半导体设备行业专题：零部件空间广阔国产化趋势下高成长

半导体设备行业专题：零部件，空间广阔，国产化趋势下高成长一、半导体零部件：空间广阔，机械类部件占比高（一）半导体设备市场空间持续增长，前道设备占比超80%以集成电路为例，半导体设备可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两大类。在晶圆前道制造的工艺包括氧化/扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、清洗与抛光、金属化等七个步骤。根据wind数据，2021全球半导体设备销售额达1026亿美元，2016-2021年全球半导体设备销售额CAGR为20.01%；2021年中国大陆半导体设备销售额为296亿美元，2016-2021年大陆半导体设备销售额CAGR为35.60%。国内半导体设备增速更快，国内半导体设备销售额占比也从2016年的15.66%提升至2021年的28.86%。根据SEMI的统计，前道设备占比超过了80%，前道设备中薄膜沉积设备（18%）、光刻设备（24%）、刻蚀设备（10%）、过程控制设备（10%）、清洗设备（6%）、离子注入设备（2.5%）等在产线中成本占比较高。（二）半导体零部件的构成与分类半导体零部件是半导体设备的重要组成，目前分类标准主要有以下两种。（1）按照集成电路设备腔体流程划分，可分为五大类：电源和射频控制类、气体输送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。（2）按照半导体零部件的主要材料和使用功能划分，可分为十二大类，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、电控部件以及其他部件。重点零部件梳理1.半导体真空泵：百亿市场空间，龙头占据主要份额真空泵应用于单晶硅制造、晶圆加工等多个环节。干式真空泵的生产需要深厚的机械精密加工技术，同时需要对真空泵的转子材料性能有足够的研发积累，而半导体工业的技术性要求更高。在半导体行业中，真空泵可用于拉晶、LoadLock、Etching、CVD、ALD、封装、测试等工序。由于干泵抽真空的能力有限，需要配上涡轮分子泵将环境抽至高真空。全球真空领域的主要公司有EdwardsVacuum（英国爱德华兹，被Atlas收购）、PfeifferVacuum（德国普发真空）、Ebara（荏原，日本）、Kashiyama（坚山工业，日本）等，其中Atlas、Pfeiffer、Ebara均为上市公司。2021年Ebara营收约52.4亿美元；

Atlas与Pfeiffer2020年营收约121.8亿美元、7.6亿美元，这几家龙头公司均为成立多年的百年企业，在激烈的行业竞争中脱颖而出，技术实力雄厚。2020年全球真空市场规模为45.8亿欧元（约360亿人民币），半导体行业约150亿人民币市场空间。根据ISVT，2017-2020年真空的市场规模为44.9/48.8/45.4/45.8亿欧元，市场规模相对稳定。2020年半导体需求占比达到42%左右，半导体领域真空市场需求约19.1亿欧元（约152亿人民币）。按照2020年头部真空泵公司营收金额，AtlasCopco和Pfeiffer市占率分别达47.77%、13.51%；国内真空泵头部企业汉钟精机2021年真空产品营收约1.00亿美元，市占率为1.78%。全球真空市场集中度较高，龙头占据绝大部分份额。2.射频电源：寡头主导，集中度较高全球射频电源领域的主要公司有AdvancedEnergy（美国先进能源工业）、MKSInstrument（美国万机仪器）等，均为上市公司。2021年AdvancedEnergy营收约14.6亿美元；MKS2021年营收约29.5亿美元。这两家龙头公司均成立超过40年，技术储备充足。按我们本文对2021年半导体零部件市场空间测算结果（369亿美元）及RFgenerator的占比（10%），得到2021年半导体射频电源的市场空间在36.9亿美元。2021年，MKSInstrument与AdvancedEnergy在半导体领域营收分别为18亿美元和7.1亿美元，市占率分别为48.8%、19.2%，集中度较高。（三）从核心半导体设备视角，机械类零部件占比最高我们对价值量占比较高的光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备核心公司进行分析。结论包括：（1）上游供应商集中度相对分散，三类关键设备对应的国内龙头供应商CR5保持在30%左右；（2）机械类零部件占比较高，且核心部件较依赖进口。1.光刻设备：光刻机、涂胶/显影机光刻设备主要包括光刻机和涂胶显影设备等。光刻机龙头ASML占据光刻设备主要市场份额；涂胶显影设备市场主要参与者包括东京电子（Tel）、迪恩士（DNS）、德国苏斯微（SUSS）及国内厂商芯源微。（1）涂胶显影设备：以国内涂胶显影设备龙头芯源微为例，其核心零部件包括机械手、离心电机、高精热盘、胶泵及控制器、喷嘴等，核心供应商包括NIDECSANKYO、SMC（中国）等。（2）光刻设备：以光刻机龙头ASML为例，2021年产品相关关键供应商超过200家，成本占比超过90%。主要供应商包括VDL、Aalberts、Zeiss、Prodrive、Trumpf等公司，主要零部件包括激光器、光学元件、定制元件、半导体分拣机器人等。2.刻蚀设备刻蚀采用的等离子体源主要包括容性等离子体和感性等离子体。刻蚀设备主要厂商包括LAM、TEL、AMAT等海外龙头，国内头部企业包括中微公司和北方华创。以中微公司为例，中微公司是国内刻蚀与MOCVD龙头，与全球450家以上供应商合作，关键供应商超过了90家。根据公司招股书，近年公司机械类原材料采购占比超过40%。公司核心供应商包括超科林、Ferrotec、万机仪器等，2016-2018年来自美国的采购额占比位于11%-13%之间。3.镀膜：薄膜沉积设备（四）半导体零部件市场空间测算半导体零部件市场空间推算：按照半导体设备市场空间×成本率×直接材料占比，可以得到半导体零部件的市场空间。假设参数，（1）半导体设备市场空间：按照前述数据全球半导体设备2021年市场空间达1026亿美元。（2）半导体设备毛利率：根据全球半导体设备头部公司2021年销售额推算市占率（TEL取最新2020财年营收数据），前五大企业的市占率之和超过了75%。头部公司应用材料、阿斯麦、泛林的毛利率稳定在40%-50%；东京电子稳定在40%左右；科磊稳定在60%左右。考虑前三大企业市占率较高，且毛利率高于其他企业，我们假设半导体设备毛利率为45%，估计成本率为45%。（3）成本中的直接材料占比：根据国内光刻、刻蚀、薄膜沉积领域头部企业的公布，假设直接材料占比为90%，我们留出安全边际，假设成本中零部件占比为80%。结合上述假设，得到：

2021年全球半导体零部件的市场空间为369亿美元（1026×45%×80%）；

2021年中国半导体零部件的市场空间为107亿美元（296×45%×80%）。二、产品碎片化，企业小而精（一）碎片化特征显著，外资品牌主导半导体零部件涉及众多分支，细分部件呈现显著碎片化的特点。根据芯谋数据发布的《中国半导体卡脖子的源头之一：设备零部件》统计，按照采购金额，目前价值量占比最高的零部件是石英，约为11%，零部件价值分布碎片化特征显著。目前行业内多数公司呈现“小而精”的特点，大多数公司会专注于特定工艺或产品。零部件企业特点：多领域适配。与半导体设备的高专用相比，半导体零部件企业的下游客户往往涉及多个领域。如MKS（万机仪器），其下游客户涉及领域包括半导体、电子、工业技术、医疗健康、国防等。（二）头部企业发展的两种不同模式，外沿并购是共性以半导体零部件头部企业超科林半导体（UCTT）、万机仪器（MKS）为例。两家企业代表两种不同的发展模式，我们归纳为（1）类型一：专用中的专用。以超科林半导体（UCTT）为代表，产品高度适配于半导体设备；（2）类型二：专用中的通用。以万机仪（MKS）为代表，产品适配于几个特定行业，通用属性更强。1.类型一之典型企业：超科林半导体（UCTT）半导体业行业收入占比达91%。公司产品包括精密机器人解决方案、气体输送系统、各种工业和自动化生产设备产品，以及包括晶圆清洗模块、化学品输送模块、顶板组件、框架组件和工艺模块在内的子系统。公司还提供各种零部件，如超洁净阀门、高纯度连接器、工业过程连接器和阀门、气动执行器、歧管和安全解决方案、软管、气体输送系统和压力表。2021年，公司来自半导体行业的收入占比达91%，包括IDM、Foundry、OEM及零部件供应。公司下游核心客户为应用材料及泛林集团，充分受益于半导体设备高景气。2019至2021年，应用材料及泛林集团贡献公司营收的66.9%、67.1%和64.0%。公司近年来业绩稳定增长，2016年至2021年，公司营收从5.63亿美元增长至21.02亿美元，CAGR为30.14%。公司2021年营收同比增长50.25%，部分原因是收购以色列公司Ham-Let（控制阀配件、软管制造商），收购贡献了1.875亿美元收入，占增量的26.7%。复盘：围绕核心业务并购，公司近五年成长加速。公司核心战略围绕半导体设备供应，近年收购进程加速，完善在半导体领域的产品矩阵。公司2012年收购AIT，丰富客群，并完善自身的制造实力。2015年先后收购了Marchi与Miconex，前者设计和制造特种加热器，热电偶和温度控制器，为客户提供灵活的加热元件和热解决方案；后者是一家先进的塑料精密制造的供应商，扩大了公司对现有客户的供应能力。2018年收购QGT，该公司为半导体和相关行业提供超高纯度外包零件清洁、工艺工具零件重涂、表面处理和分析服务。2019年收购DMS，增强公司的焊件实力。2021年收购Ham-Let，开发并建立了内部粉末涂层能力，提升公司在传输系统实力。2.类型二之特征较强的企业：万机仪器（MKS）半导体领域营收占比分布于50%-70%之间。公司成立于1961年，是仪器、系统、子系统和过程控制解决方案的供应商，可测量、监控、交付、分析和控制先进制造工艺关键参数。公司下游客户分布于半导体、工业技术、生命科学、国防等领域。在半导体领域，公司产品用于薄膜沉积、刻蚀、清洗、光刻、检测等多个缓解，公司前两大客户是应用材料及泛林集团。公司作为业务相对分散的零部件头部企业，近十年来源于半导体领域的收入占比介于50%-70%之间。下游客户分散，半导体行业收入增速波动影响较小。因零部件厂商收入取决于设备商资本开支，设备商的开支取决于行业对半导体的需求，零部件厂商相关的业务收入存在波动。公司下游客户分散，来自最核心下游客户应用材料及泛林的收入占比稳定在20%-30%。2019至2020年，受行业周期波动影响，公司来自应用材料及泛林的营业收入均小于10%。三、国内半导体零部件企业梳理（一）富创精密：精密零部件国内领先，进入头部设备商供应链国内半导体设备精密零部件领军企业，规模快速增长。公司实现量产应用于7纳米制程的半导体设备零部件，处于行业领先地位。主要产品包括工艺零部件、结构零部件、模组产品和气体管路四大类，主要应用于半导体设备。2019年至2021年，公司产品应用于半导体设备的比例从69.7%提升至88.2%；公司营收规模从2018年的2.25亿元增长至2021年的8.43亿元，提升274.6%。进入多家主流半导体设备供应商：公司产品性能优秀，达到国际标准。（1）国际市场：公司已进入TEL、日立、ASMI等全球半导体设备龙头厂商供应链体系。（2）国内市场：公司客户包括北方华创、屹唐股份、中微公司、拓荆科技、华海清科、芯源微、等主流国产半导体设备厂商。公司近年海外占比较高，2021年海外占比达61%，其中北美占比38.4%，因公司与头部半导体设备商合作密切。从毛利率视角：产品结构变化，整体稳中有进。公司综合毛利率从2019年的16.2%提升至2021年的30.99%。分产品看，（1）模组产品：公司模组产品因需要外采较多的元器件，整体毛利率略低于其他产品；因产品定制化为主，公司效率提升、工序优化、叠加原材料价格有所下降，产品毛利率呈现持续上行的趋势。（2）其他产品：2019年-2020年，行业景气度回升，受益于产能利用率提升，公司产品毛利率有所提升；2021年来，公司在国内营业收入占比有所提升，为保障国内半导体设备供应稳定性，公司内销产品的毛利率会较外销低。（二）华卓精科：精密测控领先企业，毛利率较高国内精密测控领先企业，下游涉及多领域。公司主要产品包括超精密测控装备部件

（运动系统及技术开发、纳米精度运动及测控系统、静电卡盘、隔振器）和超精密测控装备整机（晶圆键合设备、激光退火设备）。2017年至2020年，公司营收从0.54亿元增长至1.52亿元，CAGR达41.2%。2020年归母净利润有所起伏，因公司增加人员、办公楼投入使用折旧增加，费用率增加所致。产品性能强，配套国内头部公司及高校。公司精密运动系统已经批量生产与制造，主要客户包括中科飞测、上海微电子、新诺微电子等，公司同时为中科大、南京大学、暨南大学等多所高校和科研机构提供产品和技术服务。2018-2020年，公司客户集中度CR5分别为50.23%、53.57%和58.03%。（三）新莱应材：领先高洁净材料制造商，供应龙头企业主要产品为高洁净真空室、泵、阀、法兰、管件、管道等，属于带有通用性质的高纯工艺中高洁净流体管路系统和超高真空系统的关键组件。主营业务中的高洁净应用材料和高纯及超高纯应用材料产品涵盖半导体、光电、光伏、生物医药、精细化工、食品饮料等行业。半导体领域，供应国内外龙头公司。在半导体领域公司产品通过了应用材料、泛林集团等全球一流半导体设备客户认证。公司实现对北方华创、中微半导体、中芯国际、长江存储、无锡海力士的批量供货。公司产品的洁净度达到纳米等级，成为与美国、日本同步的先进半导体气体管道系统材料制造商。（四）华亚智能：高端精密构件领先，半导体领域增长迅速高端精密金属结构件领先企业，产品多领域应用。公司深耕全球精密金属结构制造市场，向国内外高端设备制造商提供定制化精密金属结构件产品。公司产品主要为金属结构件和设备维修件；其中精密金属结构件产品广泛应用于半导体设备领域、新能源及电力设备领域、医疗器械领域和通用设备领域。设备维修件是半导体高端设备上的阀门维修。半导体领域，公司进入头部半导体设备企业供应链。公司客户为超科林、ICHOR、捷普、天弘、依工电子等设备商，公司已进入应用材料、泛林、中微半导体的供应链体系。精密结构件适用于晶圆刻蚀、CVD、晶圆检测、PECVD等环节的半导体设备。在半导体领域，公司收入较为集中，2019-2021年对超科林、ICHOR和捷普的营收CR3分别为92.8%、92.0%、89.2%。外销比例高使得公司毛利率处于较高水平。（五）万业企业：逐步剥离地产业务，半导体业务发力半导体业务：核心产品由子公司凯世通和嘉芯半导体负责。凯世通主要生产高端离子注入机，重点应用于半导体集成电路、光伏太阳能电池和AMOLED显示屏等领域。嘉芯半导体所涉及的产品范围覆盖刻蚀机、快速热处理、薄膜沉积、单片清洗机、槽式清洗机、尾气处理、机械手臂等8/12英寸半导体设备。半导体零部件：收购CompartSystems，切入零部件业务。CompartSystems主要产品包括BTP（BuiltToPrint）组件、装配件、密封件、气棒总成、气体流量控制器（MFC）、焊接件等，用于集成电路制造工艺中氧化/扩散、蚀刻和沉积等设备所需的精确气体输送系统，是全球少数可完成领域组件精密加工全部环节的公司。（六）江丰电子：国内靶材龙头，零部件业务发展提速国内靶材龙头，半导体领域具备国际竞争力。公司的高纯金属溅射靶材已实现了规模化量产，包括铝靶、钛靶、钽靶、铜靶等，打破了我国靶材长期、高度依赖进口的局面。靶材在晶圆制造环节用于金属溅镀，在芯片封装环节用于贴片焊线的镀膜。半导体领域，公司成为台积电、SK海力士、中芯国际、联华电子厂商的供应商。公司取得的成果包括：300mm超高纯钛靶材已在IDM存储芯片头部大厂实现量产交付；

HCM铜靶材已得到国际一流芯片代工制造大厂的批量订单。与头部设备商战略合作，半导体零部件业务加速。公司零部件产品包括PVD设备的夹