半导体设备及材料行业深度研究报告：国产加速.docx

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1、一、半导体设备：大陆需求快速增长，国产替代加速1.1 全球设备市场创新高，受益于资本开支提升、制程节点进步2021年全球半导体设备市场规模创1026亿美元新高，大陆首次占比全球第-O根据SEML2021年半导体设备销售额1026亿美元，同比激增44%,全年销售额创历史新高。大陆设备市场在2013年之前占全球比重为10%以内，20142017年提升至1020%,2018年之后保持在20%以上，份额呈逐年上行趋势。2020-2021年，国内晶圆厂投建、半导体行业加大投入，大陆半导体设备市场规模首次在市场全球排首位，2021达到296.2亿美元，同比增长58%,占比28.9%。展望2022年，存储需

2、求复苏，韩国预计将领跑全球，但大陆设备市场规模有望保持较高比重。北美半导体设备厂商月销售额2021年以来稳站30亿+美金。通过复盘半导体行业景气周期历史，我们认为北美半导体设备厂商月销售额对于全球半导体行业景气度分析具有重要意义，北美半导体设备销售额水平通常领先全球半导体销售额一个季度。2021年1月，北美半导体设备厂商月销售额首次突破了30亿美金关口，创历史新高，达到了30.4亿美金。此后月度销售额逐季创新高，至12月份销售额达到39.2亿美金，同比增长46%。与此同时我们看到全球半导体销售市场自2021年4月以来连续12个月同比增速超过20%,2022年3月，全球半导体销售额达到505.8

3、亿美金，同比增长23.0%,展望2022全年，从各机构当前预测平均值来看，预计2022年全球半导体市场仍将保持10%以上同比增长。图表5:北美半导体设备月销售额（亿美元）2017-012017-092018-05 2019-01 2019-09 2020-05 2021-01 2021-0980.0%60.0%40.0%20.0%0.0%-20.0%-40.0%半导体设备行业呈现明显的周期性，受下游厂商资本开支节奏变化较为明显。2017年，存储厂商的大幅资本开支推动半导体设备迎来巨大需求，且这一势头一直延续到2018年上半年。但随后产能过剩致使存储价格走低，导致DRAM和NAND厂商纷纷推迟设

4、备订单。存储产能过剩一直持续到2019年上半年，同时上半年整体半导体行业景气度不佳，虽然下半年随着行业景气度恢复，以台积电为代表的晶圆厂陆续调高资本开支大幅扩产，2019年全年半导体设备需求同比仍回落约2%。2020年全球各地先后受疫情影响，但存储行业资本支出修复、先进制程投资叠加数字化、5G带来的下游各领域强劲需求，全年设备市场同比增长19%o伴随半导体厂商新一轮资本开支开启，2021年全球设备市场继续大幅增长44%。当前海外设备龙头应用材料、泛林集团等均预计2022年全球设备市场规模将进一步增长。下游资本开支提升，半导体设备周期向上。伴随着下游资本开支提升，设备厂商营业收入增速从2019Q

5、2触底后逐渐回暖。2020Q1由于疫情冲击，产品发货推迟，导致单季度收入增速下调。复盘2021年，海外龙头全年营收高增速：202IQl:低基数高增长，北美设备出货在202101首次单月超30亿美元。设备厂商营业收入增速从2019Q2触底后逐渐回暖。2020Q1由于疫情冲击，产品发货推迟，导致单季度收入增速下调。以ASML为例，疫情后营收增速恢复，202IQl半导体设备营收增速更是达到95.1%,ASML表示下游对于先进的光刻设备需求有增无减。图息9:举导体设备市场增速网期状2021Q2:晶圆制造设备龙头展望2022年需求强劲，核心设备在手订单超过一年。ASML单季度收入40亿欧元，新增83亿欧

6、元订单（其中EUV为49亿欧元）。单季度BB值创2017年以来最高，累计在手订单170亿欧元，供货延期将持续到2022H2o全年增速指引从30%提升到35%oLamResearch单季度营收入、利润率均高于预期，公司预计2022年需求仍然很强劲本轮，资本密集度提升在半导体领域是全面的。KLA订单也已经延续至2022年，部分产品交付期超过12个月。2021Q3:全球各环节设备均供不应求，新增订单仍然较多。全球光刻机龙头ASML本季度收入52亿欧元，新增订单62亿欧元，BB值持续高于1,且在手订单远超一年产值。前道工艺龙头LamResearch展望2021H2市场需求强于2021H1,且2022年

7、将延续增长。2021Q4:全球核心设备龙头订单整体强劲，短期收入受限于供应链制约，预计2022年WFE增长约1020%。其中，ASML在2021Q4新增订单71亿欧元，BB值2.0,累计订单充沛。2022QI收入仅为3335亿欧元，预计有20亿欧元无法在2022Q1确认收入；预计2022年增长20%oLamResearch预计2022Ql同比大幅增长、环比下滑，主要受限于零部件和运输因素；预计2022年全球WFE增长至IOOO亿美元，增速18%oTEL预计2022Q1营收同比增长16%、环比增长1%;KLAC预计2022Q1营收22亿美元，环比下降9%,下降主要由于供应链限制，积压订单依然强劲

8、。11:海外半导体设备龙头季度营收同比增速跟踪ASMLAMAT-SemiconduSystemsLRCX未来两年全球晶圆厂设备开支持续增长。2020年疫情带来的居家及远程办公带来笔电等消费电子需求激增作为本轮周期的催化剂，2020H2以车用芯片为代表的供应链开始紧张，下游持续增长的需求与上游有限产能的矛盾演绎为2021年全年行业供需失衡加居以2022年以来，消费性电子、智能手机、PC等领域需求确有下滑，但更值得注意的是全球正步入第四轮硅含量提升周期，服务器、汽车、工业、物联网等需求大规模提升。在6月台积电召开的股东大会上，公司管理层表示未来10年是半导体行业非常好的机会，主要原因就是5G及高效

9、能运算的普及，生活数字化转型，带来对车用（新车半导体含量可达传统车的10倍）、手机、服务器等终端内半导体含量的增加，推动半导体需求大幅成长。中芯国际在22Q1法说会表示，尽管消费电子，手机等存量市场进入去库存阶段，开始软着陆，但高端物联网、电动车、绿色能源、工业等增量市场尚未建立足够的库存，近年来硅含量提升与晶圆厂有限的产能扩充矛盾，叠加产业链转移带来的本土化产能缺口，使得公司需要大幅扩产，推出新产品工艺平台，满足客户旺盛的增量需求。我们认为疫情、全球经济及半导体周期性虽然会带来短期内的不确定性，但是技术进步、硅含量提升是长期支撑半导体行业持续发展的最关键驱动力。正因如此，2020年开始全球领

10、先的晶圆厂纷纷加速扩产提升资本开支，根据ICInsights,2021年全球半导体资本开支增速达到36%,预计2022年将继续增长24%,2020-2022年将会成为自1993-1995年以来的首次C叩EX连续三年增速超过20%。半导体设备作为晶圆厂扩产的重要开支部分，根据SEMI,2021年全球晶圆厂前道设备支出增速达到42%,预计2022年将进一步增长18%o台积电、中芯国际纷纷增加资本开支，CaPEX进入上行期。根据ICInsights,全球代工厂资本开支约占半导体总体的35%,根据头部代工厂的资本开支规划来看，2022年代工领域资本开支将进一步提升。台积电从2020年170亿美金增长到

11、2021年的300亿美金（用于N3/N5/N7的资本开支占80%）,公司2021年4月1日公布未来三年资本开支IOOO亿美金，2022年资本开支将进一步提升至400-440亿美金，预计2023年资本开支仍有望超过400亿美金；联电2021年CapEx18亿美金，预计2022年翻倍达到36亿美金（其中90%将用于12英寸晶圆）;GlobalFoundnes于2021年IPO后资本开支大幅提升用于扩产，公司2020年CapEx4.5亿美金，2021年提升至16.6亿美金，预计2022年超过40亿美金；中芯国际2021年资本开支维持高位，达到45亿美金（大部分用于扩成熟制程，尤其是8寸数量扩4.5万

12、片/月），预计2022年达到50亿美金。闺&16：2021年全球代工行业营收份HHGroupz2%GFz6%Tower,1%Nexchipz1%SMIC,5%DBHiTeK,1%Samsung,18%TSMC53%VISz1%PSMCJUMCz7%存储厂商：三星22Q1资本支出为7.9万亿韩元，其中用于半导体的投资为6.7万亿韩元，用于显示的投资为07万亿韩元。对存储的投资集中在P3晶圆厂的投资建设，及华城、平泽和西安工厂的工艺转换，重点开发5nm以下先进工艺的制造能力。平泽P3晶圆厂系三星全球建设的园区最大的晶圆厂，用于生产存储和逻辑芯片，建成后陆续将有NANDFLASH、DRAM芯片投产，

13、其后也将采用3nm工艺为其他厂商进行晶圆代工；海力士22Q1资本支出为4万亿韩元，预计2023年资本支出将继续增长。海力士22Q1支出的4万亿韩元主要用于对大连、利川、M15工厂的投资建设。海力士资本开支通常集中在上半年，从而有利于推动全年位元的成长。但公司在22Q1法说会上称今年由于设备交付时间的延长，公司会在全年各季度更均匀的进行资本支出。此外，SOlidigm的资本支出也将计入公司总资本开支中，故23年的合计资本支出将继续增加；美光一季度资本支出26亿美元，全年资本开支指引保持在IlO-120亿美元。美光预计22H2与22H1资本支出将基本持平。此外，美光表示虽然22Q1资本支出受制于设

14、备交付周期的延长，但其对全年的供应前景仍保持信心。随着1-alphaDRAM和176层NAND产品在终端市场的快速增长，公司将持续加强在上述工艺技术上的投资布局，巩固先发地位。“芯拐点、新制程、新产能推动需求。我们判断本轮反转首先来自于全球“芯”拐点，行业向上；其次，先进制程带来的资本开支越来越重，7nm投资在100亿美元，研发30亿美元；53nm投资在200亿美元；7nm单位面积生产成本跳升，较14nm直接翻倍；并且，大陆晶圆厂投建带动更多设备投资需求。图表19：IOOK产能对应投资额要求（4乙美元）1.2 前道设备占主要部分，测试需求高增速半导体设备按照制造环节可以分为前道晶圆制造设备、封

15、装设备和测试设备。前道设备占主要部分。设备投资一般占比7080%,当制程到1614nm时，设备投资占比达85%;7nm及以下占比将更高。按工艺流程分类，典型的产线上前道、封装、测试三类设备分别占85%、6%、9%o测试需求高增长。半导体设备20132018年复合增长率为15%,前道、封装、测试设备增速分别为15%、11%、16%。增速最快的子项目分别为刻蚀设备（CAGR24%）和存储测试设备（CAGR27%）。根据SEMI,2021年全球半导体测试设备市场规模达到77.9亿美金，同比增长29.6%,预计2022年市场规模进一步增长至81.7亿美金。图表25:20202023年全球半导体设备按工

16、艺流程划分（亿美元）WaferFabEquipmentTestEquipmentL3全球市场受海外厂商主导，前五大厂商市占率较高全球设备五强占市场主导角色。全球设备竞争格局，主要前道工艺（刻蚀、沉积、涂胶、热处理、清洗等）整合成三强AMAT、LAMxTELo另外，光刻机龙头ASML市占率80%+;过程控制龙头KLA市占率50%o根据SEMI,ASML、AMAT、LAMResearch.TEL、KLA五大厂商2021年收入合计788亿美元，占全球市场约77%。综合看下来，设备五强市场在各赛道合计市占率基本在50%以上。AMSL优势在光刻方面遥遥领先；AMAT优势在产品线广，沉积（CVD、PVD）市占率高；LAM优势在刻蚀领域；TEL优势在小赛道如涂胶、去胶、热处理；KLA优势在过程控制。1.4 海外设