薄膜沉积设备作为晶圆制造的核心设备之一，在晶圆制造环节设备投资占比仅次于光刻机，约占 25%。根据 SEMI 和 Maximize Market Research 的统计，2020年环球半导体设备市场规模达到 712 亿美元，个中薄膜沉积设备市场规模约 172 亿美元。
根据事情事理的不同，集成电路薄膜沉积可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和其他。 薄膜沉积工艺不断发展，根据不同的运用蜕变出了 PECVD、溅射 PVD、ALD、LPCVD 平分歧的 设备用于晶圆制造的不同工艺。
目前，环球薄膜沉积设备中 CVD类设备占比最高，2020年占比 64%，溅射PVD设备占比 21%。 CVD 设备中，PECVD 是主流的设备类型，2020 年在 CVD 设备中占比 53%，其次为 ALD 设备， 占比 20%。（报告来源：未来智库）
2. 多成分驱动国产薄膜沉积设备需求
海内产线培植极大拉动国产设备需求。半导体设备市场紧张由美国、日本厂商主导，贸易摩擦背景下，半导体设备国产化诉求增强，长江存储、上海积塔、中芯国际、华虹、士兰微、合肥晶合 等海内晶圆厂在新增产能培植过程中积极导入国产设备，极大拉动海内半导体设备需求。
芯片工艺进步及构造繁芜化拉动高性能薄膜设备需求。随着集成电路的持续发展，晶圆制造工艺 不断走向精密化，芯片构造的繁芜度也不断提高，须要在更眇小的线宽上制造，制造商哀求制备 的薄膜品种随之增加，终极用户对薄膜性能的哀求也日益提高。这一趋势对薄膜沉积设备产生了更高的技能哀求，市场对付高性能薄膜设备的依赖逐渐增加。以 CVD设备演进为例，比较传统的 APCVD、LPCVD设备，PECVD设备在相对较低的反应温度下形成高致密度、高性能薄膜，不破 坏已有薄膜和已形成的底层电路，实现更快的薄膜沉积速率，已成为芯片制造薄膜沉积工艺中运 用最广泛的设备种类，未来 HDPCVD、FCVD 运用有望增加。ALD 设备亦有望在 14nm 及以下制 程逻辑芯片、17nm 及以下 DRAM 芯片中得到更广泛运用；海内长鑫存储已实现 19nm DRAM 芯片量产，未来 17nm 亦有望取得打破，带动海内高端薄膜沉积设备需求。
制程升级带动薄膜沉积设备用量提升。在摩尔定律的推动下，元器件集成度的大幅提高哀求集成 电路线宽不断缩小，影响集成电路制造工序愈为繁芜。尤其当线宽向 7 纳米及以下制程发展，当 前市场普遍利用的光刻机受波长的限定精度无法知足哀求，须要采取多重曝光工艺，重复多次薄 膜沉积和刻蚀工序以实现更小的线宽，使得薄膜沉积次数显著增加。在 90nm CMOS 工艺，大约 须要 40 道薄膜沉积工序。在 3nm FinFET工艺产线，须要超过 100 道薄膜沉积工序，对付薄膜颗粒的哀求也由微米级提高到纳米级。薄膜沉积设备用量方面，以中芯国际为例，一条 1 万片产能 的 180nm 8 寸晶圆产线 CVD 和 PVD 设备用量均匀约为 9.9台和 4.8 台，而一条 1 万片 90nm 12 寸晶圆产线 CVD 和 PVD 设备用量分别可达 42台和 24 台。
3D NAND 堆叠层数增加拉动薄膜沉积设备需求。存储器领域制造工艺中，目前增加集成度的主 要方法是增大三维立体堆叠的层数，叠堆层数从 32/64层向 128/196 层发展，每层均须要经由薄 膜沉积工艺步骤，催生出更多设备需求。
目前，海内长江存储已实现 128 层 QLC/TCL 3D NAND 量产，并且 1期工厂已达到满产；未来 192 层 3D NAND 也有望取得打破，更高层数 3D NAND 产能培植将产生更多的薄膜沉积设备需 求。（报告来源：未来智库）
3. 海内厂商错位发展，共同受益国产化率提升环球薄膜沉积设备市场由运用材料（AMAT）、泛林半导体（Lam Research）、东京电子（TEL） 和先晶半导体（ASM）等国际巨子公司垄断。
薄膜沉积设备国产化率估计仅5.5%（按设备数量口径）。近年来我国半导体设备国产化速率快速 增长，但总体看我国半导体行业制造仍需大量入口设备支持，国产化依然处于较低水平。我们统 计了 2020 年 1 月 1 日以来海内部分紧张晶圆制造产线的薄膜沉积设备招标情形，6 家厂商共招标 薄膜沉积设备 1060 台（仅 PVD 和 CVD 类设备），海内厂商中标 58 台，个中拓荆科技中标 40 台（紧张为 PECVD 设备），海内市占率为 3.8%；北方华创中标 18 台（紧张为 PVD 设备），国 内市占率 1.7%。总体来看，目前海内薄膜沉积设备国产化率估计仅 5.5%（按设备数量口径）。
海内厂商尚不存在直接竞争，共同受益国产化率提升：
1） 拓荆科技引领 PECVD 国产化：拓荆科技具备 CVD、ALD 供应能力，CVD 产品包括 PECVD 和 SACVD，个中主力产品为 PECVD，只管北方华创也有 PECVD 产品，但目前紧张运用于 光伏/LED/功率器件/MEMS 领域。拓荆科技也是海内唯一一家家当化生产 SACVD 设备的厂 商，而北方华创 CVD 产品除 PECVD 外紧张为 LPCVD、APCVD。ALD 产品方面，拓荆科技 与北方华创产品运用工艺有所差异（拓荆科技 ALD 运用于 SADP 工艺、STI 表面薄膜；北方 华创 ALD 运用于 HKMG 工艺）。由此可见，拓荆科技与北方华创尚不存在直接竞争。
2） 北方华创 PVD 上风显著：北方华创薄膜沉积产品线较为全面，具备 PVD、CVD、ALD 产品 供应能力，在 PVD 设备领域竞争上风显著，海内产线导入的国产 PVD 设备基本均出自北方 华创。拓荆科技、中微公司尚不具备 PVD 产品供应能力。
3） 中微公司紧张为 MOCVD 设备，为北方华创、拓荆科技未家当化涉足的领域，产品运用于 LED、miniLED 化合物半导体，紧张客户为乾照光电、三安光电等 LED 生产厂商，中微在 LED 及 miniLED 的 MOCVD 领域霸占海内大多数份额。中微是拓荆的第三大股东，持有拓荆 11%股权，中微也已组建团队开拓 LPCVD 和 EPI 设备。
4. 投资剖析1) 拓荆科技 – 引领 PECVD 设备国产化
PECVD 设备为公司紧张收入来源，研发持续投入。拓荆科技多年来致力于高端半导体设备的研 发、生产、发卖和技能做事，已成为国家高新技能代表企业之一。目前公司紧张专注于薄膜沉积 设备，其产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常 压化学气相沉积（SACVD）设备三大系列，已广泛适用于海内 14nm 及以上制程集成电路制造产 线，并持续加强 10nm 及以下前辈制程产品的验证与测试。2020 年，公司实现业务收入 4.36 亿 元，同频年夜幅增长 73%，毛利率 34%。个中，PECVD 设备营收为 4.18 亿元，是公司紧张收入来 源；ALD 和 SACVD 设备分别为 184 万元、867 万元。公司近年来持续强化产品研发投入，2020 年研发用度为 1.23 亿元，占业务收入比 28%。
拓荆科技是海内唯一家当化运用集成电路 PECVD 设备的厂商。公司该系列设备最大上风是在满 足工艺需求条件下拥有较低的客户综合利用本钱，目前适用于 180-14nm 逻辑芯片、19/17nm DRAM、64/128 层 FLASH 制造等领域，可沉积 SiO2、SiN、SiON、BPSG 等多种材料。个中， 公司 12 英寸 PECVD 设备 PF-300T 和 8 英寸 PECVD 设备 PF-200T 均已实现家当化运用。2020 年公司生产 PECVD 设备 50 台，发卖 31 台；2021Q1 PECVD 设备量产和销量分别为 14 台、4 台，为公司紧张发卖产品。
拓荆科技 ALD 设备成膜反应韶光短，反应气体利用量少，可精准掌握薄膜颗粒数及均厚度。目 前，公司 12 英寸 PEALD 设备 FT-300T 已实现家当化运用，可沉积 SiO2 和 SiN 材料薄膜，广泛 运用于海内 55-14nm 逻辑芯片制造、55-40nm BSI 工艺的晶圆制造、2.5D、3D TSV 等前辈封装 领域。2020 年公司 ALD 设备产量 1 台。同时，公司正在研发 12 英寸 Thermal ALD 设备来知足 28nm 以下芯片制造所需，并可沉积 Al2O3、AlN 等多种金属化合物质料。
公司亦是海内唯一一家实现 SACVD 设备家当化运用的厂商。该系列设备沟槽添补能力卓越，填 充速率快，大幅度提高了利用效率。公司拥有 12 英寸 SACVD 设备 SA-300T 和 8 英寸 SACVD 设 备 SA-200T 两大设备，可沉积 BPSG、SAF 等介质薄膜材料，紧张适用于 STI、ILD 工艺的晶圆 制造。公司 2020 年量产 SACVD 设备 3 台，发卖 1 台；2021Q1 设备产量为 2 台。
2) 北方华创 - 引领国产化 PVD 设备
北方华创由七星电子和北方微电子计策重组而成，持续走在海内集成电路装备及精密电子元器件 家当的前沿。公司电子工艺装备紧张包括半导体装备、真空装备和锂电装备，广泛运用于集成电 路、半导体照明、功率器件、微机电系统、前辈封装、新能源光伏等领域。
营收快速增长，研发高投入。得益于下贱目标市场需求和公司规模稳定增长，北方华创估量 2021 年实现业务收入 85-109 亿元，同比增长 40-80%，归母净利润 9.4-12.1 亿元，同频年夜幅增长 75- 125%。公司业务收入紧张由电子工艺装备、电子元器件两大板块组成，2020 年分别占总发卖比 80%和19%。为持续保持技能创新及新产品迭代，公司多年来一贯加大产品研发投入，2020年公 司研发投入达到 16 亿元，同比增长 37%，占业务收入比例 27%。
北方华创在 PVD 设备领域实力雄厚。公司拥有 eVictor AX30 Al pad、exiTin H630 TiN 等 13 款具 有自主知识产权的 PVD 设备产品，支持 90nm -14nm 多个制程制造，紧张运用于集成电路、前辈 封装、LED 等领域，2012 年至今已实现超过 200 台设备发卖。exiTin 系列 TiN 金属硬掩膜机台成 为 28nm 工艺后段金属布线硬掩膜标准制程机台，并进入国际供应链体系，实现稳定量产。同时， 公司已在溅射源设计、等离子产生与掌握、颗粒掌握、腔室设计与仿真仿照等关键技能上具备核 心技能上风。
在 CVD 方面，公司在 PECVD、APCVD、LPCVD、ALD 等设备均有布局。个中，卧式 PECVD 是北方华创自主研发的主要技能之一，已成功进入外洋市场并在光伏领域运用广泛。公司研发的 介质膜沉积 PECVD 设备在 LED 领域也受到了各大厂商的青睐。ALD 产品方面，公司目前拥有热 原子层沉积(Thermal ALD)设备、等离子体增强原子层沉积(PEALD)设备两大系列产品，并陆续突 破了先驱物输运系统掌握、均匀稳定的反应室热场及流场掌握、等离子产生与掌握、脉冲射频的 快速调频匹配等多项关键技能。目前，公司 ALD 设备已实现部分客户的设备发卖。
3) 中微公司 –MOCVD 设备在 LED 领域竞争力强
中微公司专注于集成电路和 LED 芯片关键制造设备的生产、研发、发卖，紧张产品包括刻蚀设备、 MOCVD 设备。中微公司 2021 年业务收入 31.1 亿元，同比增加 37%，毛利为 13.4 亿元，同比 增加 56%，归母净利润为 9.5-10.3 亿元，同比增加 93-109%，新签订单金额为 41.3 亿元，同比 增加超过 90%。公司近年来持续加大研发投入，2020年研发支出达到 6.4 亿元，占营收比为 28%。
聚焦 MOCVD 设备，LED 领域上风显著。在薄膜沉积设备领域，公司紧张聚焦 MOCVD 设备（金 属有机归天学气相沉积），可以运用于 LED 和 GaN、SiC 等功率器件外延片的生产制造。公司目 前拥有四大 MOCVD 设备产品，个中，Prismo D-Blue 和 Prismo A7 设备用于主流 LED 生产线， 可支持生产大批量 LED 外延片，具备高产能，高良率，低本钱投入等上风，冲破了德国 Aixtron 和美国 Veeco 在中国 MOCVD 市场的垄断地位。根据 Aixtron 和 Gartner 数据，中微 2020 年在全 球 MOCVD 市场份额为 16%，仅次于 Aixtron 和 Veeco。
MiniLED MOCVD 设备已获海内领先客户订单。中微具有自主知识产权的 Prismo UniMax® MOCVD 设备可配置多达 4 个反应腔,可同时加工 108 片 4 英寸或 40 片 6 英寸高性能氮化镓基蓝 绿光 Mini LED 外延晶片，通过石墨盘的调度，可扩展至同时加工 164 片 4 英寸或 72 片 6 英寸外 延晶片，其工艺能力还可延展到成长 8 英寸外延晶片。每个反应腔都可以独立掌握，这一创新设 计具备卓越的生产灵巧性。中微 Prismo UniMax® MOCVD 设备配置了新颖的局部温度补偿加热 系统，专为高性能 miniLED 量产而设计，具备精良的产出波长均匀性及产出稳定性。此外， Prismo UniMax® MOCVD 设备配置了 785mm 大直径石墨托盘，极大地提高了设备产能，并有效 地降落了 miniLED 外延片的生产本钱。目前该设备已收到来自海内领先客户的订单，同时，公司 正在与更多客户互助进行设备评估。Prismo UniMax™设备的性能、繁芜性提高很多，供应更多 的代价给用户，毛利率有明显增长。
（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需利用干系信息，请参阅报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站
