行业分析 | 从海外巨头成长路径看国产集成电路设备的投资机会

来源:半导体行业观察 2016-10-04 12:00:21

摘要
本文转载自海通电子研究如转载不当,请联系后台删除。看好半导体设备未来10年发展,国产厂商终将通过产业整合分享大蛋糕!国际主流半导体设备大厂都经历了四十年以上的发展,导致行业结构相对固化。但是由于半导体产业转移与国内政策资本的积极推动,大陆的建厂潮驱动国内半导体资本支出中枢迅速提升,国产设备厂商迎来了

行业分析 | 从海外巨头成长路径看国产集成电路设备的投资机会

本文转载自海通电子研究如转载不当,请联系后台删除。

看好半导体设备未来10年发展,国产厂商终将通过产业整合分享大蛋糕!国际主流半导体设备大厂都经历了四十年以上的发展, 导致行业结构相对固化。但是由于半导体产业转移与国内政策资本的积极推动,大陆的建厂潮驱动国内半导体资本支出中枢迅速提升,国产设备厂商迎来了千载难逢的发展机会。我们仔细分析AMAT和ASML的发展历史,结合国内半导体环境,指出依托并购整合是国产设备厂商实现迅速崛起的最佳路径。

投资要点:

国际设备龙头中国大陆营收与股价持续创新高,彰显大陆市场投资机会。应用材料公司三季度新接订单再创历史新高,环比增长26%,其中中国大陆新接订单增幅自大,3季度新接订单为8.49亿美元,同比增加92.08%。根据我们的产业研究跟踪,除了应用材料,我们预计半导体设备龙头在中国大陆的业绩有望全线高增长。与业绩相对应的是国外半导体设备龙头厂商股价持续走高,纷纷突破历史记录。


国际龙头设备大陆业绩崛起源于建厂潮带来的资本支出中枢提升,半导体设备并不是主题性投资机会。众多晶圆厂的落地显著提升我国大陆半导体资本支出中枢,而设备投资额可达到一条新的晶圆生产线总投资额的65%~75%。SEMI的数据显示,2015年全球半导体设备市场营收达373亿美元,其中中国市场营收48.8亿美元,占比13.09%,较2014年上升1.43%。预计2016年中国设备市场营收为53.2亿美元,增长9.02%,占比进一步提升至14.07%。可以预见,中国市场是未来10年半导体设备市场增长最大的动力。


半导体设备市场大蛋糕必将有中国厂商一席之地。尽管与国外大厂有技术差距,但国内的设备厂商正处于一个进步、崛起的阶段。一方面,通过自主研发我国半导体设备除了前道光刻基本都已进入晶圆大厂,后道光刻上海微装进入长电科技,薄膜淀积七星电子进入华力等。另一方面,政策的强力扶持将会使得半导体设备国产率迅速提升。


并购与创新驱动是半导体设备厂商两种清晰发展模式。分析AMAT与ASML的成长历史,我们发现创新驱动和并购是推动设备厂商成长的主要动力。创新驱动需要长期的技术积累与研发资金支持,而并购有效降低了研发成本及风险,加速了新技术集成、应用的速度,但并购存在整合风险,需要政府与客户的协同。


借鉴国外巨头成长史,国内有望通过外延并购实现崛起。考虑到国内外半导体设备的差距很大,需要尽快追赶;同时半导体设备的研发到商用的周期又比较长,新产品一般要过2至4年才可以进入市场,5至6年开始实现销售,8至9年才可能达到收支平衡,10年才可能达到盈利;另外加速发展半导体设备是形成中国IC产业链的当务之急。所以在这些因素的推动下,加上大基金的支持,相较于创新发展,模仿ASML以并购成长无疑是最好的选择。


看好半导体设备的国产化进程,关注国内具有相关技术储备的厂商。七星电子(002371.SZ)是唯一在A股上市的集成电路制造设备生产商,掌握半导体集成电路制造工艺中的薄膜制备技术,在与北方微电子重组后平台价值值得期待。上海微电子装备有限公司是唯一一家研发、生产以及销售高端光刻机的企业,目前,张江高科(600895.SH)全资子公司张江浩成创业投资有限公司已以2.23亿人名币投资微装公司,有望直接受益于光刻机产业的国产化进程。


风险提示:半导体设备市场复苏不如预期;半导体设备国产化进程不如预期。

1为什么说半导体设备并不是主题投资机会?

尽管本轮建厂潮并未直接推动国产设备厂商业绩大涨,反而拉动国际巨头大陆营收飙高,但是我们认为半导体设备标的投资并不是主题投资机会。首先,本轮建厂潮直接提升了大陆半导体厂商资本支出中枢,考虑到半导体产业是个长期过程,我们认为较长的一段时间内资本支出都太可能不会显著下降。另一方面,尽管与国际龙头存在较大差距,但我们相信我国半导体厂商将会在国家力量的支持下通过产业整合等手段做大做强,这也是日韩半导体产业崛起的秘诀!最后,3D NAND等新型存储对设备投资的拉动将会对全球设备市场形成强力托底。综合上述观点,我们认为现在是半导体设备的最佳投资期。

1.1

从国际设备龙头大陆新接订单与股价持续创历史新高说起

全球最大半导体及面板设备应用材料公司8月19号公布三季度(5月1日至8月1日)财报,净销售额达28.21亿美元,同比增加13.29%,净利润为5.05亿美元,同比增长53.50%。三季度新接订单36.58亿美元,环比增长6%,同比增长故26%,继二季度新接订单创15年新高后又创新高。受业绩带动,预计2016财年的盈利也将实现历史高位。

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仔细分析财报,中国大陆新接订单增速最快成业绩增长主要原因。亚太地区新接订单31.87亿美元,同比增长21.93%,其中中国大陆新接订单增幅最大,2季度新接订单为8.49亿美元,同比增加92.08%,中国大陆一跃成为公司最重要的市场。

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除了应用材料,半导体设备龙头在中国大陆的业绩有望全线高增长。根据我们的产业研究跟踪,以占据光刻机市场70%以上的龙头ASML为例,在2015年实现中国大陆销量增速区间58%的基础上,我们预计今年有望维持40%以上的高增长。

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与业绩增长相对应的,是国际设备巨头股价自今年年初的爆发式增长。AMAT、ASML与LAM Research三大半导体设备龙头公司年初至8月16日分别47.98%、26.18%、14.52%,远超标普500同期6.81%的涨幅,其中AMAT股价创历史新高,ASML也逼近前期高点。

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1.2

国际龙头设备大陆业绩崛起源于建厂潮带来的资本支出中枢提升

从全球范围来看,半导体产业正在发生着第三次大转移,即向中国大陆、东南亚等发展中国家/地区的转移。根据IC insights的数据,在2007年,中国大陆IC制造产值为45.9亿美元,仅占全球的份额为1.96%,但到2012年,大陆IC制造产值迅速上升到89.1亿美元,全球份额也提升到3.50%。预计至2017年,大陆IC制造占全球的份额有望达到7.73%。2012-2017年间,中国本地IC制造产值将以16.5%的平均复合增长率增长。

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国内IC制造占比的提升是本轮建厂潮的直接反应。根据国际半导体协会(SEMI)的数据,2016年、2017年全球新建的晶圆厂至少将达到19座,其中,有10座位于我国。包括2019年达产的台积电南京12英寸晶圆厂,规划月产能为2万片12英寸晶圆。

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众多晶圆厂的落地显著提升我国大陆半导体资本支出中枢,而设备投资额可达到一条新的晶圆生产线总投资额的65%~75%。SEMI的数据显示,2015 年全球半导体设备市场营收达 373 亿美元,其中中国市场营收48.8亿美元,占比13.09%,较2014年上升1.43%。预计2016年中国设备市场营收为53.2亿美元,增长9.02%,占比进一步提升至14.07%。可以预见,中国市场是未来10年半导体设备市场增长最大的动力。

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1.3

半导体设备市场大蛋糕必将有中国厂商一席之地

1.3.1

国内设备行业现状:产业落后至国产化率不升反降

国内半导体产业在三个子产业群——IC设计、芯片制造及封装测试——均取得了长足进步。但是,制造及封装测试环节背后所必需的设备却是一个明显的短板。与其他环节不同,我国的设备制造行业中高端市场几乎完全被国外企业垄断。而尽管单条晶圆产线会综合采用高、中、低端设备,但是即使在中低端设备市场,我国设备厂商仍然面临日立、佳能等日韩厂商的竞争。

由于我国设备行业产业技术相对落后(笔者学习期间使用国产光刻设备故障不断,而如果发生在晶圆厂这就意味着整条产线的产品报废),虽然国产设备的市场规模绝对额有所增加,但是国产化率偏低,国产化设备的产能还远不能满足市场需求。

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1.3.2

长路漫漫,但设备产业链正逐步走向成熟

尽管与国外大厂有技术差距,但国内的设备厂商正处于一个进步、崛起的阶段。据中芯国际,2006年一条8寸晶圆生产线的设计费用占总投资额的10%,厂房设施占15%,其他部分(设备)则占75% ,而当时这些设备几乎全部依赖进口。到2016年,设备投资额约占总投资额的65%,虽然最重要、最值钱的设备还是依赖进口,但整体设备的国产率达到了10%。即,一条总成本约10亿美金的8寸生产线,设备成本占6.5亿美金,而国产设备则可占据6500万美金。而在12寸生产线上,设备国产率约5%;成熟一些的90nm生产线的设备国产率约8%。目前经过中芯国际验证的国内设备企业大概有10多家。不仅仅是中芯国际,我国半导体设备除了前道光刻基本都已进入晶圆大厂,后道光刻上海微装进入长电科技,薄膜淀积七星电子进入华力等。

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1.3.3

政府政策扶持将使设备国产化率迅速提升

半导体发达国家/地区经验表明,国家政策扶持至关重要。半导体产业是对信息安全、国民经济极其重要的战略性产业。同时,作为尖端以及具有高附加值的产业,半导体产业对其他相关产业的带动作用明显,因此世界各国都极其重视发展半导体产业。美国、日本、韩国都在政策和立法方面都给予了半导体产业很大的支持以推动半导体产业的发展。

大基金重点投资晶圆制造,设备行业直接受益。尽管国家大基金直接在半导体装备领域的投资并不多,但是根据大基金的规划,60%额度将投资于晶圆制造领域,晶圆制造的投资将直接拉动对半导体设备的需求。

1.4

重新回到国际视野:3D NAND等存储器扩展有望托底全球半导体设备市场

随着行动装置、物联网等装置中越来越多采用NAND存储器,且面对更轻薄、低功耗的需求,2D应用的存储器将越来越难以满足要求,业界转进3D NAND的脚步开始加速,NAND堆叠的薄膜层数日益攀升。3D NAND在制造过程中,每叠一层就需要薄膜设备协助;而要让每一层薄膜可顺利“沟通”,刻蚀技术必不可少。FinFET(3D鳍式场效电晶体)亦是3D堆叠的一种,如同3D NAND,FinFET也需要薄膜和刻蚀。MultiPattern(多重图案)的需求兴起一方面是因为10nm制程势必需要采用多重图案技术,另一方面是因为EUV制程技术预计要到7nm才会上线,MultiPattern还有较大的应用空间。MultiPattern也将需要薄膜与蚀刻设备的协助。

随着NAND、FinFET与Multi-Pattern等产品与制程技术的进展,对半导体设备供应商来说,也意味着薄膜和蚀刻设备的需求将随之升温。预计在2018年3D NAND月产能将达到100万片的月产能,比目前提高85%,且层数将从36层增加到48层,带来50-70%的市场规模成长。且预计在2018年 FinFET产能也有50万片。根据市调机构的研究数据,NAND、FinFET与Multi-Pattern未来将可创造30亿美元的市场规模,带动新一波的设备投资热潮。

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2他山之石:并购与创新驱动是半导体设备厂商两种清晰的发展模式

2.1

现有格局:市场规模超百亿,集中度逐步提升

2015年全球半导体设备市场规模达336亿美元,其中晶圆制造环节的设备规模约288亿美元。然而由于半导体设备技术壁垒高,目前这百亿美元级别的市场份额基本被欧洲、美国和日本的半导体设备厂商占据——前十大设备厂商的市场份额已接近80%。

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对比2009年的市场格局,全球半导体设备行业集中度提升得非常明显,竞争格局在并购潮兴起以及技术创新的驱动下也发生了较大的变化。相信未来在产业转移及中国政府的政策带动下,国内企业有望打破垄断,造就新的行业格局。

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2.2

三巨头基本情况概述

AMAT, Lam Research和ASML是国际半导体三大龙头厂商,合计市占率达到47.5%。除了ASML专攻光刻机外,AMAT与Lam Research都是半导体设备综合厂商。

2.2.1

Applied Materials —综合领先的半导体设备商龙头

Applied Materials(以下称为应用材料公司)成立于1967年,目前已经连续十多年稳居全球半导体设备供应商龙头位置,其产品包括:化学气相沉积(CVD)设备,半导体薄片装配,蚀刻及离子植入设备等。尽管应用材料在半导体设备的诸多领域都有布局,但各生产线的产品均有强劲的市场竞争力。根据Gartner的数据显示,应用材料公司在薄膜沉积设备(CVD、PVD)、刻蚀设备、离子注入机、高温炉四个领域占据40%-70%的份额,其中公司子公司AKT是全球等离子体化学气相沉积设备的领头羊。全球知名的半导体企业均采用应用材料的设备和服务生产集成电路产品,目前公司最大的客户为三星和台积电。

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2013-2015年,公司营收稳健增长,毛利率保持在40%以上。2016年中报公司营收为47.07亿美元,毛利率为40.79 %,保持稳定。得益于公司在半导体设备的诸多领域具有扎实的技术积累,产品契合市场需求,竞争力强劲,所以公司预计2016年营收为101.2亿美元,净利润可达15.15亿美元,在营收与净利润方面都有望出现稳健增长。

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在薄膜沉积领域,应用材料的OLYMPIA™ ALD 系统已经开始为3D NAND 芯片厂商提供最为先进的原子层沉积技术。

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在刻蚀领域,应用材料也推出业内首款极致选择性蚀刻工具Applied Producer® Selectra™系统,通过引入全新的材料工程能力,助力3D逻辑芯片和存储芯片的尺寸持续缩小。

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此外,其PROVision™系统是唯一能精确到1纳米分辨率的电子束检测工具,对于小于等于10纳米的多次图型光刻、鳍式场效应晶体管(FinFET)制造、DRAM以及3D NAND器件的研发、进入量产和生产工艺控制尤为关键。综上所述,应用材料在多领域都掌握着前沿的技术,是全方位领先的龙头企业。


2.2.2

荷兰设备商ASML——垄断中高端光刻机市场

ASML是荷兰一家专注于光刻机研发和制造的设备商,目前公司旗下有TWINSCAN NXE/NXT/XT系列、YieldStar系列、PAS5500系列的光刻机产品。

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其中,TWINSCAN系列是目前世界上精度最高、生产效率最高、应用最为广泛的高端光刻机型,全球绝大多数半导体生产厂商如英特尔,三星,海力士,台积电,联电,格罗方德等都向ASML采购该机型。TWINSCAN系列中的NXT 1980Di机型已能在300mm晶圆上实现10nm级别的光刻;NXE则是行业内第一个极紫外线(EUV)光刻机系列。未来ASML还将朝着更先进制程的技术路线发展。

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2015年全球前道光刻机市场销售额达61亿美元,其中ASML一枝独秀,占据了70%的市场份额,将竞争对手Nikon,Canon等远远甩在身后。在最高端的浸润式光刻机细分市场上,ASML更是占据近90 %的市场份额。ASML毋庸置疑是全球光刻机行业的龙头企业。

2013-2015年,公司营收稳健增长,毛利率保持在40%以上。2016年第一、二季度,公司营收净额分别为13.3亿、17.4亿欧元,毛利率均为42.6 %,保持稳定。第二季度的订单更是创下最高纪录,主要贡献来自于逻辑晶片客户的订单,为其10nm量产做准备;同时记忆体客户需求稳健增长,持续投资DRAM生产和3D NAND产能扩张。公司预计第三季度营收净额为17亿欧元,毛利率为47%,同时预估2016年营收将再创新高。

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2.2.3

Lam Research—四大业务板块成型,积极并购打造更广平台

Lam Research(以下简称Lam)成立于1980年,主要从事半导体生产设备开发和制造。公司业务持续多元化拓展,目前形成了薄膜沉积、等离子刻蚀、光阻去除、晶片清洗四大市场领先业务。

在过去三年,Lam成为全球半导体设备制造行业中增长最快的公司,每年的增长率为20%。2015年,Lam在半导体设备市场上市占率为第二(达14.3%),其主要客户包括三星、台积电等。此外,公司总裁兼首席执行官Martin Anstice非常重视中国市场,认为“中国制造2025”等战略规划,对半导体产业未来的发展非常有吸引力,并表示Lam未来的发展重心将在中国。

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积极通过并购加速技术创新并打造更广的业务平台

“合作”一直是Lam的核心文化之一。公司先后收购了半导体设备行业的两家知名企业Novellus Systems和KLA Tencor。业界认为Lam的收购符合未来半导体从业者必须采用多重图案、3D制程、系统级封装以及新一代记忆体等技术的趋势。

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薄膜沉积已形成多个产品家族,并转型原子沉积技术

在沉积技术上,Lam为金属掩膜、硬掩模、介质掩膜等不同掩膜需求提供多种技术方案,形成了多个产品家族。

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目前Lam的沉积技术正在向原子级技术转型,其在2014年推出VECTOR ALD Oxide薄膜沉积系统,该系统能在低温条件下利用原子层沉积(ALD)形成高保形介电薄膜,这种薄膜被用来在一系列多次曝光中确定关键图案尺寸。该系统还在硬件上支持气体快速开关,与竞争系统相比具备生产率优势。


历经三十余载发展,刻蚀技术积累深厚

公司从1981年首次推出自动刻蚀机到如今推出多种刻蚀机解决方案,技术已有三十多年的积累,公司主要的技术更迭如下图所示。

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目前公司在等离子刻蚀技术与市场份额上处于领先地位。根据不同的功能类型,公司创新性的刻蚀技术和解决方案涵盖了晶体管、连接导线、成像、先进存储器和先进封装工艺,能为先进芯片生产提供了广泛的晶圆制程能力。

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2.3

创新驱动与并购发展,两种不同的成长模式分析

通过对半导体龙头厂商发展历史的分析,我们发现创新驱动与并购是两种半导体设备厂商的主要发展模式。创新驱动需要长期的技术积累与研发资金支持,而并购有效降低了研发成本及风险,加速了新技术集成、应用的速度,但并购存在整合风险,需要政府与客户的协同。

2.3.1

创新驱动成长的典型案例分析—应用材料

2015年,应用材料的研发费用高达14.5亿美元,专利多达1341项,是半导体设备行业中以创新驱动发展的典型龙头企业。作为全球销售额最高的半导体设备商龙头,应用材料虽然没有涉足光刻机业务,但在其他关键设备,如薄膜沉积设备、刻蚀机等领域均投入了大量的研发力量,相继突破了诸多技术难题,推出了一系列出类拔萃的产品。

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早期的应用材料曾因产品线过于宽泛而濒临破产,但在时任CEO摩根进行业务精简并将核心业务转移至半导体设备后,应用材料便乘着80年代半导体产业蓬勃发展的东风,一跃成为业界龙头。在半导体工艺制程还停留在500nm的90年代,应用材料的金属刻蚀设备便在市场站稳了脚跟。此后,应用材料的刻蚀设备便与工艺技术同步成长。半导体制程从500nm发展到350nm的过程中,应用材料公司的金属刻蚀设备也经历了PE8330、P5000-Mark Ⅱ/MXP 到Centura DPS的三代更迭。

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通过扎实的技术根基与持续的研发投入,应用材料的薄膜沉积设备已经可以实现接近原子级的精度和控制并形成、沉积、塑形和度量薄膜。

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在刻蚀领域,应用材料的创新步伐也从未间断。公司最新推出的极致选择性蚀刻工具Applied Producer® Selectra™系统可以在一个多层结构芯片中有选择性地清除某一特定材料而不破坏其他材料,有效突破了刻蚀工艺的关键技术壁垒。

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可以看出,应用材料在半导体设备领域发力较早,其刻蚀设备、沉积设备基本都经历了工艺技术的整个发展周期,因此无论在技术积累和经验认识上,应用材料都具有竞争对手不可比拟的优势。而巨额的研发支出也在不断巩固应用材料的领先地位。2015财年14.5亿美元的研发费用,按照设备收入占比大致推算半导体设备研发费用为9.64亿美元(14.5亿美元*66.5%),已经超过了绝大多数半导体设备公司的全年设备业务销售额。这种创新驱动发展模式,不仅需要持续的资金投入和漫长的技术积累,也需要产业早期蓬勃发展所带来的机遇。对于新入者而言,想要依照创新模式取得成功,难度相当大。

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2.3.2

并购发展模式典型案例分析—ASML

2015年,ASML在全球光刻机市场中占有率达70%,是光刻机设备商中当之无愧的巨人。但早在2001年时,全球的光刻机市场还是三足鼎立格局。彼时日本的Nikon和Canon曾分别占据41.6 %和34.8 %的市场份额,ASML仅占22.4 %。但到2011年,ASML的市场份额已上升至57.1 %,Nikon和Canon则分别下滑至27.8 %和15.2 %。此后几年,ASML一鼓作气,将对手越甩越远。目前Canon已基本放弃光刻机市场,Nikon的光刻机能做到20nm左右,而ASML的EVU光刻机量产型号已经做到10nm水平。我们认为,ASML的强势崛起值得深入分析及思考,对国内设备厂商的发展也有借鉴意义。

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ASML在初创之时采用了模块化分工外包协同的组织模式,除核心部件自制外,其余部件采取模块化公开采购。这一模式降低了产业周期性起伏风险,帮助其顺利渡过了1986年和1992年的两次世界半导体市场大危机。

1995年, ASML在阿姆斯特丹和NASDQ上市后获得了充裕的资金,除增强自身的研发能力外,也具备产业并购能力。1999年,ASML并购MaskTools,增强了在先进技术节点方面提供解决方案的能力,改善了ASML机器扫描和成像能力,显著增加了聚焦深度,扩大了光刻窗口,提高了芯片产量。2001年,ASML全股并购竞争对手 Silicon Valley Group,该公司的投影掩罩瞄准技术、扫描技术对ASML生产的光刻机具有重要作用。2012年,ASML花 4.437 亿欧元全资收购美国Cymer,该公司的扫描仪极紫外光源技术在ASML量产极紫外光刻机时,起决定性作用。2016年,ASML宣布收购台湾最大半导体设备厂商汉微科以强化其全方位微影技术解决方案,包括微影曝光系统、运算微影及量测,并进一步介入10nm以下制程和3D整合制程。

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为了进一步提高研发实力并构建稳定的核心利益群体,ASML还于2012年提出客户联合投资专案。目前,三大客户英特尔、台积电、三星均已通过参股及注资等方式,支持ASML的研发计划,并合作研发新技术。此外ASML的研发还引入了政府的支持。早在上世纪80年代,ASML就通过主持或参与数个合作研发项目,掌握了当时的突破性产品PAS 5000的核心技术。2010-2012年,ASML的研发项目从欧盟、荷兰、美国政府机构获得的资助金额分别为2950万欧元、2510万欧元和1790万欧元。

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现在,ASML正在强者愈强的道路上越走越远。回顾其成长史,我们发现ASML的并购发展模式有效降低了其研发成本及风险,加速了新技术集成、应用的速度;而客户投资计划则将ASML与客户、政府等群体紧密联系在一起。可以说,并购发展和客户支持成为了ASML成为行业巨人的重要推动力。

3借鉴国外巨头成长史,国内有望通过外延并购实现崛起


面对广阔的国内半导体设备市场,国内半导体厂商具有史无前例的历史性机遇。无论是从大陆到台湾的产业链转移趋势,还是国家成立投资基金促进资本助力产业发展,还是国内外厂商纷纷在大陆建厂,都表明国内半导体产业将会面临大发展,这必然带来其上游领域设备厂商的投资机会。而AMAT与ASML中国大陆业绩高速增长都表明了中国半导体设备市场确实具有潜力。

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但是另一方面,强者恒强的产业格局下我国半导体设备国产化发展实属不易。半导体设备研发周期长,投资额大且风险高。越先进的制程工艺设备造价越高。即使研发成功也较难打入国际大厂的供应链。现阶段在技术水平上,世界集成电路设备研发水平处于12英寸10纳米以下技术代,生产水平处于12英寸14纳米技术代;中国设备厂商的研发水平处于12英寸14纳米阶段,生产水平处于12英寸28纳米阶段,仍存在至少3到5的差距。更何况进入国际主流产线亦需要一定时间。以中国半导体设备厂商中的佼佼者北方微电子为例。北方微电子从其启动沉积设备的研究到首次切入台湾LED产线,前后经历5年时间。因此,我国半导体设备的国产化率在近年出现了持续下滑的趋势。

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综上,考虑到国内外半导体设备的差距很大,需要尽快追赶;同时半导体设备的研发到商用的周期又比较长,新产品一般要过2至4年才可以进入市场,5至6年开始实现销售,8至9年才可能达到收支平衡,10年才可能达到盈利;另外加速发展半导体设备是形成中国IC产业链的当务之急。所以在这些因素的推动下,加上大基金的支持,相较于创新发展,模仿ASML以并购成长无疑是最好的选择,因为并购确实可以实现设备厂商核心竞争力的迅速提高,并在与下游龙头的合作中越做越强,实现技术带来资本,资本进一步驱动技术的良好发展态势。通过观察近年来国内半导体企业轮番并购重组,产业整合已经成为当前中国集成电路产业崛起、产业链协调发展的必然趋势。

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4国内厂商各有所长,有望成为资产整合平台

半导体设备虽然技术门槛比较高,但可喜的是当前国内的设备企业成长比较快,有助于完善我国的IC产业链。以8寸晶圆生产为例,2006年时设备几乎全部依赖进口;而到2016年,虽然最重要、最值钱的设备还是依赖进口,但整体设备国产率在10%左右;12寸晶圆生产线上,设备国产率约5%。目前国内已经有10多设备商通过了中芯国际的验证,国产设备的进步和崛起对我国本土的IC厂家非常有利。

由于我国半导体设备市场处于发展早期,因此国产设备厂商大多是专攻某一种或两种设备研发。随着产业整合力度的推进,这些国产半导体设备厂商有望成为并购平台。

4.1

北方微电子——半导体沉淀设备与刻蚀机双料龙头

北方微电子是半导体淀积设备及刻蚀机领域的龙头企业,所开发的物理气相沉积设备(PVD)、化学气相沉积设备(CVD)、刻蚀设备(ETCH)等核心产品已广泛应用于中芯国际、三安光电、晶方科技等集成电路芯片厂商。在集成电路制造领域,北方微电子是唯一一家有能力为客户提供PVD、前道硅刻蚀机的国内供应商,技术水平完全是国内领先地位。

行业分析 | 从海外巨头成长路径看国产集成电路设备的投资机会

PVD设备,从国内顶尖生产线打入海外大厂

北方微电子是国内PVD设备的代表厂商,产品广泛应用于中芯国际、三安光电、晶方科技等集成电路芯片厂商,技术水平完全是国内领先地位。

早在2015年2月,其自主研发的exiTin H430金属硬掩膜PVD设备就正式被中芯国际指定为28nm制程的Baseline机台。成为Baseline设备不仅代表着技术已经完全可以满足先进半导体生产的要求,也意味着未来在生产线扩充产能使可能优先选择该公司的设备。2016年4月,北方微电子自主研发的用于集成电路Al Pad工艺的eVictor A830设备再次成功获得武汉新芯订单。不仅如此,exTin H430设备和eVictor A830设备还收到海外主流IC厂订单,正式进入国际顶尖IC大产线。

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公司的PVD和CVD设备销量和销售额均高速增长,2015年前11个月设备销量分别为15台和28台。CVD设备销量增长速度惊人,2015年前11个月就达到了2014年的4倍销量。设备的产销比例变化较大,但始终维持在50%以上。2015年前11个月,PVD设备的销售额相对于2014年增长了约1/3,CVD设备增长了1倍以上。

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刻蚀机,追赶国际主流技术水平

北方微电子是国内刻蚀机的代表厂商,产品广泛应用于中芯国际、三安光电、晶方科技等集成电路芯片厂商,技术水平完全是国内领先地位。2015年,北方微电子自主研发的NMC612系列硅刻蚀机成为中国主流集成电路代工厂浅沟槽刻蚀的Baseline机台,可满足12英寸生产线65-28纳米的多种硅刻蚀工艺需求,具备了追赶国际主流技术水平的积累。

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目前,北方微电子开发的12英寸硅刻蚀机在北京中芯国际55nm产品线已稳定运行;28nm 刻蚀机分别落户中芯国际和上海华力微电子;在研的14nm刻蚀机也已完成了工程样机整体设计,并将进入大生产线测试。此外,公司在先进封装、LED照明以及MEMS等应用领域均有刻蚀工艺布局。2015年1-11月,公司各大应用领域的刻蚀机销售总量达到了48台,较往年有了巨大的提升。预计在国内晶圆厂建厂热潮的带动下,未来几年销量有望持续突破。

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七星电子收购北方微电子,有助于发挥协同作用

今年1月,唯一在A股上市的集成电路制造设备生产商七星电子已在大基金的支持下,收购了北方微电子100%的股权。北方微电子投资总监问东表示,重组后七星电子原来的半导体设备业务将全部置于北方微电子,最大限度发挥协同效应,带动各项业务包括沉积设备与刻蚀机业务的良性发展。

4.2

中微半导体——专注于刻蚀机,有望受益于3D VNAND

中微半导体则是国内首家加工亚微米及纳米级大规模集成线路关键设备的公司,在创立之初,中微半导体就开始集中精力研发颇具前景的等离子介质刻蚀机产品,在2007年推出的首款65nm~28nm工艺的双反应台多腔介质刻蚀机产品Primo D-RIE(去耦合反应离子刻蚀),就大获成功。产出能力比竞争对手的系统高出35%左右,而使用成本低35%。

近年来,中微半导体的介质刻蚀机在12英寸先进生产线,已占有国内35%的市场,在台湾最领先的晶圆公司的五条生产线上,已有140多个反应台实现大规模量产。在南韩,中微半导体最先进的刻蚀机已有近30个反应器,在16纳米最关键的接触孔刻蚀上达到每月14万片晶圆的量产,取代了美国先进的刻蚀设备。

除此之外,中微半导体还推出了面向半导体后道封测工序的硅通孔刻蚀机Primo TSV硅通孔刻蚀机,已占国内相关的市场50%以上,并进入台湾和新加坡的生产线。

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凭借雄厚研发实力,中微半导体实现快速增长,2012年以来每年均保持40%的年增长速度,2013年的设备产品出口占中国泛半导体出口的64%,14年更是高达75%,而且国内高端设备出口几乎全部来自中微半导体的贡献。2015年7月,中微半导体已将其Primo 刻蚀产品家族中的最新一代产品——Primo SSC AD-RIE™交付给韩国领先的存储器制造商。该产品是中微半导体目前最先进的介质刻蚀设备,可用于1X纳米关键刻蚀工艺芯片加工,而这台交付的设备将在客户最先进工艺的3D VNAND试生产线上投入运行。正如前文所述,伴随着3D 存储器的发展,先进刻蚀机的需求将持续高涨,而中微半导体能进入国际领先存储器厂商的3D VNAND试生产线,表明了公司已在这一高度竞争的领域具备了足够的技术积累。


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如今,中微半导体已从等离子刻蚀机技术推广到硅通孔和传感器刻蚀机、MOCVD等技术,从单一的半导体前端设备公司逐渐发展成为多元产品的微观加工设备公司。通过丰富产品线,不断扩大市场占有率。不过这些延展的技术与应用都没有脱离等离子刻蚀核心技术的积累,作为中流砥柱的等离子刻蚀老本行依然是带动公司开疆扩土、寻求突破的主力军。

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4.3

上海微装——国内高端光刻机龙头

目前中国光刻机厂商主要有微装公司、中国电子科技集团公司第四十五研究所、合肥芯硕半导体有限公司、先腾光电科技有限公司、无锡影速半导体科技有限公司。在这几家公司中,微装公司处于领先地位,已能量产90nm光刻机,是国内唯一一家研发、生产以及销售高端光刻机的企业,也是全球第四家生产IC前道光刻机的企业。在后道光刻机领域,微装公司的国内市场占有率超过80%,全球市场占有率为40%。基于先进的扫描光刻机平台技术,其500系列步进投影光刻机能提供覆盖后道IC封装、MEMS/NEMS制造,具有高分辨率、高套刻精度和高生产率等一系列优点,可满足用户对设备高性能、高可靠性、低使用成本的生产需求。而600系列光刻机是能提供覆盖前道IC制造90nm节点以上大规模生产所需,包含90nm、110nm和280nm等不同分辨率节点要求的ArF、KrF及i-line步进扫描投影光刻机,可兼容200mm和300mm硅片。

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而由上海微电子装备有限公司研发的中国首台前道ArF光刻机已于8月18日交付客户并投入使用。

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4.4

沈阳拓荆——CVD龙头,由引进消化国外技术到自主研发之路

沈阳拓荆是国内领先的CVD设备商,主要生产PECVD设备。公司最初以低成本从美国引进成熟的6英寸PECVD技术,从消化吸收、改造软件控制系统入手,仅用一年时间就实现了6英寸PECVD设备制造国产化,国产化率达到70%以上,批量生产后设备在线使用率高达95%,并在此基础上承担并完成了“02专项”《90-65纳米等离子体增强化学气相沉积设备的研发与应用》,即12英寸PECVD设备的研发与应用。2015年获得了中微和“大基金”的2.7亿元投资。

目前,沈阳拓荆初具350台套年生产能力,是国内唯一能够生产12英寸全自动PECVD设备的企业,为华为、中芯国际、苏州晶方以及复旦、清华等高端客户提供设备支持。沈阳拓荆的发展过程为我们提供了一条先引进技术,通过消化学习逐渐走向自主研发的成功模式。

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