半导体零部件行业深度报告：领航国产替代浪潮

（报告出品：华福证券）

第一部分：半导体设备及其核心组件

集成电路制造工艺及设备

半导体设备主要应用于集成电路的制造和封测环节，可细分为晶圆制造设备（前道设备）和封装、测试设备（后道设备）。其中，前道设备主要有光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、CMP设备、清洗机、前道检测设备和氧化退火设备，后道设备主要分为测试设备和封装设备。前道设备用于晶圆制造过程，覆盖从光片到晶圆的成百上千道工序，直接决定了芯片制造工艺的质量。

从晶圆制造厂资本开支上看，根据Gartner统计数据，集成电路制造设备投资一般占集成电路制造领域资本性支出的70%-80%，且随着工艺制程的提升，设备投资占比也将相应提高。在设备投资中，芯片制造和封装测试投资额占比分别为78%-80%、18%-20%。根据Gartner、Utmel数据显示，典型的集成电路制造产线设备投资中，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入设备、测试设备、清洗设备等投资额占比较高，是集成电路制造设备投资中的最主要部分。

核心半导体设备及其结构组件

离子注入机：离子注入设备是将掺杂剂材料射入晶圆表面的设备，该步骤的主要目的是形成PN结，PN 结是晶体管工作的基本结构。离子注入机系统：主要包含气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和射线系统。其中，射线系统为最重要子系统，由离子源、磁分析器、加速管或减速管、聚焦和扫描系统构成。

物理气相沉积(PVD)技术：PVD主要分为三类—真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。真空蒸发即在真空中加热材料直至达到充分蒸发压力，在衬底上形成薄膜。而溅射是等离子工艺，惰性气体离子加速冲向靶构成蒸汽柱，凝结在衬底上。相比之下溅射具有更高冲击能量。PVD系统结构 ：PVD的设备组成通常包括真空系统、水冷系统、气体输入系统、工控系统等多个部分。CVD系统结构 ：CVD 系统需要满足传输和控制气体、载气和稀释气体进入反应室、激发化学反应的能量源、排除和安全处理反应室的副产物废气、精确控制反应参数等。因此通常包括气体传输、真空、尾气处理等七个系统。

量测设备 ：量测设备应用于前道制程和先进封装的质量控制。检测指观测晶圆表面或电路结构中是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤等对芯片工艺性能具有不良影响的特征性结构缺陷；量测是指对被观测的晶圆电路上的物理特性做出的量化描述，如薄膜厚度。量测设备系统：量测设备分为光学和电子束技术路线，其中光学占主流。自动光学检测设备中主要包括机械运动平台、图像采集系统和上位机。扫描电子显微镜检测设备包括视觉采集、电子光学、真空、信号探测处理和显示四个系统。

第二部分：半导体零部件分类梳理及核心零部件详解

半导体零部件——半导体产业之基石

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。半导体零部件是支撑下游产业指数增长的关键。半导体精密零部件不仅是半导体设备制造环节中难度较大、技术含量较高的环节之一，也是国内半导体设备企业“卡脖子”的环节之一。半导体零部件作为半导体设备核心技术演进的关键，支撑着芯片制造行业和智能硬件终端，继而支撑整个现代电子信息产业。产值上，零部件年产值达上百亿美元，推动下游各环节产业规模呈现指数级增长趋势。供应链上承材料下启设备，供给短缺阻碍设备交付。半导体零部件在产业链中处于原材料与半导体设备之间，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。

半导体零部件分类口径一

按照半导体零部件服务对象来分，半导体核心零部件可以分为精密机加件和通用外购件。精密机加件：精密机加件通常由各个半导体设备公司的工程师自行设计，然后委外加工，通常只会用于自己公司的设备上。一般来说，精密机加件零部件国产化相对容易，但对其表面处理、精密机加工等工艺技术的要求较高。通用外购件：通用外购件是一些经过长时间验证，得到众多设备厂和制造厂广泛认可的通用零部件，更标准化，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。由于这类部件具备较强的通用性和一致性，并且需要得到设备、制造产线上的认证，因此国产化难度较高。

半导体零部件分类口径二

按照各类零部件在设备上的不同功能，可分为机械类、电气类、机电 一体类、仪器仪表类、气体/液体/真空系统类、光学类等。其中，机械 类、电气类、机电一体类、仪器仪表类零部件可应用于所有半导体设备，气体/液 体/真空系统类主要应用于薄膜沉积设备、刻蚀设备、化学机械抛光设备等，光学 类主要应用于光刻设备、量测设备等。机械类：在设备中起到构建整体框架、基础结构、晶圆反应环境和实现零部件 特殊功能的作用，保证反应良率，延长设备使用寿命。电气类：在设备中起到控制电力、信号、工艺反应制程的作用，核心模块为射 频电源，直接关系到腔体中的等离子体浓度、均匀度和稳定度。机电一体类：在设备中起到实现晶圆装载、传输、运动控制、温度控制的作用 ，部分产品包含机械类产品。仪器仪表类：在设备中起到控制和监控流量、压力、真空度、温度等数值的作 用，对响应速度、测量精度及稳定性要求极高。气体/液体/真空系统类：在设备中起到传输和控制特种气体、液体和保持真 空的作用，对真空度、抗腐蚀性等性能要求较高。光学类：在光学设备中起到控制和传输光源的作用，对光学性能要求极高，主 要应用于光刻设备和量测设备。

半导体零部件分类口径三及核心类别详解

按照半导体零部件的主要材料和使用功能来分，可以将其分为十二大类，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。

半导体零部件分类口径四及核心类别详解

GAS Box主要应用于易燃易爆气体与毒 性腐蚀性气体供应环节。与气架不同， 气柜具备密闭箱体与排风接口，同时拥 有自动切换和吹扫功能, 多用于较高危险 性的易燃易爆和有毒气体供应环节。  GAS BOX具有较高性能要求。由于GAS BOX用于高危险性特殊气体供应，气体 泄漏造成危险性大，产业对GAS BOX的 性能提出较高要求。高性能要求带来高技术标准与高行业门 槛。GAS BOX应具有高安全气密性、高 耐蚀性、高控制精度、小型化的特点， 这增大了GAS BOX的制造难度，提高了 行业门槛。

真空泵市场规模：根据华经产业研究院数据，2021年全球半导体真空泵的市场规模为179.7亿元，2022年全球半导体真空泵市场规模192.84亿元，同比增长7.3%，至此该行业规模连续三年实现正增长，增速分别为14.8%、14.4%、7.3%。真空泵市场格局：2021年全球半导体真空泵市场由海外厂商占据95%的市场份额，其中Atlas占据48.54%的市场份额；德国Pfeiffer公司占据12.74%的市场份额。国内厂商市场份额不到5%，目前汉钟精机、中科仪等国产厂商已取得突破，未来有较大的国产替代空间。

第三部分：市场空间广阔，局部高度垄断

AI/汽车/XR驱动需求回暖，行业有望触底回升

报告节选：

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