2024年5月5日发(作者：暴风魔镜app最新版)

中微VS北方华创VS泛林半导体VS应用材料

半导体设备产业链深度梳理

从2020年下半年开始，半导体产能紧缺的问题就开始发酵，从手机

电源管理芯片→汽车芯片→存储芯片，挨个开始涨价，德国整车厂甚

至写联名信，向台积电要产能。

晶圆厂扩产能，核心就是要做设备采购。半导体设备行业，可分为六

大主要设备，按投资额占比由大到小，分别为：光刻机（30%）、刻

蚀机（20%）、镀膜设备（15%）、清洗设备（10%）、测量设备

（10%）、离子注入设备（5%）。本文，重点研究刻蚀设备。

刻蚀设备所在的半导体产业链，上中下游分别为：

上游——为设备和原材料供应商。国内设备代表公司有，刻蚀机：

中微公司、北方华创；镀膜设备：北方华创、芯微源；清洗设备：北

方华创、盛美股份、至纯科技；测量设备：长川科技、精测电子、华

峰测控；

中游——为晶圆制造厂。全球产能排名前五的晶圆厂依次是：三星

电子、台积电、美光科技、SK海力士、铠侠，其合计产能占全球晶

圆厂总产能的50%，是半导体设备的主要采购方；

下游——为半导体应用领域。主要分为：集成电路、光电子器件、

分立器件、传感器等四大类终端应用，其中，集成电路为主要应用终

端，占比为84%，其次为光电子器件，占比9%。

图：半导体产业链

来源：塔坚研究

对于这条产业链，有几个值得我们深入思考的问题：

1）半导体设备产业链，其长期增长驱动力是什么？短期受什么因

子扰动？

2）中微公司VS北方华创，它们的竞争力差异究竟在哪里？竞争

力的核心指标，到底该看什么？

（壹）

本报告，我们选取应用材料VS北方华创VS泛林半导体VS中微公

司VS盛美股份VS芯源微，作为刻蚀设备代表性公司进行对比。

从收入结构来看，五家公司均以半导体设备为主，但侧重点略有不同：

图：收入结构

来源：塔坚研究

单从收入规模维度：泛林半导体（1033.5亿元人民币）＞应用材料

（663.65亿元人民币）＞北方华创（40.58亿元）＞中微公司（19.47

亿元）＞盛美股份（7.56亿元）＞芯源微（2.12亿元）。其中：

北方华创VS中微公司——均以半导体设备为主，前者产品覆盖面

广，后者专注IC刻蚀设备。

北方华创——2019年收入40.58亿元，60%以上的收入来自泛半导

体设备，覆盖半导体IC、LED、光伏三大领域。其半导体设备产品众

多，包括刻蚀机、PVD、CVD、ALD、氧化/扩散炉、清洗机、外延

设备等。

中微公司——2019年收入19.47亿元，81%收入来自半导体设备，

其余为半导体设备配件。其以半导体IC刻蚀设备起家，由于单一半

导体产品周期波动大，而后拓展MOCVD设备（用于LED外延片生

长）。

应用材料VS泛林半导体——前者产品，基本覆盖晶圆制造过程中除

光刻机外的所有设备；后者以刻蚀设备为主。

应用材料（AMAT）——2019财年收入146.08亿美元，以泛半导

体设备为主（包括：芯片、光伏、LED），共有四大事业部门：半导

体设备（占比62%）、面板显示设备（11%）、服务（26%）、其

他（1%）。

泛林半导体（LRCX）——2019财年收入96.54亿美元，100%来

自半导体IC设备，未披露产品收入结构，根据其市占率，我们倒推

出其主营业务为刻蚀设备，占营收比重在50%以上，其余为半导体

清洗设备、薄膜沉积设备等。

芯源微VS盛美股份——两家刻蚀设备专用于先进封装（后道）。

盛美股份——产品以半导体清洗设备为主（占比84%），10.6%来

自半导体电镀设备，5.3%来自现金封装刻蚀设备（封装用湿法刻蚀，

晶圆制造用干法刻蚀，其中技术差异，详见我们之前在科技版报告库

中的“刻蚀设备”一篇，此处不详述）。

芯源微——产品以光刻工序中的涂胶显影设备为主（占比64%），

12.26%来自封装用湿法刻蚀设备，11%来自清洗机。

从半导体IC制造前道设备来看，应用材料、北方华创基本覆盖除光

刻机之外的所有前道设备；泛林半导体、中微主攻刻蚀设备。盛美以

清洗机为主，芯源微以涂胶设备为主，两家公司刻蚀设备主要用于后

段封测。

接下来，我们从2020年3季报数据，分别对比一下四家公司的增长

情况：

图：2020年三季度数据（单位：亿元人民币、%），

来源：塔坚研究

从增速来看，北方华创＞中微公司＞应用材料＞泛林半导体，盛美股

份还未上市，无三季度数据。

泛林半导体——其收入负增长是由于统计的财务年份差异导致

（2020财年三季报的报告期为2019/12/29-2020/03/29），2019

年为半导体周期低点，晶圆厂扩产需求较低。

单看2021财年1季报（报告期2020/6/30-2021/9/30），其营业

收入同比增长46.7%，净利润同比增长76.79%。其增长主要来自于

中国晶圆厂设备订单大幅增加，中国订单占比从27%提升至37%，

成为其设备收入的主要来源。

应用材料——截至2020年7月，营业收入约813.41亿元人民币，

同比增长15.29%，净利润161.72亿元人民币，同比增长23.9%。

其增长主要来自于中国、韩国晶圆厂的大规模扩产带来的设备采购需

求提升，分地域来看，中国占其收入比重提升至33%，为其主要收

入来源。

中微公司——刻蚀设备为业绩增长主要贡献，LED设备拉低增速。

2020年前三季度营业收入、净利润分别同比增长20.83%、

105.26%。其发布2020年业绩预告，预计2020年营业收入同比增

长16.8%，净利润同比增长同比增加133.34%到175.77%。

其中，刻蚀设备收入增长约58.5%，但MOCVD设备收入下降约

38.5%，刻蚀设备与MOCVD设备占比从2019年的48%/52%变

为2020年的70%/30%。整体来看，半导体设备成长性更强。

北方华创——光伏及半导体行业的双重景气度拉动其业绩增长。

2020年前三季度营业收入、净利润分别同比增长40.31%、48.86%。

3季度毛利率下降，主要由于光伏设备占比增高。

分业务来看，光伏及锂电设备增速居首（75%以上），其次是半导体

设备（28.77%），再次是电子元件（12.31%）。

由于泛林半导体报告期比其他公司早半年，我们将其季度增速前置调

整2个季度，能够发现，几家设备公司的季度增速存在一定规律性，

与半导体行业周期波动较为一致。

图：季度收入增速（单位：%）

来源：塔坚研究

（贰）

好，增长看完后，我们再来看回报对比：

从回报水平（ROIC）来看，泛林半导体＞应用材料＞盛美股份＞中

微公司＞北方华创。海外龙头回报水平基本在国内两大设备公司的

5-6倍。

图：回报数据（单位：%）

来源：塔坚研究

回报的差异，来自两方面：1）销售净利率；2）总资产周转率。

销售净利率——北方华创的净利率为9.17%，低于中微公司的

9.69%、芯源微的13.73%、盛美股份的17.83%、应用材料的

18.52%、阿斯麦的21.93%、泛林半导体的22.7%、科天半导体的

25.72%。

单看各家半导体芯片设备业务的毛利率，6家公司基本都在45%左

右（半导体设备行业基本毛利率），导致综合净利率有差异，主要来

自两方面：

1）半导体设备公司，除了芯片设备外，普遍存在部分泛半导体设备

拉低整体毛利率的情况，包括光伏、LED、面板设备等，毛利率基本

在35%左右。涉及以上设备业务的中微公司、北方华创，毛利率会

低于行业平均水平。

2）收入体量较小，但研发其实是刚性的，导致研发费用率波动较高，

如中微公司，研发费用率近年来持续提升，从5.8%上升至2020年

三季度的14%，海外半导体公司稳定在10%左右。

总资产周转率——北方华创的总资产周转率为0.34次，低于中微公

司的0.47次、应用材料的0.79次、泛林半导体的0.79次。总资产

周转率国内公司远低于海外同行，主要原因是存货周转率较低。

国内设备厂商会通过放宽设备使用验证期来吸引客户，导致其大量销

售设备在客户验证阶段，这类机器作为存货占比较高，拉低了周转率。

但是北方华创与应用材料相比，二者净利率水平和净资产收益率差距

较大，由于应用材料的总资产周转率几乎是北方华创的3倍，所

以二者的净资产收益率也有较大差距。

图：杜邦因素拆分（单位：%、次）

来源：塔坚研究

（叁）

半导体设备行业，增长驱动力主要来自于下游产能的扩张。其公式

可以表达为：

刻蚀设备市场规模=半导体设备市场规模*刻蚀设备占比；

核心因子一：全球半导体设备的市场规模。

2018年-2020年Q3，全球半导体设备市场规模分别为572.2亿美

元、503.1亿美元，同比增速为-5.4%、26%。中国大陆、中国台湾、

韩国地区成为全球半导体设备采购主力，分别占比27%、24%、24%，

合计占比达到75%，并且这一趋势还在加速。

从前三季度设备采购同比增速来看，中国、韩国同比增速达到50%、

57%，而北美、欧洲增速分别为-16%、-7%。从上述趋势来看，未

来东亚地区，是半导体设备的主要市场。

图：半导体设备市场规模

来源：WIND

半导体设备的销售规模，其核心驱动因素是晶圆加工厂的资本开支，

而晶圆加工厂的资本开支规划，有两个因素决定：

1）管理层对半导体行业周期景气度的判断；

2）产业转移带来的机会。

首先，半导体周期景气度，目前到了什么位置？

半导体当前出现紧缺严重，主要是供给与需求的不匹配导致。其传导

路径如下：供给减少、价格上升→利润率提升→加大资本开支→设备

采购额提升：

图：半导体周期传导图

来源：塔坚研究

需求端——回顾2020年，整个半导体需求端（除LED外）开始回

暖，全球半导体销量同比增长6.2%，需求增速排名前三的依次是，

存储芯片同比增长12.2%、传感器同比7.4%、逻辑电路6.5%。

图：半导体销售额同比增速

来源：WIND

半导体集成电路下游需求主要有四大类：消费电子、服务器、个人电

脑、汽车及工业。需求端景气度如下：

1）智能手机，中等景气。2020年全球共销售13.4亿部，同比下降

2.28%，5G手机销量3.26亿部，渗透率24%。注意，虽然智能手

机销量在下降，5G手机的硅含量相比4G增加35%，若按此计算，

智能手机对半导体需求为正向拉动。

2）服务器及PC，高景气。卫生事件导致在家办公及宅家游戏风潮，

拉动笔记本电脑及服务器需求增长，分别同比增加15%、3.8%。

3）汽车，高景气。全球共销售汽车7680万辆，同比下降15%，电

动车销量324万辆，同比增长50%。与智能手机情况相近，虽然汽

车销量在下降，但新能源车芯片用量是燃油车的3倍，电动化和智

能化带来的芯片用来大幅提升。

供给端——2019年全球半导体产业资本支出为946亿美元，同比

下降11.7%。2019年全球晶圆厂扩产并不积极，导致2020年半导

体行业整体产能出现下滑。

结合供需来看，问题来了——需求高景气，供给却没有恢复，因此，

半导体景气度上升有迹可循。那么，未来两年，管理层资本支出预算

是否会增加？

我们重点来看全球晶圆厂产能排名前8（合计占全球总产能60%以

上）的厂商：

1）中国台积电。2021年资本支出预计250亿美元至280亿美元，

同比增加38%-54%，其中80%用于3nm、5nm、7nm先进制程，

10%将投向特殊制程工艺，10%将投向先进封装等领域。

2）三星电子。2021年计划资本支出增加20%，金额约296亿美元，

其中68%用来投资存储芯片，32%用来逻辑芯片代工。预计到2021

年NAND增加月产能达7.3-8.5万片，DRAM增加3万片产能。

3）美光/海力士。美光2021年资本支出预计82亿美元，同比增加

10%至90亿美元，预计到2021年DRAM同比增长15%~19%，

NAND同比增长30%。海力士由于利润下滑，预计下修资本支出，

2021年投资主要用来技术升级。

4）铠侠（原东芝存储器）。存储器IC供应商以前是，计划扩大生产

规模，重点在3DNAND闪存。

5）英特尔/台联电/格芯（GlobalFoundry）。联电格芯均上修资

本支出，重点在先进制程扩产，英特尔资本支出与2020年相近，用

于突破先进制程，其3nm预计转单台积电。

结合以上信息，可以推断，半导体行业景气度已经位于较高水平，管

理层基本都采取了积极的扩产态度。从前五大厂商来看，未来1年

扩产重点在两方面：1）先进制程；2）3DNAND。

我们预计，2020年-2021年全球半导体设备投资额分别同比增长

23%、12%，预计从2022年开始，随着供应爬坡，景气度开始下降。

图：全球半导体设备投资额

来源：塔坚研究

具体来看国内半导体产业，由于国内晶圆厂的产能和资本支出规划主

要受到政策、产业转移的影响。我们分开测算。

根据广发证券，国内晶圆厂近三年建设带来的设备需求预计约为180

亿美元、264亿美元、353亿美元，增速分别为33.7%、47.0%、

33.6%。

短期内，晶圆厂扩张仍以存储芯片、低端制程逻辑芯片为主。在建项

目中，产能扩张幅度有大至下依次是：3DNAND＞DRAM＞逻辑芯

片。

其中，长江存储（以3DNAND为主）、合肥长鑫（3DNAND为

主）、中芯国际（低端制程为主）、紫光存储（3DNAND为主），

士兰微、华润微、中车时代等主要以功率半导体、传统制程为主。

图：国内已建已规划12英寸产能格局

来源：浙商证券

图：国内已建已规划8英寸产能格局

来源：浙商证券

综上，未来两年的设备支出，海外重点看先进制程、存储带来的设备

投入，国内重点存储芯片厂扩张带来的设备投入。

图：国内半导体市场规模测算

来源：塔坚研究

看完半导体设备整体投资额的增速后，我们再细分来看刻蚀设备。

（肆）

核心因子二：刻蚀设备占设备投资额比重。

一般情况下，新晶圆投建或老厂房的CAPEX，绝大部分是设备采购，

约占总投入的70-80%。其中，光刻（20%）＞刻蚀（20%）＞薄膜

沉积（15%）＞前道检测（10%）＞清洗（7%）。

根据上文结论，未来1-2年晶圆厂CAPEX重点在：

1）先进制程；

2）存储。

我们一一来分析。

先进制程方面，在EUV光刻机市场化前，由于DUV光刻机的光源

精度不足，想要继续提升制程，需要采用“多次曝光”技术，导致刻蚀

设备、薄膜沉积设备使用量大幅增加。

从具体数据来看，刻蚀设备在晶圆产线的价值占比，从2011年大约

13%上升到2017年的24%左右，而光刻机的价值占比从大约33%

下滑到21%左右，薄膜沉积（CVD）设备从11%提升至16%左右。

图：各类设备占晶圆厂价值占比

来源：华创证券

从半导体全行业维度来看，随着阿斯麦的EUV光刻机突破现有的技

术瓶颈后，对刻蚀设备的要求会有所下降，因此，理论上需求也会有

所下降，但需要注意的是，国产刻蚀设备的逻辑相反。

国内方面，受制于宏观情况，大陆晶圆厂较难采购EUV光刻机，因

此，逻辑芯片领域，对刻蚀设备的需求量仍较大。

国内刻蚀设备占比的提升的驱动，主要来自于存储制造，国内存储扩

产主要为NAND，其中3DNAND随着层数翻倍，导致刻蚀设备占

比存在向上的可能性。

在闪存制造工艺中，晶圆厂通过增加叠堆层数，来提升提高性能。从

2DNAND→3DNAND，再从32层3DNAND→64层→

128层过渡过程中，每增加一层，都需要增加刻蚀步骤。

根据东京电子，2DNAND刻蚀设备占设备成本比重为16%，而到

了3DNAND，刻蚀设备占比达到49%。

全球第二大NAND制造商KIOXIA（铠侠）指出：“3DNANDisetch

driven”，即3DNAND受刻蚀驱动。

来源：东京电子、国融证券

综上，全球刻蚀设备市场规模，未来五年从119亿美元增长至211

亿美元，五年复合增速12%，其中3DNAND刻蚀设备复合增速

18%，DRAM刻蚀设备复合增速12%，逻辑芯片刻蚀设备2%。

图：刻蚀设备市场规模

来源：塔坚研究

国内刻蚀设备市场规模，未来五年从25亿美元增长至66亿美元，

五年复合增速21%，其中存储刻蚀设备复合增速25%，逻辑设备增

速19%。

图：国内刻蚀设备市场规模

来源：塔坚研究

研究至此，我们可以发现，因此，国内刻蚀设备，远期总体增速能够

达到21%，其中，存储客户的增速更快，因此，在刻蚀设备中，得

存储客户者得天下。

（伍）

短期高频指标，我们分别采用DXI指数、NAND现货价格、半导体

设备出货量、下游景气度等多个维度进行追踪。

……………………

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