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..............................11图表20:长江存储中标沈阳拓荆薄膜设备数量(台).............................................................................................11图表21:长江存储中标AMATCVD薄膜设备数量(台).........................................................................................12图表22:长江存储中标薄膜设备国产化率(以机台数量计算)................................................................................12图表23:华虹无锡中标薄膜设备国产化率(以机台数量计算)................................................................................13图表24:华力集成中标薄膜设备国产化率(以机台数量计算)................................................................................13图表25:AMAT收入结构(百万美元)..................................................................................................................14图表26:应用材料的(半导体装备)服务收入90%是需要重复发生的“回头客”........................................................14图表27:应用材料的(半导体装备)服务收入全球最高..........................................................................................15图表28:应用材料对于未来四年的半导体装备业务收入展望...................................................................................15图表29:应用材料产品线和解决方案组合..............................................................................................................16图表30:北方华创PVD机台eVictorAX30AlpadPVD............................................................................................18图表31:北方华创LPCVD机台THEORISSN302D..................................................................................................18图表32:沈阳拓荆12英寸PECVD设备PF-300T....................................................................................................19图表33:沈阳拓荆12英寸ALD设备FT-300T........................................................................................................19图表34:中微公司战略规划..................................................................................................................................19请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日一、薄膜设备:用于沉积物质,实现晶圆表面薄膜生长薄膜生长:采用物理或化学方法使物质附着于衬底材料表面的过程,常见生长物质包括金属、氧化物、氮化物等不同薄膜。根据工作原理不同,薄膜沉积生长设备可分为:物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和外延等类别。PVD和CVD是主要的薄膜设备,ALD是产业技术发展趋势。在半导体领域,薄膜主要分给绝缘薄膜、金属薄膜。大部分绝缘薄膜使用CVD,金属薄膜常用PVD(主要是溅射)。其他常用的镀膜方式包括ECD、SOD、MOCVD、Epitaxy等。在薄膜设备整体中,CVD的使用越来越广泛,基于CVD发展的ALD更是行业升级的技术方向。图表1:薄膜设备分类资料来源:gartner、国盛证券研究所CVD:用于沉积介质绝缘层、半导体材料、金属薄膜。典型的CVD流程包括气体输入、气体对流、气象扩散、表面吸附、表面反应、表面脱附及薄膜成核生长。(1)微米时代,化学气相沉积多采用常压化学气相沉积(APCVD)设备,结构简单。(2)亚微米时代,低压化学气相沉积(LPCVD)成为主流,提升薄膜均匀性、沟槽覆盖填充能力。(3)90nm以后,等离子增强化学气相沉积(PECVD)扮演重要角色,等离子体作用下,降低反应温度,提升薄膜纯度,加强薄膜密度。(4)45nm以后,高介电材料(Highk)和金属栅(MetalGate),引入原子层沉积(ALD)设备,膜层达到纳米级别。——(a)高介电材料(Highk)替代SiO2,用于制备MOS器件的栅介质层,需要引入ALD。(b)多晶硅同步地被替代为金属栅(MatalGate)电极,也用ALD设备制备。请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表2:典型CVD工艺流程图表3:ALD示例资料来源:集微网、国盛证券研究所资料来源:集微网、国盛证券研究所图表4:常用的三种CVD技术比较资料来源:维基百科、国盛证券研究所请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表5:常见的薄膜材料制备工艺资料来源:gartner、国盛证券研究所物理气相沉积(PVD):利用蒸发或溅射,实现原子从源物质到沉底材料表面的物质转移,沉积形成薄膜。物理气相沉积是一种物理气相反应生长法,沉积过程是在真空或低压气体放电条件下,涂层物质源是固态物质,经过“蒸发或溅射”后,在零件表面生成与基材性能完全不同的新的固态物质涂层。PVD具有成膜速率高、镀膜厚度及均匀性可控好、薄膜致密性好、粘结力强及纯净度高等优点。PVD可以分为真空蒸镀(VacuumEvaporator)和溅射(Sputtering)。PVD发展初期以真空蒸镀镀膜为主,特点是工艺简单、操作容易、纯度较高,缺点是难以蒸发某些金属和氧化物。由于溅射设备制备的薄膜更加均匀、致密,对衬底附着性强,纯度更高,溅射设备取代了蒸镀设备。图表6:CVD和PVD技术比较资料来源:gartner、国盛证券研究所请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表7:CVD和PVD技术比较示意图资料来源:维基百科、国盛证券研究所二、薄膜市场以CVD、PVD为主,国内需求空间较大2020年全球半导体设备市场规模创700亿美元新高,大陆首次占比全球第一。根据SEMI,2020年半导体设备销售额712亿美元,同比增长19%,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,2014~2017年提升至10~20%,2018年之后保持在20%以上,份额呈逐年上行趋势。2020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,达到181亿美元,%,%。2021~2022年,存储需求复苏,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。图表8:全球半导体设备季度销售额(亿美元)全球半导体设备销售额大陆占比全球半导体设备季度销售额yoy25070%60%20050%40%15030%20%10010%0%50-10%-20%0-30%2016-032016-092017-032017-092018-032018-092019-032019-092020-032020-09资料来源:wind,国盛证券研究所请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表9:全球半导体设备分地域季度销售额(亿美元)其他地区中国大陆中国台湾韩国欧洲北美日本2502001501005002016-032016-092017-032017-092018-032018-092019-032019-092020-032020-09资料来源:SEMI,国盛证券研究所半导体设备行业产值具有高增长、高波动性。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。根据SEMI数据,从长周期而言半导体行业复合增速约10%,半导体设备行业复合增速约13%,半导体设备行业增长弹性高于半导体行业。图表10:半导体设备市场增速周期性100%88%85%76%80%59%60%52%45%41%36%40%23%23%25%19%20%19%20%14%14%11%5%8%7%4%3%1%0%8485868788899091929394959697989900102030405060708091011121314151617181920-1%-2%-20%-10%-6%-11%-12%-18%-24%-25%-40%-29%-30%-37%-40%-60%资料来源:SEMI,国盛证券研究所2020年全球薄膜设备市场达到138亿美元,占IC制造设备21%;其中主要是CVD和PVD,合计占IC制造设备18%。其中,CVD市场规模高度89亿美元,主流是设备包括PECVD、TubeCVD、LPCVD和ALD等。整个薄膜市场市占率最高的是AMAT。高端领域如ALD受ASM、TEL和Lam等海外龙头主导。国内布局IC制造领域薄膜设备的主要国产厂商包括北方华创和沈阳拓荆。请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表11:全球沉积设备市场趋势(百万美元)资料来源:gartner、国盛证券研究所图表12:2020年沉积设备市场结构(百万美元)资料来源:gartner、国盛证券研究所请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表13:PVD及CVD在全球设备市场合计市占率资料来源:semi、国盛证券研究所CVD市场主要由海外龙头主导,国内北方华创、沈阳拓荆积极布局。根据Gartner数据,全球CVD市场前五大供应商包括AMAT(28%)、LamResearch(25%)、TEL(17%)、Kokusai(原日立高新,8%)、ASM(11%)。国内半导体设备龙头北方华创、沈阳拓荆在该领域也有布局。图表14:CVD市场份额资料来源:gartner、国盛证券研究所从PVD市场格局来看,AMAT一家独大,长期占据约80%的市占率。PVD市场主要供应商包括AMAT、ULVAC、Evatec、KLA、TEL、北方华创等。根据Gartner,2020年北方华创的半导体PVD设备全球市占率为3%,属于国内领先地位。随着国产替代加速,北方华创PVD业务有望加速成长。请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表15:PVD市场份额资料来源:gartner、国盛证券研究所我们以国内晶圆投资资本开支需求作为总数,以PVD、CVD等薄膜类设备在全球设备市场中的比例作为参考,估算国内CVD及PVD近几年的市场空间。根据我们的估算,中国大陆CVD和PVD合计市场需求预计在200亿元以上,国产化率在10%以内,仍具有较大的替代空间。图表16:中国大陆刻蚀市场需求测算(亿元)资料来源:国盛电子测算、国盛证券研究所三、国产订单导入,北方华创、沈阳拓荆逐步放量根据招标网的数据统计,长江存储在2019~2020年采购薄膜类设备约每年200多台(主要是CVD和PVD),主要类别以CVD为主,其中原子层沉积70~80台。从国产替代率而言,溅镀(PVD类)北方华创供应数量比重较高,合计达到将近20%;CVD类国产替代率较低,主要国产供应商沈阳拓荆供应占比约2~3%。请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表17:长江存储主要薄膜设备采购(台;不含无法分类的沉积设备)图表18:长江存储ALD采购数量(台)资料来源:中国招标网、国盛证券研究所资料来源:中国招标网、国盛证券研究所截止2021/06,北方华创一共中标长江存储共4台铝垫物理气相沉积机台和3台钽阻挡层铜种籽层物理气相沉积机台;沈阳拓荆2台氮氧化硅薄膜、3台氧化硅薄膜、3台二氧化硅薄膜,共8台PECVD类设备。截止2021/06,AMAT中标CVD类设备约85台,PVD类设备约20台,其他未分类20~30台。图表19:长江存储中标北方华创薄膜设备数量(台)图表20:长江存储中标沈阳拓荆薄膜设备数量(台)资料来源:中国招标网、国盛证券研究所资料来源:中国招标网、国盛证券研究所请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表21:长江存储中标AMATCVD薄膜设备数量(台)资料来源:中国招标网、国盛证券研究所图表22:长江存储中标薄膜设备国产化率(以机台数量计算)资料来源:中国采招网、国盛证券研究所我们以截止2021/06的华虹无锡、华力集成的公开招投标数据进行分析。华虹无锡项目累积中标薄膜机台100多台,其中国产设备13台(北方华创5台钛、氮化钛、氮化钽和铝铜类的PVD,沈阳拓荆8台PECVD);华力集成项目累积中标薄膜机台约90多台,其中国产设备6台(北方华创2台溅射类PVD设备、沈阳拓荆4台PECVD)。请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日图表23:华虹无锡中标薄膜设备国产化率(以机台数量计算)资料来源:中国采招网、国盛证券研究所图表24:华力集成中标薄膜设备国产化率(以机台数量计算)资料来源:中国采招网、国盛证券研究所四、全球龙头AMAT,产品组合丰富,装机存量优势大AMAT是全球收入最大的半导体装备企业,全球市占率高、产品线长。应用材料(AMAT)成立于1967年,1972年上市,1992年成为全球最大的半导体设备制造商。根据Semi和Gartner资料,公司是全球收入规模最大的半导体设备企业,产品线较长,其中在PVD领域全球市占率第一(80%+)、CVD领域全球市占率第一(28%)、刻蚀领域全球市占率第三、离子注入领域全球第一、CMP领域全球第一。全球半导体工艺装备龙头企业,2021Q1单季度表现创新高。2020年,AMAT的营业收入172亿美元,毛利额77亿美元,营业利润44亿美元,净利润36亿美元。此外,公司研发费用22亿美元,研发费用率约13%。2020年,公司半导体装备业务收入114亿美元,服务收入42亿美元,显示及其他装备收入16亿美元。2020年,%。2021Q1,公司营业收入56亿美元,同比增长41%;净利润13亿美元,同比请仔细阅读本报告末页声明:..202106月29日增长76%,单季度收入、利润均创历史新高。图表25:AMAT收入结构(百万美元)资料来源:彭博、国盛证券研究所装机存量贡献的服务收入具有明显规模优势。作为全球半导体设备龙头,服务(安装、维修、保养等)收入占比达到24%,装机量存量贡献显著。根据公司公告,目前装机量超过4万台机台,(subscription),。图表26:应用材料