半导体零部件精密加工,半导体产业国产替代新机会的企业加速发展
04-12-2024
  半导体零部件精密加工,半导体产业国产替代新机会的企业加速发展
  随着科技的飞速发展,半导体产业已成为现代电子信息产业的核心。在这一领域,半导体零部件的精密加工技术更是决定产品质量与性能的关键因素。近年来,我国半导体精密加工产业迎来了国产替代的新机遇,不仅为产业发展注入了新的活力,也为我国在全球半导体市场的地位提升提供了有力支撑。
  一、半导体零部件精密加工产业的重要性
  半导体零部件是构成半导体器件的基础,其加工精度和质量直接关系到整个半导体产品的性能。精密加工技术涵盖了微纳加工、超精密研磨、抛光等多个环节,对加工设备、工艺和材料都有着极高的要求。因此,拥有先进的精密加工技术,对于提升我国半导体产业的国际竞争力具有重要意义。
  二、国产替代新机遇的崛起
  随着全球半导体市场的格局变化,以及我国半导体产业的快速发展,国产替代已成为不可逆转的趋势。在半导体零部件精密加工领域,国内企业通过技术创新和产业升级,不断提升自身实力,逐步打破了国外技术垄断,为我国半导体产业的发展赢得了更多的话语权。
  三、国产替代带来的挑战与机遇
  国产替代虽然带来了新的发展机遇,但同时也面临着诸多挑战。技术上的差距、市场认知的不足、国际竞争的压力等,都是国内企业需要面对的问题。然而,正是这些挑战,激发了国内企业的创新潜能,推动了产业技术的不断进步。通过加大研发投入、优化产业结构、拓展应用领域等措施,国内企业有望在半导体零部件精密加工领域实现更大规模的国产替代。
  四、未来展望
  展望未来,随着国内半导体精密加工技术的不断突破和市场需求的持续增长,我国半导体零部件精密加工产业将迎来更加广阔的发展空间。同时,随着国产替代的深入推进,国内企业将有更多机会参与到全球半导体市场的竞争中,为推动我国半导体产业的全面升级提供有力支撑。
  在半导体零部件精密加工产业中,国产替代新机遇的崛起不仅为国内企业提供了宝贵的发展机会,也为我国在全球半导体市场的地位提升打下了坚实基础。我们有理由相信,在不远的将来,我国半导体精密加工产业将在国际舞台上展现出更加耀眼的光芒。
  半导体零部件是半导体设备实现其核心工艺功能的基础,是半导体产业发展的基石之一,是典型的“卡脖子”领域。半导体零部件细分市场多,单一市场规模小、技术壁垒高、产业人才稀缺,全球主要供应商集中在欧美日企业,不利于我国半导体产业的供应链安全和产业发展。
  近年来随着下游我国国产半导体设备实现突破,各类设备国产化率不断提高,设备产量的持续提升带动上游国产零部件行业的发展,带来投资机会。
  01
  基本概念
  半导体零部件是半导体设备的核心,设备性能由零部件决定。
  半导体零部件是指在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了半导体设备技术要求的零部件,是半导体设备的基础和核心,直接决定着设备的可靠性和稳定性。半导体设备厂商的成本构成中,80%-90%为直接材料,这其中绝大多数为零部件。半导体设备企业的生产过程主要为组装生产,真正核心的技术工艺要求需要以精密零部件作为载体来实现。因此,半导体设备零部件对于半导体设备能否实现性能指标非常关键。
  按照商业模式分类,半导体零部件可以分为精密机加件和通用外购件。精密机加件由半导体设备公司自行设计,委外加工生产。这种合作模式下,真正核心的技术掌握在设备厂商手中,生产企业创造的附加值有限,且限制了拓展客户的空间。通用外购件是半导体设备企业和下游晶圆厂认可的通用型、标准化零部件,可用于不同设备公司的不同设备,也会被用作产线上的备用耗材。这种零部件企业自身掌握核心技术,产品迭代能够推动产业进步。从投资角度,应当聚焦生产通用外购件的企业。
  对于通用外购件模式的零部件,按照材料和功能可以分为十二大类。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、运动部件、电控部件以及其他部件。不同细分领域的难点差异很大,例如,石墨件难点在于表面处理的工艺和洁净度控制,精密加工能力;密封件难点在于材料性质、加工形状等等。
  资料来源:《半导体零部件产业现状及对我国发展的建议》(朱晶),华福证券研究所
  半导体设备通常由大量不同品类的零部件组成。以光刻机为例,最先进的光刻机需要使用超过10万个零部件。结构相对简单的化学气相沉积CVD系统,也需要包括真空系统、气体传输系统、能量系统、工艺自动控制系统等一系列部件系统组成。因此,对于零部件企业而言,必须拓展不同领域下游客户应用,才能实现业绩增长。上游零部件和下游设备“多对多”的产业链关系,导致了半导体零部件行业市场碎片化的特点,单一产品的市场空间小,只能满足少量企业生存。因此,半导体零部件行业企业的后期发展大多需要通过并购整合构建多品类的产品线,才能支持企业不断成长。
  除市场空间的制约外,半导体零部件技术要求高、不同品类技术差异大也成为行业的进入门槛。由于半导体零部件应用于精密的半导体制造,所以相较其他行业的基础零部件,其尖端技术密集的特性尤其明显,有着精度高、批量小、多品种、尺寸特殊、工艺复杂、要求极为苛刻等特点。另外,不同类型零部件的关键技术要求差异巨大,单一企业很难同时掌握多种关键技术。以晶圆厂采购零部件中金额占比超过10%的石英件、射频电源、各种泵为例:石英件需要企业长期工艺参数经验积累;射频电源需企业在机电技术上实现突破,并针对客户需求进行专项开发;泵类考验企业在精密加工和精密控制上的能力。
  半导体零部件企业生产过程往往需要兼顾强度、应变、抗腐蚀、电子特性、电磁特性、材料纯度等复合功能要求,具有技术密集、交叉学科的特点。这种跨学科交叉融合的特点,形成了对产业人才的高要求。半导体零部件的研发设计、制造和应用涉及到材料、机械、物理、电子、精密仪器等跨学科、多学科的交叉融合,因此对于复合型人才有很大需求。能否找到满足产业需求的相关人才,成为半导体零部件企业发展的一大挑战。
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  产业视角
  半导体设备的不断升级是推进半导体制程前进的关键,带动上游半导体零部件产业持续增长。
  半导体设备是半导体产业技术进步的源泉。半导体行业遵循“一代技术、一代工艺、一代设备”的产业规律,半导体设备是使半导体行业延续“摩尔定律”的瓶颈和关键。从半导体制造产业视角看,半导体设备占半导体下游制造投资的大头,占比达到70-80%。根据SEMI统计,2022年全球半导体设备市场规模约1175.7亿美元。根据全球半导体设备厂商公开披露信息,半导体设备公司毛利率一般在40%-45%左右,按成本中约80%为零部件估计,全球半导体零部件市场规模达到500亿美元以上。
  半导体零部件决定半导体设备供应链的稳定性和供应链安全。半导体零部件在产业链中的直接客户为设备厂商、晶圆厂或IDM客户。在景气上行阶段,零部件的短缺往往制约着设备厂商能否按时交货。TrendForce数据显示,2022年上半年,半导体设备交期面临延长至18-30个月不等的困境,究其原因,零部件的短缺是重要痛点。
  海外为主的供应链叠加美国政策风险影响我国半导体产业安全,国产替代势在必行。全球半导体零部件市场被欧美日企业主导。据VLSI数据,全球半导体零部件供应商CR10长期稳定于50%,国内半导体零部件企业尚无参与全球市场竞争的能力,欧美日厂商合计占据海外份额的90%以上。这种供应格局也限制了中国半导体设备企业的发展。从海外采购的关键零部件设备受采购限制、备货周期、歧视性政策等影响,国内半导体设备企业发展慢。2022年10月7日,美国商务部产业安全局(BIS)宣布了一系列在《出口管理条例》下针对中国的出口管制新规,BIS这项新的半导体出口限制政策涉及到对中国的先进计算、半导体先进制造进行出口管制;具体要限制美国的半导体设备在国内应用到16/14nm及以下工艺节点(非平面架构)的逻辑电路制造、128层及以上的3D NAND工艺制造、18nm及以下的DRAM工艺制造;对中国超级计算机或半导体开发或生产最终用途的项目进行限制;限制美国公民支持中国半导体制造或者研发。此次美国商务部产业安全局新规明确对半导体先进制程设备、半导体设备零部件进行出口限制,将影响我国下游先进半导体芯片的生产制造产业的发展,因此全力扶持我国自主可控的半导体设备产业及一个安全可靠的供应链体系势在必行。
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  市场分析
  中国半导体零部件产业的发展与下游半导体设备发展息息相关。在过去,半导体设备基本依赖进口的情况下,海外设备厂商有自己的配套零部件供应商,国内企业技术和产业经验差距大,难以实现商业突破。没有上游产业基础的情况下,国内设备企业也难以做到媲美进口产品的性能,国产设备也迟迟无法实现突破。
  中美之间贸易和科技竞争改变了半导体产业发展的格局。在美国收紧对我国芯片产业链核心设备和技术出口的影响下,中国半导体设备企业与国内晶圆厂共同努力,在国内使用的半导体设备国产化率快速提升。
  零部件的生产需要一定的采购规模的支撑,因此下游设备产量的逐步扩大对上游发展至关重要。在清洗、CMP、热处理等部分领域,国产化率超过30%,国产企业已经实现立足,并形成了一定的产量规模。在刻蚀、薄膜沉积等市场较大的设备领域,国产龙头公司实现了客户验证的突破,随着产量提升逐步带动上游零部件产业的发展。
  资料来源:SEMI,中商产业研究院,国金证券研究所
  国产半导体零部件国产化刚刚起步。当前在如石英件、喷淋头、泵等部分领域国产自给率达到了10%以上,实现了一定程度的国产替代突破,而在一些更细分的领域,如阀门、电控等领域,国产化率仍低于1%。国产化率未实现提升的根源在于国产半导体设备产业仍处于发展初期,设备企业关注点在于工艺参数的提升,替换关键零部件可能带来工艺参数的不稳定和客户投诉风险,因此设备企业在供应链上趋于保守,对海外成熟零部件供应链依赖度较高。但随着美国BIS新规的影响,国产设备企业已经意识到海外供应链的固有风险和脆弱性,正在进一步加强对国产半导体零部件供应商的扶持,加速零部件产品验证进度,尽早实现全国产化零部件的半导体设备的生产。
  资料来源:芯谋研究,安信证券研究中心
  从国产优势产业升级到半导体级产品,是零部件重要成长路径。半导体产品的生产过程与泛半导体领域具有共性,所需要的设备和零部件也具有一定的通用性。在光伏电池和显示面板领域,也需要使用大量的类似零部件,只是对产品的精度和性能要求要低于半导体集成电路领域。近年来光伏和面板行业已逐步发展为我国的优势产业,并带动上游精密制造业和零部件产业的发展。相关产业的企业在现有技术和产量的基础上,向更高端的半导体领域升级。
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  投资机会和未来展望
  中国半导体产业结构的深刻变化,特别是供给端的变化是半导体零部件行业投资最核心的逻辑。零部件产业细分市场众多,把握投资节奏非常重要,一定要伴随下游设备国产化的推进节奏,聚焦“卡脖子”的细分领域进行投资。
  制造业产业的发展进步,就是在已经成熟的科学原理基础上,经过技术与工艺上持续的微创新优化,并将这些优化经验成果通过工程学的方式固化为生产线与供应链的过程。这个过程既需要产业工人与高级工程师的庞大规模的人才体系,还需要上下游产业品类完整、快速响应的供应链网络作为支撑。半导体零部件产业是中国发展成为全球最大半导体制造基地的供应链基础,支持中国半导体零部件产业发展,具有重要的战略意义。