替代占比不足5%。在高端光刻膠領域，東京應化、信越化學、住友化學、JSR等日本廠商具有較強先發優勢，CR6占據份額超過90%，市場集中度高。我國光刻膠國產化主要面臨上游樹脂單體、光敏引發劑等原材料高度依賴海外進口、測試驗證設備光刻機資源緊張等問題。根據招商證券數據，從具體各品類國產替代情況看，目前我國g線，i線膠國產化率最高，已突破10%；而高端領域的KrF膠、ArF膠分別初步實現量產和完成自主技術突破，且已量產的KrF膠料號覆蓋種類依然較為單一。

表1:中國大陸本土主要光刻膠廠商ArF光刻膠應用進展

數據來源：招商證券，芯謀研究、策源資本整理

三是我國晶圓制造材料行業有望借力產業鏈國產替代和本土晶圓廠逆周期擴產打開長期成長空間。根據SEMI統計，全球半導體材料市場規模以6.9%的CAGR從2017年的469億美元增長至2023年的700億美元。而中國半導體材料市場規模2023年有望增長至1024.34億元，2017-2023年CAGR為11.80%，遠高于全球市場增速。一方面，美國出口管制新規持續升級迫使我國半導體制造上游加速自主創新、推動高端半導體材料和設備自給。另一方面，大陸晶圓廠商逆周期擴產熱情不減。根據SEMI統計，中國大陸晶圓廠（含外資）產能占全球半導體產能比例將由2021年的22.59%提升至25.70%，疊加美國對華先進制程制裁等因素，本土半導體設備和材料廠商有望獲得更多驗證資源和機會，有望率先實現先進節點工藝突破的半導體材料廠商將充分受益。

（三）晶圓制造設備端

1.晶圓制造設備行業概述

半導體設備分為前道設備和后道設備，前道設備用于晶圓制造，后道設備用于封測，根據中國半導體行業協會數據，半導體前道設備成本占整個半導體設備的86.1%，后道設備占13.9%。前道設備中的刻蝕設備、薄膜沉積設備(包含CVD設備與PVD設備)，光刻設備和清洗設備是四大主要設備，四大主要設備投資規模占晶圓制造設備總投資的比例分別為30%、25%、23%、5%。清洗設備雖然投資占比較低，但清洗步驟數量約占所有芯片制造工序步驟的30%以上，是晶圓制造中最重要的環節之一。

2.晶圓制造設備行業特點及趨勢

一是中國大陸連續三年成為全球最大的半導體設備市場，中國設備公司僅占據國內市場份額的11%。根據SEMI提供的數據，全球半導體市場設備銷售額從2012年的369.2億美元增長至2022年的1076.5億美元，CAGR達11.29%，其中中國大陸半導體設備銷售額從2012年的24.9億美元增長至2022年的282.7億美元，CAGR為27.5%，增速遠超世界平均水平。2020年到2022年中國大陸連續三年成為全球最大的半導體設備市場，而從中國大陸晶圓廠的采購情況來看，對于國產設備的采購額僅為11%，大部分半導體設備還是依賴進口。

二是全球主要晶圓制造設備廠商集中在歐美日地區，且各企業占據細分領域市場龍頭。晶圓制造設備研發技術難度大、投入高、周期長，具備極高的門檻和壁壘。在全世界范圍內，行業頭部企業基本占據絕大部分市場份額。以美國、荷蘭、日本為代表的前5強企業壟斷了設備市場約70%的份額。

三是中國大陸主要晶圓制造設備公司營收保持快速增長，增長率普遍超過50%。根據各公司財報，2022年中國大陸九家主要晶圓制造設備廠商在中國大陸的半導體設備營收總計達到244.72億元，相較2021年的152.17億元，增長60.8%。從現階段國內半導體設備廠商產品覆蓋情況看，國產設備廠商正積極布局半導體設備市場。除光刻機外各大類半導體前道設備工藝均有覆蓋，但很多細分領域國產設備還無法達到晶圓代工產線生產要求，像刻蝕及薄膜沉積的部分關鍵步驟，國產設備還無法覆蓋。

四是當前晶圓制造設備國產化率仍處于非線性提升區間，國產替代驅動的份額提升，將為行業貢獻可觀的成長速度和空間。對于國產晶圓制造設備廠商而言，其驅動力除了行業規模的自然擴張，還包括在國內市場的國產替代。根據中國電子專用設備工業協會的數據，2021年，國產半導體設備銷售額為385.5億元，同比增長58.71%。當前國產設備對成熟制程的工藝覆蓋度日趨完善，并積極推進高端制程的工藝突破，產品正處于驗證密集通過、開啟規?；鹆康某砷L階段。

五是在各細分賽道布局領先的國產設備廠商，有望率先卡位供應鏈優勢位置。半導體設備市場細分品類較多，目前本土半導體設備產業仍處于成長早期，在各個細分賽道卡位并建立優勢的設備廠商，有望在下游客戶端搶占更優勢的生態位（包括先發的研發驗證機會、領先的供應份額以及積累更豐富的量產經驗），從而在細分品類中建立起更高的競爭壁壘。

表2:主要晶圓制造設備供應商

數據來源：廣發證券發展研究中心，芯謀研究、策源資本整理

總結 顯然目前材料和設備的自立自強還有很長的路要走，但相比前幾年的空白狀態已經有了巨大進步。而且隨著國內代工規模快速擴張，自主設備與材料增長迅速，尤其主要設備公司年營收增長率超過50%，在這種發展速度下中國半導體設備與材料的前途是光明的。 ?

審核編輯：黃飛