|自主设备与材料市场增长迅速，前途光明
晶圆代工行业的格局和趋势
（一）晶圆代工行业格局
1.全球晶圆代工行业格局
三是从产能节点来看占比较大的制程节点集中在180nm-28nm，5nm以下先进制程产能逐年上涨。据统计，2022年5nm以下先进制程产出332.6万片/年，较2021年上涨58.7%。其余各节点占比相对保持稳定，占比较大的制程节点集中在180nm~28nm区间，28nm节点产能2022年占比10%。
2.晶圆代工行业的市场趋势
图2:全球纯晶圆代工行业市场趋势（单位：十亿美元）
3.晶圆代工行业的技术趋势
一是以逻辑工艺演进为代表的先进工艺方向。目前已经演进到了3nm节点。据报道，2023年9月，苹果公司发布了全球首款3nm工艺生产的芯片A17Pro，未来几年，先进工艺仍将持续演进。
图3:晶圆制造工艺技术演进趋势
（二）中国大陆晶圆代工行业现状
1.内资晶圆代工行业现状
二是当前内资晶圆代工企业产能与中国半导体产业规模不匹配，有望通过提升技术和扩大产能进一步增加市场份额。据中国海关数据，2022年中国集成电路进口总金额为27,662亿元，出口总金额为10,254亿元，净进口总金额高达17,408亿元，约合2,504亿美元。参考世界半导体芯片贸易组织（WSTS）的统计数据，2022年全球半导体芯片营收为5,740亿美元，2022年中国集成电路净进口总金额占全球半导体芯片营收的43.6%，而中国大陆内资晶圆代工企业营收不足全球份额的10%，处于失衡状态。内资晶圆代工企业有望通过提升技术和扩大产能进一步增加市场份额。
2.中国大陆晶圆代工行业地域分布特点
中国大陆晶圆代工企业呈现东部地区强，中西部初步发展的态势。中国大陆晶圆代工企业主要分布在长三角、京津地区，北京、上海、江苏三省市晶圆（6/8/12英寸均折算为8英寸）实际产能占大陆总产能的61%，下图展示了各省（含直辖市）晶圆代工厂当前产能和规划产能情况。
图4:大陆主要省份晶圆代工产能情况（折算为8英寸晶圆）
（三）晶圆代工在集成电路产业链中的价值
1.晶圆代工在集成电路产业链中的地位
图5:集成电路产业链结构图
2.国内晶圆代工行业的产业机会
首先，晶圆代工是芯片产业基石，技术壁垒和附加值高，且发展依赖巨额资本开支。晶圆代工是芯片产业链中技术密集度和资本密集度最高的领域，是典型的重资产领域，发展依赖资本开支推动。2022年全球晶圆代工龙头台积电全球份额53%，净利率高达45%。预计2023年资本开支将达400亿美元，是大陆晶圆代工龙头中芯国际的8倍。
晶圆制造产业关键生态环节
（一）晶圆制造的关键环节
晶圆制造步骤繁多、工艺复杂，如28nm工艺节点，制程步骤超过1000步，同时使用多种化学试剂和特殊气体。但总体来说，生产工艺流程是使用硅抛光/外延大圆片，在清洗干净的表面，通过氧化或CVD的方法形成阻挡或隔离层薄膜，由光刻技术形成掺杂孔或接触孔，然后采用离子注入或扩散的方法掺杂形成器件PN结，最后由溅射镀膜的方法形成互联引线。
（二）晶圆制造原材料端
1.晶圆制造原材料行业概述
晶圆制造材料位于晶圆制造环节上游，是晶圆制造工艺迭代和技术进步的基石，且材料品类繁多。半导体材料贯穿半导体制造全流程，包括前道工艺的晶圆制造材料和后道工艺的封装材料，其中晶圆制造材料包括硅片、掩膜版、电子气体、光刻胶、CMP抛光材料、湿电子化学品、靶材等，约在占整个半导体材料成本的63%。
图6:半导体制造材料种类
从技术壁垒角度看，光刻胶、掩膜版工艺难度最高，一旦更换会涉及前后多道工序，是替代成本最高的环节；而电子特气、湿电子化学品具有较强标准化属性，一旦技术验证通过，有批量替代的可能。根据招商证券测算，目前我国湿电子化学品、抛光液国产替代率较高，分别达到35%和31.3%；抛光垫、电子特气、金属靶材国产化率分别为19.5%、17.9%、9.5%；而光刻胶国产替代率不足5%。
2.晶圆制造原材料行业特点及趋势
图7:晶圆制造材料成本占比
表1:中国大陆本土主要光刻胶厂商ArF光刻胶应用进展
三是我国晶圆制造材料行业有望借力产业链国产替代和本土晶圆厂逆周期扩产打开长期成长空间。根据SEMI统计，全球半导体材料市场规模以6.9%的CAGR从2017年的469亿美元增长至2023年的700亿美元。而中国半导体材料市场规模2023年有望增长至1024.34亿元，2017-2023年CAGR为11.80%，远高于全球市场增速。一方面，美国出口管制新规持续升级迫使我国半导体制造上游加速自主创新、推动高端半导体材料和设备自给。另一方面，大陆晶圆厂商逆周期扩产热情不减。根据SEMI统计，中国大陆晶圆厂（含外资）产能占全球半导体产能比例将由2021年的22.59%提升至25.70%，叠加美国对华先进制程制裁等因素，本土半导体设备和材料厂商有望获得更多验证资源和机会，有望率先实现先进节点工艺突破的半导体材料厂商将充分受益。
（三）晶圆制造设备端
1.晶圆制造设备行业概述
2.晶圆制造设备行业特点及趋势
一是中国大陆连续三年成为全球最大的半导体设备市场，中国设备公司仅占据国内市场份额的11%。根据SEMI提供的数据，全球半导体市场设备销售额从2012年的369.2亿美元增长至2022年的1076.5亿美元，CAGR达11.29%，其中中国大陆半导体设备销售额从2012年的24.9亿美元增长至2022年的282.7亿美元，CAGR为27.5%，增速远超世界平均水平。2020年到2022年中国大陆连续三年成为全球最大的半导体设备市场，而从中国大陆晶圆厂的采购情况来看，对于国产设备的采购额仅为11%，大部分半导体设备还是依赖进口。
二是全球主要晶圆制造设备厂商集中在欧美日地区，且各企业占据细分领域市场龙头。晶圆制造设备研发技术难度大、投入高、周期长，具备极高的门槛和壁垒。在全世界范围内，行业头部企业基本占据绝大部分市场份额。以美国、荷兰、日本为代表的前5强企业垄断了设备市场约70%的份额。
三是中国大陆主要晶圆制造设备公司营收保持快速增长，增长率普遍超过50%。根据各公司财报，2022年中国大陆九家主要晶圆制造设备厂商在中国大陆的半导体设备营收总计达到244.72亿元，相较2021年的152.17亿元，增长60.8%。从现阶段国内半导体设备厂商产品覆盖情况看，国产设备厂商正积极布局半导体设备市场。除光刻机外各大类半导体前道设备工艺均有覆盖，但很多细分领域国产设备还无法达到晶圆代工产线生产要求，像刻蚀及薄膜沉积的部分关键步骤，国产设备还无法覆盖。
五是在各细分赛道布局领先的国产设备厂商，有望率先卡位供应链优势位置。半导体设备市场细分品类较多，目前本土半导体设备产业仍处于成长早期，在各个细分赛道卡位并建立优势的设备厂商，有望在下游客户端抢占更优势的生态位（包括先发的研发验证机会、领先的供应份额以及积累更丰富的量产经验），从而在细分品类中建立起更高的竞争壁垒。
表2:主要晶圆制造设备供应商
总结显然目前材料和设备的自立自强还有很长的路要走，但相比前几年的空白状态已经有了巨大进步。而且随着国内代工规模快速扩张，自主设备与材料增长迅速，尤其主要设备公司年营收增长率超过50%，在这种发展速度下中国半导体设备与材料的前途是光明的。