TFT设备精密洗净服务行业投资潜力及发展前景

TFT设备精密洗净服务行业投资潜力及发展前景

中国泛半导体设备洗净服务市场半导体专用设备泛指用于生产各类半导体产品所需的生产设备，属于半导体行业产业链的支撑环节，半导体专用设备是半导体产业的技术先导者，芯片设计、晶圆制造和封装测试等需在设备技术允许的范围内设计和制造，设备的技术进步又反过来推动半导体产业的发展。根据清洗方法的不同，精密洗净可分为物理清洗和化学清洗。物理清洗是指利用力学、声学、光学、电学、热学的原理，依靠外来能量的作用，如机械摩擦、超声波、负压、高压冲击、紫外线、蒸汽等去除物体表面污垢的方法；化学清洗是指依靠化学反应的作用，利用化学溶剂清除物体表面污垢的方法。在实际应用过程中，通常将两者结合起来使用，以获得更好的洗净效果。我国泛半导体设备精密洗净服务行业的发展滞后于欧美等先进工业国家。精密洗净自进入工业化生产后就已经出现，迄今已有近200年的历史。上世纪八九十年代，国际上半导体工业和显示面板工业快速发展，使产品不断向高精密性、高技术、多种技术手段相结合的方向发展，从而催生出精密洗净在泛半导体设备清洗领域的应用，目前精密洗净已经广泛应用于工业领域，包括显示面板、半导体、光伏、装备制造等。我国精密洗净行业起源于上世纪50年代，但由于当时国内工业生产水平较低，精密洗净行业发展较为缓慢。上世纪80年代，随着中国改革开放和大规模的技术引进，整体工业技术水平不断提高，国内工业生产对精密洗净服务的需求日益加大，但是国内精密洗净行业由于多年停滞发展无法满足市场需求，特别是早期的泛半导体设备精密洗净领域，基本上被国外设备厂商垄断，中国大陆精密洗净服务行业（包括泛半导体设备精密洗净服务）长期处于萌芽发展状态，据统计，2020年中国大陆地区泛半导体零部件清洗市场规模总计26亿元，其中面板9．8亿元、半导体16．2亿元，预计到2025年洗净市场增加到43．4亿元，年复合增长率10．8%，其中半导体增量高于面板，市场扩大14．3亿元，年复合增长率达到13．5%。全球半导体产业链概况设计，设备属于技术（研发）密集型，需要参与厂商不断投入研发支出用于开发新技术，推出新产品，从而保持自身竞争力。材料和晶圆制造属于资本（CapEx）密集型，通过成长性的资本开支将企业产能提升一个台阶，进而带动未来收入和利润的增长，对于晶圆材料和晶圆制造企业至关重要；对于以台积电为首的晶圆代工龙头，维持成长性资本开支的能力，本身也是企业的护城河之一。封测属于资本+劳动力密集型，封测环节通常技术含量较低，而对劳动力需求较高，经过数十年的发展，逐渐形成了以中国大陆的长电科技、通富微电和华天科技等OSAT厂商主导的产业格局。价值量：设计占60%，其中逻辑IC占30%、存储IC占9%、DAO占17%；设备占12%；材料占5%；晶圆制造占19%，封装与测试占6%。区域分布：欧美在设计、设备绝对主导；美国在EDA&IP核一家独大；韩国主导存储IC设计；日本在DAO、设备优势显著；中国在封测代工环节占比最高。全球IC产业链分工实例（以某款智能手机AP为例）：欧洲和美国主要负责提供EDA工具、IP授权和芯片设计环节；OEM厂商通过选型确定供应商和型号，芯片供应商将图纸交付给位于中国台湾的代工厂量产；晶圆厂产线设备主要由美国、日本和欧洲的供应商提供；晶圆片则先由一家美国公司提炼出冶金硅，然后交由日本多晶硅制造商加工厂电子级多晶硅，再由韩国厂商将单晶硅锭切割成硅片，最终送到中国台湾晶圆厂的产线上；中国台湾晶圆厂加工好的芯片送往马来西亚完成封装，最后在中国大陆的工厂被组装到智能手机中，然后智能手机OEM厂商将产品销往全球。精密洗净下游发展概况（一）半导体行业概况1、全球半导体产业发展概况半导体是电子产品的核心，信息产业的基石。半导体行业具有下游应用广泛、生产技术工序多、产品种类多、技术更新换代快、投资高、风险大等特点，全球半导体行业具有一定的周期性，景气周期与宏观经济、下游应用需求以及自身产能库存等因素密切相关。根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）数据：全球半导体行业2018年市场规模达到4，688亿美元，较2017年增长约13．7%。过去五年，随着智能手机、平板电脑为代表的新兴消费电子市场的快速发展，以及汽车电子、工业控制、物联网等科技产业的兴起，强力带动了整个半导体行业规模迅速增长。世界半导体贸易统计组织（WSTS）数据显示，2018年美国半导体行业市场规模约为1，030亿美元，占全球市场的21．97%；欧洲半导体行业市场规模约为430亿美元，约占全球市场的9．16%。亚太地区半导体行业近年来发展迅速，已成为全球最大的半导体市场。亚太地区（除日本外）市场规模达2，829亿美元，已占据全球市场60．34%的市场份额，中国大陆地区是近年来全球半导体市场增速最快的地区之一。根据国际数据（IDC）的半导体应用预测报告（SAF），2020年全球半导体销售额达到4，420亿美元，比2019年增长5．4%。尽管COVID-19对全球经济带来了影响，但是云计算的应用以及远程办公与在线学习等支持设备的需求增长，使全球半导体市场在2020年的表现好于预期。2021年，全球半导体行业销售额总计5，559亿美元，同比增长26．2%。根据国际半导体产业协会（SEMI）公布的全球晶圆厂预测报告，2020年、2021年全球半导体晶圆厂设备支出同比上涨16%和42%，预计2022年同比涨幅达18%。2、中国半导体行业发展概况我国本土半导体行业起步较晚。但在政策支持、市场拉动及资本推动等因素合力下，中国半导体行业不断发展。步入21世纪以来，我国半导体产业市场规模得到快速增长。根据普华有策市场研究中心统计数据，2018年，中国半导体产业市场规模达6，531亿元，比上年增长20．7%。2013-2018年中国半导体市场规模的复合增长率达21．09%，显著高于同期世界半导体市场的增速。根据市场调查及研究机构ICInsights发布的报告显示，中国大陆自2005年成为世界最大的半导体市场后，规模稳步增长，每年年增长率均维持在两位数。2020年中国半导体销售额累计为1，508亿美元，同比上涨5．2%。2020年中国大陆半导体设备销售额为187．3亿美元，同比上涨39．3%，超越中国台湾地区，成为半导体设备全球最大市场。中国半导体行业进入景气上行周期，预计未来仍将维持高增长。随着近年《国家集成电路产业发展推进纲要》、《中国制造2025》、《国家信息化发展战略纲要》等重要文件的出台，以及社会各界对半导体行业的发展、产业链重构的日益重视，我国半导体行业正站在国产化的起跑线上。随着5G、AI、物联网、自动驾驶、VR/AR等新一轮科技逐渐走向产业化，未来十年中国半导体行业有望迎来进口替代与成长的黄金时期，逐步在全球半导体市场的结构性调整中占据举足轻重的地位。在贸易摩擦等宏观环境不确定性增加的背景下，加速进口替代、实现半导体产业自主可控已上升到国家战略高度，中国半导体行业发展迎来了历史性的机遇。3、未来全球半导体产业预计将继续向中国大陆转移纵观半导体产业的发展过程，经历了由美国向日本、向韩国和中国台湾地区及中国大陆的几轮产业转移。目前中国大陆正处于5G通信、物联网、人工智能、新一代智能手机等行业的快速崛起过程中，已成为全球最重要的半导体应用和消费市场之一。根据国际半导体协会（SEMI）的统计数据，2017年到2020年期间，全球将有62座新晶圆厂投产，其中有26座新晶圆厂座落于中国大陆，占比达42%。新晶圆厂从建立到生产的周期大概为2年，未来几年将是中国大陆半导体产业的快速发展期。4、我国半导体国产化需求紧迫虽然我国半导体需求庞大，并且在快速增长，但国内产值远低于市场需求。全球54%的芯片都出口到中国，但国产芯片的市场份额只占10%。我国芯片产业长期被国外厂商控制，已超过了石油和大宗商品，成为第一大进口商品。根据中国海关统计数据，2019年中国集成电路进口金额3，040亿美元，截至2020年8月底，中国集成电路累计进口1．5万亿元人民币，同比增长15．3%，高于我国外贸进口17．6个百分点，呈快速增长的态势。可见，目前国内半导体、特别是集成电路市场需求严重依赖进口的局面仍未得到改善。在新一轮的中美贸易冲突中，中国的高科技企业成为美国的重点打击对象，尤其半导体芯片更是重中之重。2020年9月15日后，台积电、三星、中芯国际等芯片制造商均无法为华为供货。2020年12月，代表中国大陆芯片制造最高水平的中芯国际被列入美国制裁的黑名单，中芯国际的全球市场占有率大概全球排名第四，综合来看，中芯国际在国际芯片制造业属于第二阵营，但也是最有希望跻身一流的企业。（二）显示面板行业概况1、全球显示面板产业发展概况韩国，中国台湾地区（以下简称―中国台湾或―中国台湾）、中国大陆是全球三大主要面板生产基地。2011年以来，国内以京东方为首的面板厂商开始加大投资规模，中国大陆面板产能逐渐上升。根据WitsView数据，2017年中国大陆LCD面板产能（主要包括PC、TV、Tablets）为3．61亿片，占全球总产能的46．4%，居于世界首位，而韩国在2017年的LCD面板产能（PC、TV、Tablets）为2．02亿片，产能占比为25．9%。2019年LCD面板出货面积京东方共计出货大尺寸液晶面板4，086万平米，同比增长20．0%，首次超过LGD成为全球出货面积最大的大尺寸液晶面板供应商；华星光电的出货面积也从2018年的1，770万平米增加到2019年的2，150万平米，同比增长21．47%。中国大陆厂商的全球市占率达到42．3%，成为全球最大的面板制造基地。面板产能大规模向中国大陆转移，为面板设备的国产化以及下游设备清洗服务带来历史机遇。IHS统计数据显示，2017年全球OLED出货达到了4．64亿片，同比增长11．8%，营业收入达到252亿美元，同比增长63．6%。而2017年全球显示面板出货量为38．27亿片，同比增长4．9%，全球显示面板产业规模达到了1，272亿美元，同比增长21．2%。2020年，全球OLED屏幕的出货量超过5．7亿块（5．7788亿块），同比增长3．7%，营收为326．8亿美元。IHS预计，到2022年，全球显示面板产业规模将达到接近40亿片，其中OLED将超过9亿片，年复合增长率达14．2%；从营业收入方面来看，到2022年，全球显示面板产业营业收入将达到1，380亿美元，其中OLED约为421亿美元，年复合增长率达18%。2、中国大陆显示面板产业发展概况随着中国大陆显示面板产业的高速发展，整个显示面板行业已由原来的日韩台三足鼎立，转变成三国四地的产业新格局。随着中国大陆高世代线的加快建设以及新型显示技术的发展，中国大陆在全球显示面板产业中的地位快速提升。我国显示面板产业的核心竞争力随着面板产能、技术水平的稳步提升而逐渐增强，产业整体规模持续扩大，全球市场份额不断提高，面板自给率快速攀升，技术水平与国际先进水平差距逐渐缩小，产业发展进入良性循环轨道；技术创新能力逐步提升，产业聚集区初步形成，全球影响力不断增强。近年来，在重点企业和地方政府的推动下，国内OLED产线布局加快，不仅吸引显示面板业内企业加快项目投资，也吸引了非本行业企业涉足OLED领域。除了京东方（成都）在2017年底已量产的第一条6代柔性AMOLED面板产线外，2018年天马、维信诺等都开始量产6代柔性AMOLED产线。2019年和辉光电、华星光电6代线也开始量产。显示面板产业发展带动了上下游材料，设备和技术的发展，推动了配套产业的国产化进程，国产上、下游材料和装备在产业竞争中已经具备了一定优势：价格和成本较低；产能和技术快速成长；与国际企业相比，更贴近市场和客户，目前国内中、低世代线国产化供应体系基本建成，如京东方在玻璃基板、液晶材料等重要材料方面基本实现了本土企业配套供应；华星光电则通过与本土企业一起技术攻关，扶持配套国产化。目前，我国部分5代线材料本地配套率达到70%，其中玻璃基板国产化率达70%，液晶材料达到60%，同时本土企业也在不断向产业高端发展。在国内面板龙头企业带动下，产业集聚效应逐渐显现，产业链本土配套率越来越高，预计未来显示面板产业本地化配套能力将进一步提升，带动包括检测设备等相关配套企业快速成长。中国泛半导体设备洗净服务市场分析半导体（Semiconductor）：狭义上是指半导体材料，包括以硅（Si）、锗（Ge）等元素半导体（也是第一代半导体材料），和以砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化镓（Ga2O3）等化合物半导体材料（第二代至第四代半导体材料）。广义上是指基于半导体材料制造的各类器件产品。集成电路（IntegratedCircuit，IC，中国台湾称为积体电路），是指通过一系列特定的加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻器、电容器等被动元件及布线集成、封装在半导体晶片上，执行特定功能的电路或系统。芯片（Chip），通常就是指集成电路芯片，因此绝大多数时候，芯片、集成电路、IC等术语可以混用。按产品类型划分4大类：集成电路、分立器件、光电子器件、传感器。除以上分类外，半导体产品还有多种分类维度，例如按照下游需求场景可分为：民用级（消费级）、汽车级（车规级）、工业级、级和航天级等。供给端由企业主导；需求端由下游应用主导；供给、需求、贸易创造市场；市场影响供给与需求；技术迭代是根因。常见的精密清洁方法化学溶剂清洗:化学溶剂清洗是指硝酸、氢氧化钾、双氧水、氨水等。根据技术要求配制成相应浓度的溶液，然后将零件浸泡在清洗槽中，去除表面的金属膜。喷涂:喷涂是指利用热源熔化金属或非金属材料，以一定的速度喷涂在基体表面形成涂层的方法。如果在操作过程中需要，在零件表面喷铝以增加表面粗糙度。电解清洗:将待清洗的设备挂在阴极或阳极上，放入电解液中。施加直流电时，金属与电解质溶液之间的界面张力因极化而降低，溶液渗透到工件表面的污垢下，在界面上起氧化或还原作用，产生大量气泡。当气泡聚集形成气流从污垢与金属之间的缝隙溢出时，起到搅动、搅拌的作用，使污垢从工件表面脱落，从而达到清除污垢、清洁表面的目的。根据设备和装置挂在阳极和阴极上的位置不同，可分为阴极电解和阳极电解。电解清洗用途广泛。可去除金属或非金属附着物，如氧化膜、旧涂膜、漆膜等。清洗效果好，清洗效率高，彻底性好。蒸汽清洗:蒸汽清洗可分为蒸汽清洗和溶剂蒸汽清洗。水蒸汽清洗是一种常见而简单的清洗工艺，主要是利用蒸汽的热气流蒸发到设备和装置的表面，与设备和装置的表面充分接触。由于水蒸气温度高，有一定的压力和冲击力，所以有一定的清洁作用。溶剂清洗是一种用有机溶剂蒸发蒸汽进行清洗的方法。由于溶剂的高温和蒸发过程中形成的气流，污渍被溶解并带走。纯水清洗和高压水洗:纯水清洗是指将零件浸泡在纯水清洗槽中，去除产品中可能残留的药液成分；高压水洗是指高压水洗枪对零件表面进行清扫，去除颗粒、熔灰、灰尘等。对零件表面有一定的附着力。超声波清洗:超声波清洗是指在浸泡在工件中的液体中发射超声波，使液体产生超声波振荡。液体内部的压力在某一瞬间突然增大或减小，这样不断重复。当压力突然降低时，溶液中会产生许多小空孔，溶解在溶液中的气体被吸入空孔中形成气泡。小气泡形成后，被突然增大的压力击碎，产生冲击波，能在界面处剥离金属表面的污垢和水垢，与工件表面分离，从而达到比一般去污方法更快的清洗效果。超声波清洗可以与化学去污、电化学去污、去除金属涂层的酸清洗等相结合。，以提高去污效果和清洁质量。显示面板专用设备清洗服务对象TFT显示面板专用设备一般指基于TFT薄膜晶体管为驱动单元开发的，用于生产各类显示面板产品的生产设备。主流产品为LCD和有机发光二极管，是集成电路行业显示技术领域的重要组成部分。其中，LCD显示技术是80年代以后逐渐发展并繁荣起来的一种显示面板技术，使用液晶作为显示单元。液晶面板的主要结构包括透明基板、偏光片、滤光片、液晶层、TFT阵列等。经过30多年的快速发展，整个生产技术和产业链已经趋于成熟和稳定，但面板制造、封装和测试过程中的专用设备供应仍以进口为主。有机发光二极管显示技术是21世纪后逐渐发展起来的一种新型显示技术。其主要结构包括透明衬底、空空穴/电子注入层、空空穴/电子传输层、有机发光层、TFT阵列等。经过近十年的快速发展，与LCD相比，它具有功耗低、视角广、响应速度快等更好的显示性能。以LCD和有机发光二极管为主流显示面板技术，生产工艺可分为TFT阵列、电池盒成型、后端组装三个步骤。其中，TFT阵列生产包括基板清洗、镀膜、曝光、显影、蚀刻和剥离等。电池盒化成包括TFT清洗、CF基板加工、组装、充晶、蒸发、封装和测试，后端组装包括电池清洗、偏光片贴合、IC键合、FPC/PCB、TP键合等。相应的专用设备主要包括蒸发设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备等。上述TFT面板制造过程中的镀膜、曝光、显影、蚀刻、CF基板处理、蒸镀等设备为公司的清洁服务对象。污染引入:污染杂质是指在泛半导体产品制造过程中引入的任何危害芯片良率和电性能的物质。据估计，大多数芯片电气故障是由污染引起的缺陷引起的。通常，精密清洗的污染杂质分为以下几类:1）粒子。颗粒会导致开路或短路。从尺寸上来说，在半导体制造中，颗粒必须小于最小器件特征尺寸的一半，大于这个尺寸的颗粒会造成致命缺陷。从数量上来说，硅片表面的颗粒密度代表了特定面积内颗粒的数量。颗粒越多，致命缺陷的可能性越大。在一个过程中引入到硅晶片中的超过某一临界尺寸的颗粒数量由每个步骤中每个晶片的颗粒数量来表征。随着先进工艺的进步，对PWP指标的要求越来越高。2）金属杂质。对半导体技术有害的典型金属杂质是碱金属，例如钠、钾和锂。重金属也会造成金属污染，如铁、铜、铝、铬、钨、钛等。金属杂质可能来自化学溶液或半导体制造中的各种工艺，如离子注入，或化学物质与传输管道和容器的反应。3）有机物。有机物主要是指含碳的物质，可能来自细菌、润滑剂、蒸汽、洗涤剂、溶剂和水分。4）自然氧化层。一方面，自然氧化层阻碍了其他工艺步骤，例如单晶膜的生长；另一方面，增加接触电阻，降低甚至阻止电流流动。主要清洗方式:根据清洗方式的不同，精密清洗可分为物理清洗和化学清洗。物理清洗是指利用力学、声学、光学、电学、热学原理，依靠机械摩擦、超声波、负压、高压冲击、紫外线、蒸汽等外部能量的作用，清除物体表面污垢的方法。化学清洗是指利用化学溶剂，依靠化学反应的作用，去除物体表面污垢的方法。在实际应用中，通常将两种方法结合使用，以获得更好的清洗效果。全球半导体产业发展特征19世纪60年代后期开始的第二次工业革命，使人类进入了电气时代。电气时代以电子设备为载体，电路则是电子设备的核心。2022年12月29，台积电3nm正式量产。半导体产业在美国起源后，伴随地缘、地区产业政策、制造模式变革等多种因素，经历了三次制造重心的产业转移。第一次：1976年3月，日本政府以富士通、日立、三菱、NEC和东芝五家公司为核心，联合日本工业技术研究员、电子综合研究所和计算机综合研究所共同实施超大规模集成电路研究计划（VLSI），该计划取得了巨大成功，日本超越美国、一跃成为世界第一的DRAM大国。第二次：1983年，韩国政府对外发布进军LSI领域（DRAM）的计划，通过四年时间掌握了256KDRAM技术，并通过向日本大量进口高性能制造设备，快速壮大半导体产业。第三次：2001年后中国正式加入世贸组织，逐渐深度参与到全球电子制造产业链中。第四次：从人口红利过度到工程师红利（人口结构上，劳动力素质提升；产业结构上，技术要素比重增大），制造业低端产能或将持续外迁。2021年全球47个主要经济体数字经济规模为38．1万亿美元，占全球GDP比重为45%，较2020年提升1个百分点。2021年全球数字经济在第一产业渗透率为8．6%，在第二产业渗透率为24．3%，在第三产业渗透率为46．3%。增速：2021年全球47个经济体数字经济同比名义增长15．6%，高于同期GDP名义增速2．5个百分点。数字经济包括数字产业化、产业数字化和数字化治理三大部分：2021年全球数字产业化规模占数字经济比重为15%，占GDP比重为6．8%，2021年全球产业数字化规模占数字经济比重为85%，占GDP比重约为38．2%。美国信息科技产业增加值在GDP中占比接近中国2倍。美国经济分析局将信息通信技术生产行业在传统的产业划分框架外单列，2021年增加值占其GDP比重约为7．6%。中国国家统计局将信息传输、软件和信息技术服务业列示在第三产业下面，2021年占GDP比重约为3．9%。2021年科技行业在GDP的百分比，美国约为中国的1．95倍。中美两国信息科技产业占GDP比重整体上均呈现上升趋势。1987年美国信息科技产业占GDP比重约为3．4%，在科网泡沫前4年，迅速从1996年的3．9%提升至2000年的6．2%，此后略有下降，至2010年才回升至6．2%，此后缓慢提升至2021年的7．6%。中国信息科技产业起步较晚，信息科技产业占GDP比重数据最早可追溯至2004年的2．6%，2022年约为4．0%。根据Wind二级行业分类标准，分别测算中国和美国2021年半导体和其他二级行业的收入与净利润在总量中的比重。2021年，美国半导体行业收入占比约为1．9%，净利润占比约为3．9%；中国半导体行业收入占比约为1．2%，净利润整体亏损约7亿元。将半导体与半导体生产设备，以及电信服务、技术硬件与设备、媒体和软件与服务等泛TMT行业作为信息科技产业：美国上市公司中，2021年信息科技产业收入占比19．1%，净利润占比约为26．9%，净利率约为16．1%；中国上市公司中，2021年信息科技产业收入占比约为11．0%，净利润占比约为3．3%，净利率约为1．1%。全球半导体产业市场现状亚太地区在全球半导体销售额中超过60%。1999年美洲、欧洲、日本、亚太地区分别为32%、21%、22%和25%，以美国为代表的美洲地区为主要市场。此后，亚太地区市场半导体销售额快速提升，1999至2021年CAGR达10．6%，超过美洲市场的4．4%约6．2pct，其市场份额不断提升，逐渐超过其他地区总和，至2021年亚太地区市场份额达到62%。中国大陆2021年市场份额35%，是全球第一大半导体产品消费地区。2021年中国大陆市场以1877亿美元销售额成为全球半导体产品最大消费地区，市场份额35%。1983年美国厂商在全球半导体销售市场占据超过50%的供给份额。但是在此后几年间，日本半导体企业的在激烈竞争中逐渐崛起，向美国倾销大量半导体产品，叠加1985年至1986年的行业衰退，美国半导体企业全球供给份额在约1988年左右下降至低点，总共下降约19个百分点，日本实现反超，占据了全球半导体行业领导地位。1988年后，美国半导体产业开始反弹，且日本半导体行业受到《日美半导体协定》影响，市场份额逐渐下滑。至1997年，美国半导体产业以超过50%的供应份额重新回归全球领导地位，且一直保持至今。集成电路占半导体产品销售额的比重维持在80%以上。2021年，集成电路产品销售额约4630亿美元，占半导体83%市场份额；分立器件销售额约303亿