半导体刻蚀设备行业研究：半导体制造核心设备，国产化之典范

（报告出品方/作者：平安证券，付强、徐勇、陈福栋）

一、刻蚀：半导体制造三大核心设备之一

刻蚀：半导体图案化关键工艺，重要性凸显

刻蚀是半导体图案化过程的核心工艺，刻蚀机被视为半导体制造三大核心设备之一。刻蚀设备主要用于去除特定区域的材料来形成微 小的结构图案，与光刻、薄膜沉积并称为半导体制造三大核心设备，重要性凸显，地位举足轻重。

刻蚀设备：三大核心设备之一，市场规模可观

刻蚀机作为半导体制造三大设备之一，价值量高，市场规模可观。根据Gartner数据，2022年，刻蚀设备占半导体前道设备价值量的 22%，仅次于薄膜沉积设备，排名第二；从市场规模来看，根据Mordor Intelligence数据，2024年，全球半导体刻蚀设备市场规模预 计为238.0亿美元，到2029年预计将增长到343.2亿美元，期间CAGR约为7.6%，市场规模可观，增速较快。

刻蚀设备：干法刻蚀为主，ICP、CCP平分秋色

刻蚀可分为湿刻和干刻，湿刻各向异性较差，侧壁容易产生横向刻蚀造成刻蚀偏差，通常用于工艺尺寸较大的应用，干刻是目前主流 的刻蚀技术，其中，等离子体干刻应用最广。

根据等离子体产生方法不同，等离子体刻蚀又划分为ICP（电感性等离子体刻蚀）和CCP（电容性等离子体刻蚀）两大类，ICP主要用于 硅、金属以及部分介质刻蚀，CCP主要用于介质刻蚀。根据Gartner数据，2022年，在全球刻蚀设备市场中，ICP、CCP市占率分别为 47.9%和47.5%，合计市占率95.4%，是刻蚀设备的主流。

趋势：原子层刻蚀（ALE）

传统等离子刻蚀设备会面临刻蚀损伤、负载效应以及控制精度等一系列挑战，而原子层刻蚀（ALE）可实现单原子层级的精准刻蚀，是有 效的解决方案。ALE可视为ALD的镜像过程，其原理为：1）将结合气体导入刻蚀腔，吸附于材料的表面，形成一个结合层，此为改性步骤， 具有自停止性；2）清除腔体中过量的结合气体，引入刻蚀气体轰击刻蚀表面，去除原子层级的结合层，并使未经改性的表面裸露出来， 此为刻蚀步骤，也具有自停止性，上述步骤完成后，表面的单原子层薄膜即可被精准去除。 原子层沉积（ALE）的优势包括：1）可实现定向刻蚀；2）即使深宽比不同，也可实现等量刻蚀。

二、格局：国产化之典范，成功打入国际市场

全球产业格局：门槛高，垄断性强

刻蚀机是半导体图案化工艺中必不可少的核心设备，对核心性能指标的可靠性、稳定性、一致性等要求极高，产品开发难度大，技术壁 垒高，市场参与玩家相对较为集中。 全球刻蚀设备市场主要由LAM、TEL、AMAT垄断。根据Gartner数据，2017年，LAM、TEL、AMAT在全球刻蚀设备市场中的市占率分别为55%、 20%、19%，合计占比约94%，2021年，该TOP3市占率分别为46.7%、26.6%、17.0%，合计占比约90%。可以看出，全球刻蚀设备行业聚集度 高企，但TOP3合计市占率呈下降趋势。

国产化情况：已实现突破，进入海外市场

在国家政策的大力支持下，近年国内晶圆厂持续扩建，核心设备的国产替代成为主流，为国内半导体设备厂提供了优异的市场环境，国 产刻蚀设备深度受益并取得巨大突破，很大程度上打破了国外垄断，属于国产替代的典范。 中微公司、北方华创是国内刻蚀设备领头羊，部分产品不但批量应用至国内晶圆厂，且成功破入海外市场，具备全球竞争力。截止2023 年底，北方华创ICP刻蚀设备累计出货超3200腔，中微公司CCP刻蚀设备已批量应用于海外5nm及以下集成电路产线。根据Gartner数据， 2021年，中微公司、北方华创在全球刻蚀设备市场中的市占率分别为1.4%、0.9%，基数较低，未来增长潜力巨大。

国际巨头|LAM:刻蚀设备全球市占率近50%

LAM是全球最大的刻蚀设备厂商，同时在薄膜沉积、清洗等领域也有较强竞争力，拥有Kiyo®、Versys®、Flex®、Vantex®、Syndion®等刻 蚀设备产品系列，客户群体广泛分布于全球范围内，2021年其刻蚀设备的全球市占率达到46.7%，接近半数，在导体、介质刻蚀中均具备 强大的市场竞争力。 业绩方面，近年LAM收入体量总体呈现增长趋势，毛利率维持在45%左右的较高水平，近三年净利润率维持在26%左右，盈利能力趋于稳定。

国内后起之秀|中微公司：刻蚀设备批量应用于国际先进5nm及以下产线

中微公司是国内半导体刻蚀设备最具代表性的公司，在CCP、ICP设备领域均拥有强大的产品实力，部分产品已经进入海外产线，批量应 用于5nm及以下先进制程生产线。中微公司刻蚀设备发展历程总结如下：2007年，中微首台CCP刻蚀设备研制成功；2011年，中微45nm介质刻蚀设备研制成功；2013年，中 微22nm介质刻蚀设备研制成功；2015年，美国商务部取消了等离子体刻蚀机对中国的出口控制；2016年，中微7nm介质刻蚀设备研制成功； 2017年中微刻蚀设备进入国际先进7nm生产线。

国内后起之秀|中微公司：新签订单屡创新高，业绩长期稳定增长

近年，在产品力稳步增长以及国内半导体产业扩张的双重推动下，中微公司业绩迅猛增长。2019-2023年，中微公司营收从19.5亿元增长 到62.6亿元，期间CAGR为33.9%，归母净利润从1.9亿元增长到17.9亿元，期间CAGR高达75.4%。 中微公司年新签订单屡创新高，确保其业绩长期稳定增长。2020-2023年，中微公司新签订单分别为21.7亿元、41.3亿元、63.2亿元、 83.6亿元，期间CAGR约为56.8%，新签订单稳步增长，反映出公司的设备产品在旺盛的行业需求下充分受益。

国内后起之秀|北方华创：平台型公司，刻蚀机主力为ICP

北方华创是国内具有代表性的半导体设备平台型公司，刻蚀设备是其重要产品线，以ICP为主，CCP在近年也有突破，与中微公司并列刻 蚀设备双雄。 北方华创ICP硅/金属刻蚀机产品类别丰富，实现了12英寸各技术节点的突破，产品型号包括NMC 612C/612D硅刻蚀机、NMC 612G金属刻蚀 机等，是公司刻蚀产品线的主力，截止2023年，公司ICP出货量累计超3200腔；CCP设备方面，2022年，北方华创发布NMC508 CCP介质刻 蚀机，2024年发布12英寸AccuraLX CCP刻蚀机，进展顺利，截止2023年末，北方华创CCP设备累计出货超100腔，发展势头迅猛；此外， 北方华创在TSV刻蚀设备（PSE V300）、去胶机（ACE i300）等领域也有优秀产品，广泛应用于国内主流Fab厂和先进封装厂，已形成批 量销售。

国内后起之秀|屹唐半导体：干刻设备应用于三星电子、长存等客户

屹唐半导体成立于2015年，2016年收购MTI，成为跨中、美、德的半导体设备公司，核心产品包括干法去胶、快速热处理以及干刻设备。 屹唐半导体干刻设备可用于65nm-5nm逻辑芯片、1y-2xnm系列DRAM以及32层-128层3D NAND芯片制造中，产品类别包括ParadigmE系列以及 Novyka系列，客户包括三星电子、长江存储等，2018-2021H1，公司干刻设备销量分别为4、4、8、2台。 干法去胶设备是屹唐半导体的核心产品，其可视为等离子刻蚀技术的延伸，负责清除刻蚀后的残留光刻胶，根据公司招股说明书，2020 年公司干法去胶设备市占率31.3%，位居全球第一。

三、看点：国产替代+先进制程+海外拓展有望拉动增长

看点一：国产替代趋势长期利好

国产替代在国内半导体产业中已经成为主流趋势并将持续下去，国家对此出台了大量支持政策，半导体设备便是重中之重。2021年，上 海市先进制造业发展“十四五”规划中重点提及了5nm刻蚀机；2024年5月，国家大基金三期成立，注册资本3440亿元，超过前两期注册 资本之和，为国内半导体产业的发展提供了强大的推动力。

看点二：先进制程&先进存储拉动新需求

先进制程需要更多的刻蚀工艺次数。随着先进芯片制程从7-5nm阶段向更先进工艺方向发展，需采用多重模版工艺，对刻蚀的精准度和重 复性要求更高，且涉及多次刻蚀；定量来讲，65nm制程需20次刻蚀工艺，10nm制程需117次刻蚀工艺，5nm制程需160次刻蚀工艺，工艺制 程的往前推进对刻蚀工艺的需求大幅增长。 工艺制程进步，产线设备投资额大幅增长。以5万片产能为例，90nm产线的设备投资额约21.34亿美元，20nm产线的设备投资额约47.46亿 美元，涨幅122%。

Flash存储芯片结构从2D Nand发展到3D Nand，结构越发复杂化，导致存储芯片的制造对刻蚀设备的需求量增长。集成电路2D存储器件的 线宽已接近物理极限，NAND闪存已进入3D时代，目前128层 3D NAND闪存已进入大生产，200层以上闪存已处于批量生产阶段，更高层数 正在开发。3D NAND制造工艺中，增加集成度的主要方法不再是缩小单层上线宽而是增加堆叠的层数，刻蚀要在氧化硅和氮化硅的叠层结 构上，加工40：1到60：1甚至更高的极深孔或极深的沟槽，3D NAND层数的增加要求刻蚀技术实现更高的深宽比，并且对刻蚀设备的需求 比例进一步加大。

看点三：长期看，海外市场有望拉动业绩增长

全球半导体产业持续增长，主要半导体企业的资本开支处于较高水平，对设备产生了规模可观的持续需求。根据Omdia数据，在经历2023 年的小幅回调后，全球半导体销售额预计将在2024-2026年迎来新一轮增长；根据Gartner数据，预计2024年全球主要半导体企业的资本 开支合计为1174亿美元，设备是其中的主要组成部分。

国内刻蚀设备技术产品先进，具备角逐全球市场的实力，长期看，海外市场有望为国内刻蚀设备厂商提供新的增长点。刻蚀是国内率先 打破海外垄断的半导体核心设备，在技术产品力方面具备强大的竞争力，且已经进入了海外市场，长期看，随着全球半导体产业的持续 扩张，国内刻蚀设备厂有望受益其中。

报告节选：

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站

曾经差点被放弃，如今芯片业务却成三星电子“发动机”

芯片存储器价格的上涨让不少硬件厂商“苦不堪言”，但对于三星来说，却成为整个电子业务的“发动机”，这也让三星芯片排位在今年第二季度一举超过老大英特尔并在单季利润上“逆袭”苹果。

“竞争对手没有充分抓住Note 7的崩溃，而三星已经从半导体和显示器中获利。”EuGEne投资和证券分析师Lee Seung-woo说。

今年第二季度(4-6月)三星的营业利润达126.7亿美元，同比增长72.7%，净利润约合99.3亿美元，其中半导体部门销售额157.99亿美元，同比增长46.5%，营业利润72.16亿美元同比增长204.2%。

“受益于行业缺货以及元器件上涨趋势，三星的这一增长将会持续一段时间。”Gartner研究副总裁盛陵海对第一财经记者说。

事实上，虽然现在芯片业务正为三星电子创造源源不断的利润，但在40年前，三星进军芯片行业却并非一帆风顺。当时掌管三星的还是李健熙的父亲，公司主业是食品、纺织品以及物流，并且刚刚开始在国内生产黑白电视机。所以当李健熙表示希望在公司推动进军半导体业务时却受到了来自三星管理层的质疑，但他最终说服了自己的父亲。

1992年，三星成为首家开发出64Mb DRAM内存芯片的公司，遥遥领先于日本竞争对手。现在，三星在全球DRAM芯片市场的份额约为50%，在全球存储芯片市场的份额约为38%。

“非议下” 成立芯片部门

去年第一季度，三星的芯片营收仅占英特尔的30%多，而利润上也与苹果差了不止一个档位。而到了今年一季度，三星的芯片营收已与英特尔不相上下。而在最新的二季度财报中，三星半导体收入超过英特尔10亿美元。

对于这个结果，行业内并不意外。IC Insights提供的数据报告指出，三星芯片销售强劲增长的关键在于DRAM和NAND闪存价格的攀升。IC Insights认为，这两种闪存价格在二季度可能会有降温，但是全年涨幅仍然较为客观，预计DRAM价格全年涨幅约39%，NAND则将上涨25%。

而三星正是DRAM和NAND市场上的领头羊。

NAND Flash和DRAM是存储芯片中比较常见的技术，NAND Flash闪存是一种非易失性存储技术，即断电后仍能保存数据，比如手机上16G/32G/64G的闪存和电脑上的固态硬盘用的就是NAND Flash。DRAM是动态随机存取存储器，只能将数据保持很短的时间，而且关机就会丢失数据，电脑上4G/8G/16G内存采用的就是DRAM。

目前，NAND Flash市场被三星与东芝联合的ToggleDDR阵营和英特尔与镁光为首的ONFI阵营把持，三星、东芝、闪迪、镁光、SK海力士等国外巨头占据80%以上的市场份额，其中三星可以被称为“绝对霸主”，市场份额约38%。

而在DRAM市场，三星、SK海力士、镁光占据了主要市场份额。在2016年第四季度，三星的市场占有率达47.5%，SK海力士的市场份额为27.3%，镁光的市场份额为19.4%。相比之下，市场份额排名四到六位的台系厂商的市场份额就比较有限了，南亚科的市场份额为3.1%，邦华电子和力晶科技的市场份额分别为1.3%和0.8%。

存储芯片价格上涨背后的直接原因是供不应求，比如苹果、OPPO、华为、小米，包括三星手机自身都在抢NAND Flash产能，进而导致供应链非常紧张，并且受制于良率，产能无法满足市场需求。所以即便是遭遇Note 7事件重创，但拥有“存储王国”的三星却在利润上“越发滋润”。

不过，在40多年前，三星公司的决策层却差一点就放弃了这棵“摇钱树”。

据了解，当时三星的主业仍然是食品、纺织品以及物流，并且刚刚开始在国内生产黑白电视机。但作为“接班人”的李健熙在公司推动进军半导体业务时却受到了来自三星管理层的质疑，当时掌管三星的还是李健熙的父亲，从芯片行业的投入比来看，这的确不是一个可以在几年就看到收益的行业。

但李健熙却十分看好芯片行业，并在1974年自掏腰包收购了当时陷入财务困境的韩国半导体公司50%股份。三星半导体部门一开始为手表生产芯片。1980年，三星半导体部门并入三星电子。

与欧美大型半导体公司通过制定标准的模式来掌握市场不同，三星在半导体上通过整合能力来获得快速响应市场的能力。从被李健熙“接手”后，三星半导体开始模仿着日本企业们搭建“整机+关键零组件”的垂直整合模式。不同的是，三星最终做得更为彻底、更具效率，也逐渐推动三星在该市场的地位不断走强。

成为芯片业老大，但能维持多久?

可以看到，从起初日本企业背后的“好学生”，到垂直整合模式的“最佳代言人”，三星在半导体业务上蓄势已久，凭借着大规模精密制造而形成的绝对性价比优势，三星早在2011年就在存储芯片领域和闪存领域拿下了销售额利润的双料第一。而在今年，三星终于成为全球最大芯片制造商，结束英特尔25年霸主地位。

三星是那种对手，虽然知道很厉害，但真正等到它清晰地出现在雷达屏幕上时，却已经没有什么太好的办法。

曾经有评论人士称三星可以将日本、台湾地区的电子业者作为三星的“水库”：当供应链产能紧缩，三星放单吸量，狙击其他终端品牌对手，而当行业产能过剩时，三星则“开闸泄洪”，只收自家订单，将其他关键零组件业者抛于水深火热中。

在2008年，面板工业出货急缩，三星电视业务更多采购自家出产的面板，抛弃了台湾的面板业者，任由其自行挣扎;当2009年时，三星又突然向台湾面板业抛出大笔订单吸货，使得中国大陆整机厂商陷于面板缺货窘境。而最近的一个案例可能来自于华为手机的“闪存门”事件。虽然没有挑明，但华为在供应链上受制于三星的现状在很长一段时间都难以改善。

比起其他欧美厂商，三星快速的脚步也让对手常常猝不及防。

三星的学习、进步能力非常强，凭借庞大布局，接触各类外部合作者。以逻辑芯片领域为例，过去在很多领域，三星一直采取“中低端采用外部芯片，高端芯片自己做”的策略，而在和外部芯片供应商合作的基础上不断向外部供应商学习，在具备了多核技术产品和IP后才选择进入，随后进行大笔投资。

“从战略来上讲，这几年三星很成功，那就是先做周边的标准产品，比如存储器芯片，比如面板等等，因为这些都需要规模，拼的是金钱，拼的持续投资。”芯片行业资深专家顾文军此前对第一财经记者表示，这是战术对一个后进入的高科技公司来讲，是非常正确的。三星可以通过并购，购买IP等多种方式，通过自己的持续发展，尤其是在产业低潮的时候加大投资。

这种方式的好处在于，由于供应链掌握在自己身上，无论是成本还是产品周期都处于可控的范围内。以手机领域为例，三星不仅仅自己制造手机，还会设计制造手机芯片、内存、闪存、屏幕甚至手机外壳，尤其是CPU、屏幕和闪存这样的核心技术都有自己的设计生产技术，但价格上却比国内厂商还便宜。

“从零做起，但持之以恒，终于拖垮了竞争对手，并且通过对存储芯片和面板以及Foundry和逻辑芯片的努力 逐渐掌控了整个电子产业链。”顾文军对记者说。

但也有分析师认为英特尔不会将自己第一的位置“送出去”太久，而三星所面临的挑战更不可能只有英特尔一家。

Gartner研究副总裁盛陵海则对记者表示：由于内存芯片价格的提高而导致PC和智能手机厂商需要付出更高的成本，这将会进一步加大中国政府对半导体产业投资的决心。Gartner预测在2020年前，来自中国的存储器芯片将会有机会进入目前韩国、日本和美国企业独占的市场，并掀起新的竞争。

近期最新的消息是，日本东芝公司已就出售其内存芯片业务重启与富士康的谈判，这使得日本政府牵头的集团不再作为优先考虑对象。据悉，东芝的NAND闪存芯片应用广泛，是智能手机、电脑、服务器等电子设备的重要部件。

而三星自身的问题是，芯片行业始终是一个投资规模较大的行业，多个产业布局也许从一定意义上也会分食三星的精力，而在市场风向快速切换的半导体行业，投资也可能意味着颗粒无收。

不过，目前来看，三星依然对外展现除了“高调出击”的姿态。

前几个月，三星高管表示希望把芯片代工业务的市场份额从目前的7.9%提高到25%，这意味着它将从当前芯片代工老大台积电口里抢走部分市场，目前后者占有50.6%的市场份额。以至于台积电董事长张忠谋要用“700磅大猩猩”来形容三星的实力。

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