（報告出品方/作者：長江證券，趙智勇，倪蕤）

01、半導體零部件——產(chǎn)業(yè)基石

半導體設備零部件產(chǎn)業(yè)鏈位于設備上游

半導體零部件在集成電路產(chǎn)業(yè)鏈中處于最上游的原材料與中游的半導體設備之間，兼具原材料與設備屬性，其中耗材型更近似于原材料，需定期更換，使用壽 命相較經(jīng)濟壽命短；而子系統(tǒng)更近似于設備，需要進行一定的系統(tǒng)集成。 半導體零部件通常以直銷形式，直接客戶為設備廠商或晶圓廠、IDM，由設備商購買搭載半導體設備銷售，或由終端晶圓廠、IDM驅(qū)動購買。

半導體設備零部件品類眾多

從行業(yè)地位來看，半導體零部件雖然市場規(guī)模較小，但是是整個行業(yè)的關鍵之一。 半導體設備零部件分類標準多元。據(jù)VLSI Research，將關鍵零部件、子系統(tǒng)根據(jù)用途分為如下幾類：流體管理、過程測量、光學系統(tǒng)、電源轉換、熱管理、 真空系統(tǒng)、晶圓處理系統(tǒng)以及關鍵零部件。 也可以按照典型集成電路設備腔體內(nèi)部流程，將零部件分為五大類：電源和射頻控制類、氣體輸送類、真空控制類、溫度控制類、傳送裝置類；或按照材料， 分為硅/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；或按照服務對象分為精密 機加件和通用外購件。

設備市場規(guī)模增長拉動零部件需求

半導體零部件需求可拆分為存量與增量市場： 存量市場：主要由存量設備零部件替換驅(qū)動，2020年全球關鍵零部件 服務與支持市場約23億美元；增量市場：主要由新設備零部件采購需求驅(qū)動。全球設備銷售額呈提 升趨勢，其中中國市場占比從2018Q1的15%提升至2022Q3的27%。

增量市場406億美元，三類關鍵設備對應規(guī)模最大

據(jù)我們測算，2020年全球半導體原材料、零部件市場規(guī)模在406億美元左右，剔除其他前道設備、封測設備，關鍵工藝設備對應原材料、子系統(tǒng)市場規(guī)模 為316億美元。分工藝環(huán)節(jié)來看，用于薄膜沉積設備、刻蝕設備、光刻設備的零部件占了總市場規(guī)模的63%，占關鍵前道設備市場規(guī)模81%。

中國市場空間：20年大陸晶圓線零部件采購超10億美元

2020年，中國大陸晶圓線8吋和12吋前道設備零部件（parts）采購金額超過10億美元。如果排除三星、海力士、臺積電等境外廠商在中國大陸的產(chǎn)線，中國 本土晶圓制造廠商（主要包括SMIC、華虹集團、華潤微電子、長江存儲等）采購金額約為4.3億美元。 從中國晶圓制造廠商采購的關鍵零部件來看，石英（Quartz）、射頻電源（RF Generator）、泵（Pump）占零部件采購金額的比重達到或超過10%；閥 （Valve）、靜電卡盤（Chuck）、反應腔噴淋頭（Shower Head）、邊緣環(huán)（Edge Ring）零部件采購占比超過5%。

02、技術、客戶驗證構建國產(chǎn)化關鍵壁壘

全球格局：CR 10為50%，歐美日企業(yè)占主導地位

相較設備前五家公司占據(jù)60%以上市場份額，半導體零部件市場相對更加分散一些，2020年CR 10約為50.2%，這一比例緩慢提升。 國際前十名的零部件廠商分別為光學鏡頭代表企業(yè)ZEISS、ASML，真空泵代表企業(yè)Edwards、Ebara，真空閥件代表企業(yè)VAT、Ultra Clean Tech等。

驗證壁壘：設備商、晶圓廠核心關注點為可靠性

下游設備商定價不可理解為簡單的BOM模式。半導體設備附加值核心在于基于其系統(tǒng)、架構、控制和關鍵部件的自主設計，為晶圓廠客戶提升效率，創(chuàng)造價 值。無論是國產(chǎn)設備商還是國際龍頭設備商，毛利率均穩(wěn)定維持在較高水平，是下游對其創(chuàng)造價值進行評估的結果，因此可靠性是選擇供應商的關鍵。 驗證周期：半導體設備精密零部件企業(yè)需要分別通過質(zhì)量體系認證、工藝能力認證和性能指標認證才能獲得提供首件試制的資格；在完成首件驗證后，方可獲 得量產(chǎn)資格。通常情況下，全部認證過程持續(xù)2-3年。

美國限制對中國工廠輸出集成電路制造設備

限制范圍擴大化： 限制對象從華為到SMIC，進一步擴大到所有中國公司； 限制產(chǎn)品從邏輯擴大到存儲，邏輯限制從10nm擴大至14nm以下制程； 限制內(nèi)容包括美國軟件、設備、半導體產(chǎn)品，在中國建立先進制程工廠等。

零部件自給率較低，限制政策刺激國產(chǎn)零部件加速認證

當前國產(chǎn)零部件自給率仍然較低，除石英、套環(huán)等少數(shù)部件外，大部分零部件自給率不足10%。可靠性為關鍵壁壘，半導體零部件驗證周期較長：國產(chǎn)半導體零部件廠商，即使已有產(chǎn)品實現(xiàn)突破，新產(chǎn)品驗證周期仍在一年至數(shù)年以上。限制政策下，國產(chǎn)零部件產(chǎn)線認證加速：以真空泵產(chǎn)品為例，在中國主要代表晶圓產(chǎn)線中，2020年國產(chǎn)化率為16.7%，當年美國發(fā)布對華為限制政策，2021 年國產(chǎn)化率快速提升至30%，制裁政策對關鍵零部件國產(chǎn)化率提升的驅(qū)動作用顯著。

國產(chǎn)零部件具備交期優(yōu)勢

進口零部件交期較長：部分關鍵零部件交期可達10-15月，零部件交期成為限制設備產(chǎn)能 主要因素之一。例如，ZEISS光學鏡頭產(chǎn)能成為ASML光刻機生產(chǎn)的重要限制因素。在產(chǎn) 能不足的時候，進口零部件廠商會優(yōu)先滿足海外設備廠商的零部件需求，導致國產(chǎn)設備廠 商獲得零部件的難度進一步加大。國產(chǎn)零部件企業(yè)產(chǎn)能不如進口零部件企業(yè)緊張，擴產(chǎn)靈活，交期上具備優(yōu)勢。

國產(chǎn)零部件具備本地化服務優(yōu)勢

零部件與服務與支持需求為互補品：零部件使用過程中產(chǎn)生磨損、損耗，需要定期維修，一方面國產(chǎn)零部件廠商具備本土化優(yōu)勢，就近設廠、服務更加便捷； 另一方面零部件配套的服務與支持也是實現(xiàn)自主可控的關鍵點之一。2020年，真空類子系統(tǒng)相關零部件服務與支持市場占比為47%，電源類、晶圓傳輸類、液體管理類分別占比12%, 7%和7%。

03、關鍵零部件梳理

濺射靶材：認證壁壘較高是限制濺射靶材國產(chǎn)化的關鍵

高純?yōu)R射靶材主要用于超大規(guī)模集成電路芯片、液晶面板、薄膜太陽能電池制造的物理氣相沉積（PVD）工藝，其中用于集成電路芯片制造市場占比約10%。在晶圓生產(chǎn)環(huán)節(jié)和封裝環(huán)節(jié)，濺射靶材分別占晶圓材料和封裝材料的2.6%和2.7%，據(jù)測算預計2022年全球市場在18.4億美元左右。 競爭格局來看，全球濺射靶材以四大企業(yè)為主，分別是JX日礦金屬、霍尼韋爾、東曹和普萊克斯，CR4約為80%。

當前，國產(chǎn)濺射靶材企業(yè)已經(jīng)掌握高純?yōu)R射靶材生產(chǎn)過程中的關鍵技術，能夠根據(jù)下游客戶要求進行定制化生產(chǎn)，不斷進入臺積電、聯(lián)電、英飛凌、海力士等 國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)客戶供應鏈體系。 認證壁壘較高是限制濺射靶材國產(chǎn)化的關鍵因素：在高純?yōu)R射靶材供應商滿足行業(yè)性質(zhì)量管理體系認證的基礎上，下游客戶往往還會根據(jù)自身的質(zhì)量管理要求 再對供應商進行合格供應商認證。認證過程主要包括技術評審、產(chǎn)品報價、樣品檢測、小批量試用、批量生產(chǎn)等幾個階段，認證過程相當苛刻，從新產(chǎn)品開發(fā) 到實現(xiàn)大批量供貨，整個過程一般需要2-3年時間。

潛在市場規(guī)模大，難點為分散品類的集成

大規(guī)模、低市占率行業(yè)：以富創(chuàng)精密為例，公司潛在全球下游市場空間160億美元，全球龍頭超科林市場份額約為11%，富創(chuàng)精密市場份額不足1%。 國產(chǎn)化進展較快，且國內(nèi)企業(yè)出海拓展進入全球龍頭廠商供應鏈體系：例如富創(chuàng)精密進入東京電子、HITACHI High-Tech和ASML等全球半導體設備龍頭廠商 供應鏈體系，是AMAT全球戰(zhàn)略供應商。在國內(nèi)產(chǎn)品已進入包括北方華創(chuàng)、屹唐股份、中微公司、拓荊科技、華海清科、芯源微、中科信裝備、凱世通等國產(chǎn) 設備供應商。從事高端精密金屬結構件制造的華亞智能客戶為超科林、ICHOR、捷普、天弘、依工電子等設備部件制造商；并進入半導體晶圓制造設備國際 巨頭AMAT、Lam Research；晶圓檢測設備國際知名制造商 Rudolph Technologies和國內(nèi)領先制造商中微半導體供應鏈體系。

半導體精密金屬結構件，結構類、工藝類零部件需要具有極高的穩(wěn)定性，高精密、高潔凈、超強耐腐蝕、耐擊穿電壓等。

真空類：代表產(chǎn)品為真空泵，歐洲占主導地位

真空子系統(tǒng)包含用于真空獲得、真空測量、真空檢漏的零部件，用于半導體產(chǎn)品制造領域的代表性產(chǎn)品為干式真空泵。 半導體產(chǎn)品制造中一般使用干式真空泵，干式真空泵與油封式機械泵相對，適宜在存在顆粒塵埃、有腐蝕性的環(huán)境下工作。干式真空泵用于為薄膜、刻蝕、離 子注入（約占主要工藝過程的70%）提供制造工藝所必需的超潔凈真空環(huán)境，完成物理和化學氣相沉積、刻蝕、離子注入等超微加工。

根據(jù)應用的制程嚴苛程度不同，對真空泵提出不同的要求。集成電路工藝制程可分為清潔、中度嚴苛和嚴苛三類：清潔工藝制程以裝載、傳輸為例；中度嚴苛 工藝制程以刻蝕為例；嚴苛工藝制程以CVD為例。工藝制程嚴苛程度與氣體腐蝕性和制程中產(chǎn)生粉塵情況有關。2020年，真空子系統(tǒng)市場規(guī)模約27億美元，其中60%份額由歐洲生產(chǎn)商貢獻。前三大歐洲生產(chǎn)商，Edwards，Pfeiffer和VAT貢獻了全球55%的市場份額。國內(nèi)企業(yè)中，從事真空泵的企業(yè)包括中科儀、漢鐘精機等，從事真空腔體、閥門、法蘭等的主要為新萊應材。

氣體：具備替代進口客觀條件，逐步驗證突破

工藝介質(zhì)供應系統(tǒng)一般為項目制： 工藝介質(zhì)供應系統(tǒng)業(yè)務分為兩種類型：一是系統(tǒng)綜合解決方案，即針對客戶新建項目提供方案設計、設備制造以及系統(tǒng)安裝等服務；二是MRO業(yè)務， 即維護（Maintenance）、維修（Repair）、運營（Operation），針對客戶已建成項目提供技改工程、設備制造、配件綜合采購及運營等服務。工藝介質(zhì)供應系統(tǒng)廠商主要通過招投標等方式獲取項目，資質(zhì)與歷史業(yè)績、項目經(jīng)理履歷等方面與境外知名供應商具備差距是限制國產(chǎn)化主要原因。氣體管路系統(tǒng)：國產(chǎn)化率較低：當前流量控制領域（涵蓋氣體輸送零部件、組件、密封件、氣棒總成、質(zhì)量流量控制器（MFC）等）國產(chǎn)化率幾乎為0；MFC：既精確測量氣體流量，也能自動控制氣體流量，即使系統(tǒng)壓力有波動或環(huán)境溫度有變化，也不會使流量偏離設定值。

石英制品：原材料壟斷和加工能力是國產(chǎn)化主要限制

2020年全球石英制品市場規(guī)模約291.6億元，其中65%石英制品用于半導體行業(yè)，到2021年全球半導體石英制品的市場規(guī)模預計將達216億美元。國內(nèi)石英類零部件發(fā)展主要受以下因素限制：原材料石英砂供應高度壟斷：高純石英砂生產(chǎn)與高品質(zhì)礦源密切相關，低品質(zhì)礦源提純較為困難，需要發(fā)掘優(yōu)質(zhì)礦源，或?qū)崿F(xiàn)提純工藝的突破。國內(nèi)石英制品的加工能力相比國際領先水平還有一定的差距，主要表現(xiàn)為材料純度水平不高、產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定、先進產(chǎn)品不具備自主生產(chǎn)技術等。進入設備廠商認證環(huán)節(jié)難：設備廠商需求高度定制化，石英制品是高度客戶導向性產(chǎn)業(yè)，高度強調(diào)精密性和穩(wěn)定性。當前國內(nèi)石英砂廠商規(guī)模較小，且產(chǎn)品大部分用于光伏領域，用于半導體制造的高端產(chǎn)品比重較低。

陶瓷零部件：關鍵零部件國產(chǎn)化難度仍然較高

陶瓷加熱器、靜電卡盤和超高純碳化硅套件是主要難點：陶瓷加熱器：薄膜沉積等設備中重要部件，對晶圓均勻加熱，使襯底表面上進行高精度的反應并生成薄膜，材料一般為熱壓燒結工藝氮化鋁材料；靜電卡盤：現(xiàn)代半導體制造工藝中，晶圓需要在幾百個工藝設備之間傳輸。靜電吸盤可通過靜電吸附作用來固定晶圓，確保晶圓不會發(fā)生翹曲變形，保 證加工精度和潔凈程度。目前普遍的靜電吸盤技術主要是以氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷作為主體材料。超高純碳化硅套件：用于半導體氧化擴散設備中的爐管、立式舟、底座和擋板等多個重要零部件，要求在1000℃以上高溫環(huán)境下仍能保持高硬度，并 可將熱量快速、均勻傳導。

電源系統(tǒng)：隨著3D NAND層數(shù)增加，需求快速提升

據(jù)VLSI Research，電源子系統(tǒng)2016年在生產(chǎn)設備中金額占比為9.8%，2021年占比為13%，增長驅(qū)動因素包括：對真空的更高頻應用；每個腔中使用射頻電源的平均數(shù)量增加； 向更高功率、更高頻率電源演變的趨勢，單位價值量提升。3D NAND層數(shù)增加，沉積、刻蝕步數(shù)增加，在3D NAND中，刻蝕步驟與應用更加復雜，對電源系統(tǒng)需求更高。

光學系統(tǒng)：光刻機核心零部件，技術、工藝難度較高

光學系統(tǒng)主要應用于光刻機和光學量測環(huán)節(jié)。光刻機上游最核心的零部件分別為光學鏡頭、光學光源和雙工件臺。光學鏡頭：Canon、Nikon、Zeiss三分天下。EUV光刻機的光學鏡頭僅有Zeiss具備制造能力，長期為ASML生產(chǎn)的光刻機提供高效能光學鏡頭。Nikon鏡頭在光刻機領域主要用于自產(chǎn)的ArFi和ArF 高端光刻機。Canon光學鏡頭主要應用于i-line光刻機。 光學鏡頭的難點在于技術和工藝。在技術方面，鏡片設計組合難度較高，且光刻機中每一塊透鏡的位置誤差都必須小于1nm；在工藝方面，光刻機所 要求的鏡面光潔度非常高。目前，由蔡司生產(chǎn)的最新一代EUV光刻機能夠?qū)崿F(xiàn)原子級別的平坦。

光學光源：高端光刻機的另一核心部件。最高端的EUV光刻機使用激光等離子光源，目前僅有美國公司Cymer和日本公司Gigaphoton能夠生產(chǎn)，其中Cymer市場份額超過70%。 當前，科益虹源打破主流ArF光刻機光源制造，是上海微28nm光刻機光源制造商，奧普光學提供的鏡頭可以達到90nm，與進口零部件仍有一定差距。雙工件 臺國產(chǎn)化供應商為華卓精科，當前配套上海微光刻機。

磁流體密封圈：國產(chǎn)化替代從無到有

磁流體密封裝置是通過磁體產(chǎn)生磁場，將磁液固定在磁極與旋轉軸之間，形成多個液體O型圈，實現(xiàn)旋轉密封的一種裝置。 磁流體由于1）能達到10-9Pa超高真空的環(huán)境。2）可以用于對腐蝕性氣體進行密封，多用在半導體設備上，例如在單晶硅爐、化學氣相沉積設備、離子鍍膜 等真空設備的密封，以及高溫高壓設備及對環(huán)境要求較高的設備的密封。 磁流體密封圈國產(chǎn)化率較低，近年來國產(chǎn)化開始出現(xiàn)突破。2019年，晶盛機電磁流體真空密封裝置在SEMICON展出。

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精選報告來源：【未來智庫】「鏈接」