作为半导体产业的发动机，半导体设备是半导体技术迭代的基石。大型制造业的发展都需要其产业设备的发展推动，半导体产业也是如此。踏着晶体管集成度约18个月翻番的摩尔定律旋律。半导体工艺从上世纪70-80年代的3-10微米，发展至目前最先进的7nm制程，设备的进步起着至关重要的基石作用。
集成电路制造工艺复杂，所需设备种类广泛，设备精密度要求高。集成电路的制作是将在EDA软件上设计好电路图制作成掩模(Mask)，然后通过众多复杂的工艺，像搭积木一般，一层一层构建在硅晶圆之上，形成裸芯片，然后进行封装测试，成为成品。整个制造流程大约涉及到300-400道工序，半导体材料、设备和洁净工程等上游产业链作为重要支撑。
2、在新一轮科技创新推动下，半导体设备产业迎来加速增长
2000年以来全球设备市场发展趋势回顾：
PC电脑联网时代(2000-2009)：全球顶尖芯片制程能力在100~38nm，半导体制程设备行业的市场规模位于 200~300 亿美元/年的平均水平。
智能手机移动互联网时代(2010-2017): 全球顶尖芯片制程能力在32~16nm，半导体制程设备行业的市场规模上升到 350~400 亿美元/年的平均线上。
5G、人工智能和物联网时代开启(2018-2025)：全球顶尖芯片制程能力达到5~10nm，半导体制程设备的市场规模有望增加到 600~650 亿美元/年及以上的数量级。
Semi 预计，2019-2021 年设备市场销售规模可达 576/608/668 亿美元，随着 5G 推动半导体设备行业规模将创历史新高，中国地区半导体设备销售市场呈现较快增长。
3、工艺制程世代升级催化新一代半导体制程设备，投资规模逐级提升
先进制程对设备需求显现日益加速增长。半导体技术制程随着摩尔定律的节奏而进步，每更新一代工艺制程，则需更新一代更为先进的制程设备。以台积电为例，每个节点的投资额迅速攀升，其中 16nm制程 1万片/月产能投资 15亿美元，7nm制 程 1万片/月产能投资估计 30亿美元，5nm制程1万片/月产能投资估计 50亿美元，而3nm 则预估需要100亿美元。
4、拆分细分半导体设备投资占比，光刻、沉积、刻蚀和清洗等投资占比较高
根据SEMI历史数据，按照产业链上下游来看晶圆制造及处理设备类投资金额最大，占总设备投资的81%；封测环节设备投资约占总设备投资的15%，晶圆制造及处理设备为半导体行业中固定资产的核心。
晶圆制造设备投资中主要分为光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散\离子注入设备、湿法设备、过程检测等六大类设备，其中光刻、刻蚀和薄膜沉积设备等占比较高，光刻机约占总体设备销售额的30%，刻蚀约占20%，薄膜沉积设备约占25%(PVD 15%、CVD 10%)。
2、全球半导体设备市场集中度较高， 主要设备龙头CR4达57%
主要核心设备领域仍然海外厂商主导，2018年全球半导体设备厂商CR4达到57%，CR10 达到78%，市场集中度相对较高。国内设备厂家在单晶炉、刻蚀、沉积、划片、减薄等环节实现逐步突破，多个中高端产业链环节依赖国外进口。
光刻机市场规模约160亿美元，3大龙头拥有95%市场。国外EUV光刻机龙头为 ASML、尼康、佳能等，ASML为龙头已能够实现前道5nm光刻。上海微电子是国内顶尖的光刻机制造商，公司封装光刻机国内市占率80%，全球40%，光刻机实现90nm制程，并有望延伸至65nm和45nm，公司承担多个国家重大科技专项及02专项任务。
刻蚀设备市场规模约115亿美金，海外前3大供应商拥有94%市场份额在半导体制造中有两种基本的刻蚀工艺：湿法腐蚀和干法刻蚀，目前全球主流刻蚀工艺为干法刻蚀。
在湿法刻蚀中，液体化学试剂以化学方式去除硅片表面的材料。湿法腐蚀一般只是用在尺寸较大的情况下（大于3微米）。干法刻蚀是把硅片表面曝露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应，从而去掉曝露的表面材料。
刻蚀也可以根据被刻蚀的材料类型来分类，主要分成三种：金属刻蚀、介质刻蚀、和硅刻蚀，其中介质刻蚀和硅刻蚀为主流。
目前全球硅基刻蚀主要厂商为 Lam(泛林集团) 和 AMAT(应用材料)，两者拥有97%的市场份额，介质刻蚀主要厂商为 TEL(东京电子) 和 Lam(泛林集团)，拥有97%的市场份额。中微半导体是唯一打入台积电7nm制程的中国设备商，北方华创的8英寸等离子蚀刻机进入中芯国际，封装环节刻蚀机基本实现国产化，国产化率近90%。
薄膜设备(气象沉积) 市场规模约145亿美金。CVD 主要厂商为日立、Lam(泛林集团)、TEL(东京电子)、AMAT(应用材料) 等占据超70%的市场。PVD 被AMAT(应用材料)、Evatec、Ulvac占据90%市场份额。国内厂商北方华创实现28nm PVD设备的突破，封装设备国产PVD市占率接近70%。CVD中的MOCVD是目前中微半导体已取得重要突破，目前已有20%的国产化率。
显影设备：全球核心供应商为TEL(东京电子) ，目前国内沈阳芯源有中低端产品。
离子注入机：AMAT(应用材料) 拥有约70%以上的市场，Axcelis Technologies拥有18%市场份额，前三家包揽97%市场份额。目前国内只有凯世通和中科信有离子注入机的研发生产能力，17年凯世通已经销售太阳能离子注入机15台。
清洗设备：主要设备厂商SCREEN、东京电子、LAM合计占比88%，目前国内的盛美半导体的SAPS产品已经进入一流半导体制造商产线。北方华创整合Akrion后提供单片清洗和槽式清洗设备，已经进入中芯国际产线。至纯科技已经取得湿法清洗设备的批量订单，未来五年超过200台的订单。
CMP(化学机械抛光)：AMAT(应用材料) 拥有70%市场份额。
Ebara拥有26%市场份额热处理：主要厂商有AMAT(应用材料)、日立国际电气、TEL(东京电子)。
去胶设备：主要厂商有 PSK、Lam、日立高科技、屹唐半导体。
划片/减薄机：日本 DISCO 绝对垄断。
量测设备：主要包括自动检测设备（ATE）、分选机、探针台等。
前端检测设备占率:前三甲厂商科磊(KLA)市占率50%、应用材料市占率12%、日立高科技市占率10%，这三者累积市占率72%。
后道测试设备厂商:包括美国泰瑞达、日本爱德万占全球份额64%分。
选机厂厂商:包括科林、爱德万、爱普生等市占率高达70%。
探针台:基本由东京精密、东京电子、SEMES垄断。
国内厂商长川科技测试设备主要在中低端市场，主要在数模混合测试机和功率测试机。其他包括上海睿励、中科飞测、上海精测半导体等。
回看中国改革开放的40多年，中国制造业的崛起离不开装备设备行业的国产化。国外技术绝不轻易交出标志技术及生产能力制高点的装备技术，而没有优秀的设备装备就像砍柴没有镰刀，发展及生产效率必然大打折扣。因此半导体设备国产化是中国半导体产业振兴的起点。
近年来中国晶圆厂建设进度加快，根据芯思想研究院数据显示，新建的20家FAB中，19年上半年有2家在建厂完毕逐步投产，12家在建，4家在规划中或新增规划，2家处于停摆状态。根据上述数据测算，总计将投入约1177亿人民币，若按65%~70%为设备投资，则有约需760亿~830亿增量设备需求。
如果按各项目如期推进，则预计到2020~2021年，中国大陆晶圆厂装机产能将达到每月400 万晶圆片/月(约当8吋)，过去5年产能复合成长率(CAGR)达12%，成长速度远高过所有其他地区，对设备需求量将每年拉动近千亿市场需求。
根据SEMI数据预估，未来中国区域显现更为显著的半导体设备销售增长潜力。预计2020~2021增速可达10%~16%，快于全球平均6~10%增速，中国区域迎来国产设备增长的大好时机，年市场规模可达130~160亿美金。
2、中国国产替代走上核心战略，龙头公司市场空间有10倍以上
半导体设备无论是产业安全自主可控需求外，也符合产业发展根本规律。只有在设备上拥有核心技术升级与迭代能力，才能真正实现半导体制造上实现超越，国产化率是当务之急，也势不可挡。
中国设备产业未来10年，第一步将迎接中国半导体产业对设备投资需求成倍的增长，同时目标将国产化率从平均5%~10%，提升到70%~80%以上甚至更高；第二步中国设备技术能力与国际厂商同台竞技之后，实现打开国门走向世界，从追赶到超越的升华。
从长江存储采购，看国内设备供应商进展情况。在近年来来的国产设备替代中，国内需求成为非常重要的推动力，我们下文列举了，长江存储对国内设备商的采购情况。
3、全球主要半导体龙头公司及半导体设备龙头公司梳理
全球排名前50的半导体公司，目前总市值达2.08万亿美元，2018财年总收入为4218亿美元，净利润1051亿美元，平均估值20倍，最新PE(TTM)中位数31倍。
国内外半导体设备龙头公司总市值4141亿美元，18财年总收入1233亿美元，净利润156亿美元，平均估值27倍，中位数PE(TTM) 25倍。
国际上半导体设备龙头公司如ASML、Applied Materials以及LAM等年收入在100亿美元-200亿美元左右，相比之下国内设备龙头公司如北方华创、中微公司等年收入在10亿美金以内，差距在10倍-20倍之间。国内半导体产业的逐步崛起，将给上游带来较大的市场需求，给上游设备龙头公司带来较大的成长空间。
● 中微公司：刻蚀设备+MOCVD领军企业
中微半导体在介质刻蚀设备、TSV 硅通孔刻蚀设备以及 MOCVD 设备三大细分领域国内领先。2017 年底，作为 5 家刻蚀设备供应商之一，中微被台积电纳入 7nm 制程设备采购名单，2018 年底其自主研发的 5nm 等离子刻蚀机经台积电验证通过。
中微公司在介质刻蚀领域内取得本体存储厂商的第二大介质刻蚀设备供应商地位，2017年8月-2018年4月、2018年6月-2019年7月的两个时间段内，中微半导体分别中标长江存储订单5台、21台刻蚀设备，所占份额依次是10%、30%。而过去3年，长江存储与华虹系共采购中微 CCP 刻蚀设备 17/18/19 订单金额分别约为 3/4/6亿元，增长趋势显著。
此外公司已入股量测设备供应商睿励（上海）科学仪器，持股国内CVD供应商沈阳拓荆，成为除光刻光、离子注入机之外的关键工艺设备平台。
● 北方华创：半导体平台型设备企业
公司现有核心半导体设备已涵盖，物理气相沉积、刻蚀、清洗和立式炉等，覆盖相对全面；伴随12英寸90-28nm节点之后，导入量产16/14nm设备，积极推进7/5nm设备研发。
根据公开信息显示，公司已累计获得长江存储至少56台工艺设备订单，包括PVD、刻蚀、清洗、退火、氧化炉、LPCVD等多类产品。（1）PVD：6台订单，包括3台 Al pad PVD、3台Cu BS PVD。公司在长存对Al pad PVD设备采购中占比达100%， Cu BS PVD设备占比达21%，成功突破海外龙头应用材料等对PVD供应的垄断格局。（2）刻蚀：公司累计在3D NAND客户获得9台硅基刻蚀设备订单，包括8台硅槽刻蚀、1台多晶硅等离子蚀刻设备。其中，公司订单占长存硅槽刻蚀设备采购中占50%，多晶硅等离子蚀刻订单占比达10%，打破全球硅基刻蚀市场被Lam Research等垄断格局。（3）热处理设备：累计中标39台热处理设备订单，占热处理总采购数量的35%，仅次于第一供应商TEL。但从2019年下半年至今的热处理采购数据看，北方华创的份额已达58%，高于上一轮41%的份额。
未来2-3年随着国内半导体制造产线大量投产，以及终端客户对半导体供应链的重塑，对国产半导体设备需求量进一步加大。公司近年通过高研发投入、核心人员激励、国际人才引进多战略布局举措，公司有望实现前道设备持续高速增长。
● 长川科技：数字测试机和分选平台领先企业
长川科技，专注于集成电路测试设备的研发、生产和销售。公司作为本土半导体测试设备领军企业，自主研发实现数字测试机和探针台国产化突破。公司产品精度、速度和稳定性在国内设备中已达到一流水平，已在国内许多封装测试工厂和设计公司批量使用，得到客户的广泛好评。2019年公司收购STI，整合海内外客户群资源禀赋，并基于STI核心技术为公司核心产品升级提供有力支撑。
● 精测电子：国产面板检测设备领先企业
公司成立于2006年，以模组检测设备起家，2013年通过收购台湾光达和宏濑光电，产品拓展至AOI、OLED检测等领域，是国内面板检测设备领域覆盖最全的公司之一。
随着国内面板厂崛起，以京东方和华星光电为代表等国内面板厂大幅扩产，带动对公司产品需求增长。公司未来将充分发挥本土市场优势与核心研发能力，有望对标全球检测设备龙头科磊。
此外公司产品在长江存储也有突破，根据中国国际招标网，1月17日控股子公司上海精测半导体技术中标长江存储的3台集成式膜厚光学关键尺寸量测仪，在长江存储招标中的膜厚设备份额为4%， 2019年12月24日，子公司武汉精鸿电子技术有限公司中标长江存储的5台产品级高温老化测试机。
● 联得装备：国内平板显示模组设备领先企业
联得为国内模组设备领域领先企业，专注于显示面板模组绑定贴合设备的开发，与GIS，京东方，华星光电等国内、国际一流客户一起成长。随着5G商用进程的加快叠加OLED产线持续建设，下游行业对平板显示生产设备需求的增加将促进公司盈利能力提升。
● 万业企业：从房地产业务转型半导体装备领域
万业企业以房地产业务起家，近年来公司积极谋求业务转型。2018年8月公司在大基金支持下，完成收购凯世通51%股权。2018年一季度末，大基金持有万业企业7%的股权，成为公司第三大股东。
凯世通主要产品为光伏离子注入机，拥有iPV-3000、iPV-2000和IonSolar等核心产品系列。离子注入机在光伏和IC制造产业链中都属于重要设备，全球IC离子注入设备市场规模约20亿美元，并随着芯片制程升级市场不断扩容。
● 晶盛机电：晶体硅生产设备龙头企业
晶盛机电为晶体硅生长设备龙头企业，公司先后开发出拥有完全自主知识产权的直拉式全自动晶体生长炉、铸锭多晶炉产品，并且实现可拉制12英寸的半导体级单晶设备量产，突破国内空白打破海外垄断。
公司持续以单晶炉为核心不断延伸至相关半导体设备领域。目前公司半导体的客户包括中环领先、有研半导体、郑州合晶、浙江金瑞泓等，且公司目前在手订单充裕，截至2019年9月30日，公司在手未完成订单约25.58亿元，涉及半导体设备约5.34亿元。随着国内半导体硅片厂建设持续如火如荼，硅片制造相关国产设备替代空间巨大，半导体硅片设备将成为公司未来重要增长点。
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