1、晶圆制造设备：晶圆制造设备包括单晶炉、切割机、滚圆机、截断机、研磨系统、倒角机、刻蚀机、抛光机、清洗设备、检测设备等，占设备投资总额约3%5%，其中单晶炉与抛光机价值构成占比居前。晶圆加工设备：晶圆加工设备包括光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散/离子注入设备、湿法设备、抛光设备、过程检测设备等。全球集成电路晶圆加工设备行业呈现典型的寡头垄断格局，行业前十大设备供应商市占率逾80%。光伏设备：持续受益降本增效带来的更新迭代需求。太阳能光伏设备包括硅棒/硅锭制造设备、硅片/硅晶圆制造设备、电池片制造设备、晶体硅电池组件制造设备、薄膜组件制造设备。2018年全球光伏设备市场规模为48亿美元。国内市场为5
2、2.05亿元。全球光伏设备龙头为梅耶博格，国内供应商具备全球竞争力，国产化率逾90%。硅料生产设备：硅片生产1GW产能对应设备投资额约22.5亿元，包括多晶铸锭炉、单晶炉、切断机、切方机、多线切割机、检测分选设备等。电池片生产设备：PERC电池片1GW产能对应设备投资额2.73亿元。PERC与BSF产线具备较高兼容性，额外增加背面钝化层沉积与激光开槽两道工序；N型电池未来占比有望稳步提升，将带动新一轮设备投资增长。组件生产设备：叠瓦组件设备1GW投资额约2亿元，串焊机为核心设备。一、硅应用产业链：重点关注集成电路与太阳能光伏应用领域1、硅定义：应用最为广泛的半导体材料硅为地壳第二大丰富元素，在
3、地壳中的含量约为27%，排名仅次于氧。20世纪60年代，以硅氧化与外延生长为前导的硅平面器件工艺形成从而带来硅集成电路的大发展。作为应用最为广泛的半导体材料，约99%的集成电路与约95%的太阳能电池由硅制造而成。从硅原料到硅片，主要工艺流程包括：提纯制成多晶硅区熔法/直拉法制成区熔单晶硅/直拉单晶硅硅片/抛光片外延片等。硅的同素异形体包括结晶形与无定形，其中，结晶形进一步分为单晶与多晶。熔融的单质硅凝固时硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，根据晶核晶面取向的相同与否，形成对应的单晶硅或多晶硅。多晶硅可用于制造单晶硅的原料。硅晶圆包括抛光片/退火片/外延片/节隔离片/绝缘体上硅片。其中：抛光片
4、用量最大，为其他硅片产品二次加工的基础材料。外延生长具有单晶薄膜的衬底晶片称为外延片。抛光片用氢气/氩气通过加热处理后结晶品质进一步提升称为退火片。绝缘体上硅指某绝缘衬底上再形成一层单晶硅薄膜或单晶硅薄膜被某绝缘层（如SiO2）从支撑的硅衬底中分开，即实现制造器件的薄膜材料与衬底材料完全分离。2、硅应用：电子级多晶硅应用于集成电路产业多晶硅材料根据纯度的不同，分为电子级多晶硅、太阳能电池级多晶硅、冶金级多晶硅。其中，电子级多晶硅的纯度要求为99.999999999%（11个9）、太阳能电池级多晶硅要求为99.9999%（6个9），划分电子级/太阳能级多晶硅与否的标准为硼与磷杂质的含量。电子级多
5、晶硅主要应用于芯片制造以及可控硅等。应用方面，冶金级多晶硅用于制取高纯多晶硅；太阳能电池级多晶硅应用于光伏产业，消耗量占多晶硅总量约95%以上；电子级多晶硅应用于集成电路产业，下游覆盖计算机、通信、汽车电子、物联网、消费电子等，为电子设备的核心构成。单晶硅生长方包括直拉法与区熔法。晶体生长指将多晶块转变为单晶，并给予正确的定向与适量的N型/P型掺杂。直拉法：单晶硅生长的主要方法。在直拉单晶炉内向盛有熔硅坩埚中引入籽晶作为非均匀晶核，然后控制热场将籽晶旋转并缓慢向上提拉，单晶在籽晶下按籽晶方向长大。区熔法：分为水平区熔与悬浮区熔，制备硅单晶主要采用悬浮区熔法。3、硅下游（1）集成电路产业链集成电
6、路设备与材料为集成电路产业链支撑产业。设备端看，芯片制造与封测各环节均需要用使用大量半导体专用设备，包括晶圆制造设备、封装设备、测试设备、其他前端设备等，其中，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备价值占比居前。半导体制造产业包括集成电路、分立器件、光电子器件、传感器四大类，其中，集成电路为半导体产业核心。根据全球半导体贸易统计组织的统计数据，2018年集成电路占总销售额比例为83.90%，半导体分立器件、光电子器件、传感器分别为5.14%、8.11%、2.85%。集成电路下游应用涉及PC、通信、医疗、物联网、信息安全、消费电子、新能源、汽车等多产业。根据IC Insights数据，2018年全球市场下
7、游构成主要为计算机、通讯、消费电子、汽车电子等，占比分别为36.6%、36.4%、11.0%、8.0%；预计至2023年，通讯将超越计算机成为集成电路第一大应用领域，占比约为35.7%。（2）太阳能光伏产业链光伏为多晶硅又一重要的应用行业。晶体硅太阳能光伏产业链由上游多晶硅原料采集加工；中游电池/电池组件制造；下游光伏电站系统集成运营构成。其中，上游涉及晶体硅原材料、硅棒、铸锭、硅片等；中游涉及电池片、封装、EVA胶膜、玻璃、背板、接线盒等。降本增效为光伏行业贯穿始终的追求目标，高效率电池片技术受关注。根据EnergyTrend的统计数据，预计2019年全球单晶PERC产能将逾90GW。未来看
8、，N型电池占比将逐年提升，产业受益于技术革新带来的投资机遇。二、半导体设备：我国集成电路设备全球市占率仅约1% 1、定义：集成电路、光伏、LED为半导体设备主要构成半导体设备指生产半导体相关产品的专用设备。以中国电子专用设备工业协会的分类口径，半导体设备主要包括集成电路设备、光伏设备、LED设备。其中，集成电路设备附加值最高，包括前端集成电路制造设备与后端集成电路封测设备，最终品为应用于电子、通信等各行业领域的芯片。光伏设备包含硅片设备、电池片设备、组件设备等，平价上网倒逼产业链企业加快技术革新，制造设备迭代速度同步提速。另一方面，国内单晶炉、切断机、清洗机、扩散炉等均已实现国产化，国产化比例
9、超过90%。LED设备相对而言技术壁垒最低，已基本实现国产化。2、全球：2018年全球半导体设备行业产值约1,007亿美元2018年全球半导体设备行业产值约1,007亿美元。赛迪研究院将全球半导体设备行业分为集成电路、光伏、新型显示、LED四类，2018年，其分别实现产值649亿美元、48亿美元、280亿美元、30亿美元，价值占比分别为64.45%、4.77%、27.81%、2.98%。集成电路设备价值占比最高，2018年市场规模同比增长约13.97%。作为半导体设备行业最重要的构成，2018年集成电路设备增速有所放缓。SEMI的统计数据显示，2018年全球集成电路设备市场规模645.3亿美元
10、，同比增长13.97%，增速较上年同期下降23.32个百分点；其中，中国市场131.1亿美元，同比增长59.30%，为全球第二大集成电路设备市场。应用材料为全球半导体设备龙头。基于半导体设备销售收入口径，应用材料、阿斯麦、东京电子分别为全球半导体设备领域排名前三供应商。半导体设备行业市场份额高度集中，龙头企业具备绝对的领先优势。国产设备供应商在光伏、LED等领域已有较大突破，在集成电路领域全球市占率仅约1%。注：日立高科、爱德万测试研发投入与人员数据为集团2017财年数据3、中国：2018 年我国半导体设备行业销售规模约为123.8 亿元2018 年我国半导体设备行业销售规模为123.78 亿
11、元。根据中国电子专用设备工业协会的统计口径，2018 年我国半导体设备行业实现销售收入123.78 亿元，同比增长39.1%。其中，光伏设备、集成电路设备、LED 设备分别实现收入52.05 亿元、45.10 亿元，24.38 亿元，较上年同期增长27.3%、58.4%、44.2%。光伏设备行业收入占比最高。2018 年，集成电路设备、光伏设备、LED 设备分别占我国半导体设备行业收入总额约42%、36%、20%。收入占比趋势方面，集成电路设备行业一改自2016 年以来占比下降的趋势，2018 年收入占比回升至36.44%，较上年同期提升4.44 个百分点。出口交货值逐年攀升，与收入增速基本同
12、步。2018 年，我国半导体设备行业实现出口交货值15.91 亿元，同比增长46.77%，增速快于同期国内市场销售收入。回溯过去4 年我国半导体设备行业规模扩张步伐，国内市场销售收入与出口交货值年均增速分别为37.93%、33.95%，基本为同幅度变动。国内半导体设备行业三强分别为北方华创、晶盛机电、中微半导体。根据中国电子专用设备工业协会的统计口径，半导体设备行业前十供应商中：规模化效应有望在龙头企业逐年展现：北方华创、晶盛机电收入体量相当，2018年销售额均突破20亿元。随着收入规模的扩大，预计后期净利润增速将超越收入，龙头有望迎来加速成长期。前十企业收入均呈现正增长：2018年行业前十大
13、供应商收入增速虽有分化，整体看均呈现扩张态势。其中，收入同比增速居前企业为北方华创、盛美半导体、京运通，增速分别为123.6%、112.9%、98.2%。三、集成电路设备：寡头垄断的高壁垒行业1、总体空间：晶圆加工设备占集成电路设备总规模约80% 集成电路设备包括前道制造设备与后道封测设备。前道集成电路制造设备可进一步细分为晶圆制造设备与晶圆加工设备。其中，晶圆制造设备采购方为硅片工厂，用于生产镜面晶圆；晶圆加工设备采购方为晶圆代工厂/IDM，以镜面晶圆为基材实现对于带有芯片晶圆的制造；后道检测设备采购方为专业的封测工厂，并最终形成各类芯片产品。晶圆加工设备占集成电路设备总规模约80%。基于S
14、EMI的统计数据，2018年全球晶圆加工设备总规模为521.5亿美元，占设备投资总额约81%；测试设备总规模为56.32亿美元，占比约9%；封装设备总规模为40.13亿美元，占比约6%；其他前道设备（硅片制造）总规模为26.93亿美元，占比约4%。2018 年全球集成电路设备市场规模为645.3 亿美元。自2016 年以来，全球集成电路设备市场保持连年增长态势，从区间底部365.3 亿美元增长至2018 年的645.3亿美元。2019 年受制于存储器价格下降导致的资本扩张缩减，上半年销售规模为271 亿美元，同比下降19.66%。2018 年我国集成电路设备市场规模为131.1 亿美元。国内市
15、场自2013 年以来市场规模逐年提升，截止至2018 年年末已占全球总市场约20.32%。国产化方面，2018 年国产集成电路设备销售额45.10 亿元，同比增长58.41%，预计至2020 年将增长至90 亿元。另一方面，目前集成电路设备国产化率仅为4.88%。2、晶圆制造设备：单晶炉与CMP抛光机为核心构成集成电路硅片制造工艺复杂，包括硅提炼与熔炼、单晶硅生长与成型。集成电路硅片制造工艺流程包括拉拉晶切片磨片倒角刻蚀抛光清洗检测。各环节中，关键流程为拉晶、抛光、检测，相对应的设备分别为单晶炉、CMP抛光机、检测设备。集成电路硅片生产以直拉法为主。将多晶硅拉制成单晶硅包括两种工艺，分别为区熔
16、法与直拉法，其中，集成电路领域硅片主要采用直拉法制成。拉晶环节工序主要为将纯净硅加热成熔融状态籽晶伸入装有熔融硅的旋转坩埚中新晶体在初期籽晶上均匀延伸生长生产单晶硅锭。晶圆制造设备占设备投资总额约3%5%。正如本文3.1小节所提到的，2018年全球集成电路设备价值构成中，晶圆加工设备、晶圆制造设备占比分别为81%、4%。具体来看，晶圆制造设备包括单晶炉、切割机、滚圆机、截断机、研磨系统、倒角机、刻蚀机、抛光机、清洗设备、检测设备等。其中，单晶炉、CMP抛光机分别占晶圆制造设备额约25%、25%。单晶炉由炉体、热场、磁场、控制装置等部件构成，其中，控制炉内温度的热场与控制晶体生长形状的磁场为决定
17、单晶炉性能的关键指标之一。竞争格局：内资供应商在太阳能单晶炉领域已具备完全竞争力，其中，综合实力居前企业包括晶盛机电、南京晶能等。另一方面，国内集成电路领域能够供应12英寸单晶炉的供应商目前数量尚小。3、晶圆加工设备：行业呈现典型的寡头垄断格局集成电路晶圆加工包括七个相互独立的工艺流程，分别为（a）扩散（Thermal Process）；（b）光刻（Photo-Lithography）；（c）刻蚀（Etch）；（d）离子注入（Ion Implant）；（e）薄膜生长（Dielectric Deposition）；（f）化学机械抛光（CMP）；（g）金属化（Metalization）。集成电路晶
18、圆加工过程中涉及到的设备包括光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散/离子注入设备、湿法设备、CMP 抛光设备、过程检测设备等。集成电路晶圆加工设备占设备总投资约75%80%，其中，刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备为前道工序三大核心设备。根据SEMI 的统计数据，2018 年晶圆加工设备价值构成中，刻蚀、光刻、CVD 设备占比分别为22.14%、21.30%、16.48%。全球竞争格局：集成电路晶圆加工设备市场高度集中。我们统计了全球集成电路晶圆加工设备供应商在各自细分品类的行业集中度，行业呈现典型的寡头垄断格局。总体来看，行业前十大设备供应商市场占有率逾80%。光刻机市场尤为典型，荷兰ASML基本实现
19、了对于全球高端光刻机市场的垄断。我国竞争格局：我国集成电路晶圆加工设备行业仍处于发展初步阶段的高速发展期，呈现较为明显的地域集聚性，供应商主要集中于北京、上海、辽宁等城市。目前，国内集成电路12英寸、28纳米制程主要设备已成功进入量产线，具体包括薄膜沉积设备、CMP抛光设备、刻蚀机、清洗设备、离子注入机等，其中，刻蚀机已具备一定的国际竞争力。（1）光刻机：ASML垄断超高端市场光刻机为大规模集成电路核心设备。光源作为光刻机的核心构成，很大程度上决定了光刻机的工艺水平。光源的变迁先后经历：（a）紫外光源（UV：Ultraviolet Light），波长最小缩小至365nm；（b）深紫外光源（DU
20、V：Deep Ultraviolet Light），其中ArF Immersion实际等效波长为134nm；（c）极紫外光源（EUV：Extreme Ultraviolet Light），目前大部分最高工艺制程半导体芯片均采用EUV光源。全球龙头为荷兰ASML，其他包括日本Nikon、日本Canon等。国内从事集成电路光刻机生产制造的企业主要为上海微电子（SMEE）与中国电科（CETC）旗下的电科装备。ASML2017年光刻机全球市占率87.4%，其EUV光刻机实现全球垄断；Nikon2017年光刻机全球市占率10.3%，相较ASML在价格方面具备一定优势；Canon主要集中于面板等领域，高端
21、光刻机市场参与不多；SMEE为全球LED光刻机主要供应商，作为国内高端光刻机的龙头，2018年3月其所承担的“02专项”“90nm光刻机”通过国家验收，为全球第四家掌握光刻机系统设计与系统集成技术的企业，但相较于ASML代表的先进水平仍有差距。（2）刻蚀机：芯片线宽的缩小以及新制造工艺的采用使刻蚀机使用量有所增加刻蚀机为晶圆制造三大主要设备之一，包括两种基本的刻蚀工艺，分别为干法刻蚀与湿法腐蚀。其中，干法刻蚀（代表为等离子体干法刻蚀）为主流刻蚀技术，湿法腐蚀常用于尺寸较大（大于3微米）场景或去除干法刻蚀后的残留物。根据被刻蚀材料的不同，干法刻蚀还可以进一步分为金属刻蚀、介质刻蚀、硅刻蚀。根据T
22、he Information Network的统计数据，2017年全球刻蚀机主要供应商包括泛林半导体（Lam Research）、东京电子（Tokyo Electron）、应用材料（Applied Materials），其全球市占率分别为55%、20%、19%。国内供应商以中微公司、北方华创为代表，预计国内市占率接近20%。其中，中微公司以介质刻蚀机为主，5nm刻蚀机产品已通过台积电验证；北方华创以硅刻蚀机为主，14nm等离子硅刻蚀机已进入集成电路主流工厂。价值构成：集成电路器件互连层数的增多，将带来刻蚀设备需求量的增大。随着芯片线宽的缩小以及新制造工艺的采用，对于刻蚀技术的精确度与重复性提出
23、了更高的要求。同时，3D NAND通过增加堆叠的层数增加集成度，要求刻蚀技术实现更高的深宽比。（3）薄膜沉积设备：应用材料在PVD领域优势明显集成电路薄膜材料制造广泛采用的工艺为物理气相沉积PVD（Physical Vapor Deposition）与化学气相沉积CVD（Chemical Vapor Deposition）等。物理气相沉积指将材料源表面气化并通过低压气体/等离子体在基体表面沉积，包括蒸发、溅射、离子束等；化学气相沉积指将含有薄膜元素的气体通过气体流量计送至反应腔晶片表面反应沉积，包括低压化学气相沉积LPCVD、金属有机化合物气相沉积MOCVD、等离子体增强化学气相沉积PECVD
24、等。原子层沉积ALD属于化学气相沉积的一种，区别在于化学吸附自限制（CS）与顺次反应自限制（RS），每次反应只沉积一层原子，从而具备成膜均匀性好、薄膜密度高、台阶覆盖性好、低温沉积等优点，适用于具有高深宽比、三维结构基材。集成电路PVD领域主要被美国应用材料（Applied Materials）、瑞士Evatec、日本爱发科（Ulvac）所垄断，其中应用材料占比约85%；CVD领域全球主要供应商为美国应用材料（Applied Materials）、东京电子（Tokyo Electron）、泛林半导体（Lam Research），其中应用材料占比约30%。国内竞争格局：国内集成电路领域沉积设备供
25、应商主要为沈阳拓荆与北方华创。沈阳拓荆：两次承担国家“02 专项”，产品包括12 英寸PECVD、ALD、3D NAND PECVE，ALD 设备于2018 年通过客户14nm 工艺制程验收。北方华创：集成电路领域14nm 工艺制程等离子硅刻蚀机、单片退火系统、LPCVD 成功进入主流代工厂。（4）掺杂设备：全球集成电路离子注入机市场规模约18 亿美元掺杂工艺的实现包括高温热扩散法、离子注入法。其中，离子注入即通过对半导体材料表面进行某种元素的离子注入掺杂的工艺制程，目的为改变半导体的载流子浓度与导电类型。根据能量高低离子注入机包括低能/中能/高能/兆伏离子注入机；根据束流大小包括小/中/大束
26、流离子注入机，其中。大束流离子注入机包括强/超强流离子注入机，低能大束流技术难度最高。市场规模：离子注入机作为集成电路关键制程设备之一，价值占比通常为设备总投资额约2.5%3.0%。目前，全球集成电路离子注入机市场规模约18 亿美元。集成电路领域离子注入机竞争格局高度集中。供应商主要为美国应用材料（Applied Materials）与美国亚舍立科技（Axcelis），其全球市占率分别为70%、17%。其中，AMAT曾于2011年作价42亿美元实现对于美国瓦里安（Varian）的并购。一般来说，技术难度最高的低能大束流离子注入机占比约为55%，主要供应商包括AMAT、Axcelis、AIBT，
27、市占率分别为40%、32%、25%。北京中科信为国内离子注入机龙头，此外，供应商还包括凯世通等。（5）湿法设备：预计至2020年全球规模提升至37亿美元湿法设备分为槽式湿法设备与单片式湿法设备，由于集成电路线宽的不断缩小，单片式湿法设备成为主流。湿法晶圆清洗指通过离子水、清洗机等清洗晶圆表面并随之湿润再干燥，为主流的清洗方法。构成来看，湿法设备包括主要包括清洗设备、去胶机、湿法刻蚀机。半导体加工环节中，清洗占总工序超过三成。根据SEMI的统计数据，2017年全球半导体清洗设备市场规模为32.3亿美元，较2016年增长19.63%，预计至2020年将进一步提升至37亿美元。VLSI的数据显示，2
28、018年全球前道单片式清洗设备销售额为22.69亿美元，预计至2023年将提升至23.14亿美元。通常，清洗设备占晶圆加工设备总投资约5%6%。湿法清洗设备领域，全球龙头主要包括日本迪恩士（Dainippon Screen）、日本东京电子（Tokyo Electron Limited）、美国泛林半导体（Lam Research）等，其中，SCREEN 全球市占率约60%，行业前三市占率达87.7%。国内企业方面，主要包括盛美半导体、北方华创、屹唐半导体等。盛美半导体基于SAPS 与TEBO 技术的单片清洗设备销量领先，其2017 年全球市占率约1.5%；北方华创于2018 年完成对于美国Akr
29、ion 的收购；亦庄国投通过屹唐半导体于2016 年作价3 亿美元成功收购美国Mattson，其在刻蚀、快速热处理（RTP）、光刻胶剥离与清洗等领域拥有技术优势。（6）化学机械抛光设备：全球CMP 设备市场规模约18.4 亿美元化学机械抛光技术用于晶片表面平坦化，所需要用到的设备与耗材包括CMP 设备、研浆、抛光垫、后CMP 清洗设备、抛光终点检测及工艺控制设备、研浆分布系统、废物处理和测量设备等。其中，耗材主要为抛光浆料与抛光垫。通常，化学机械抛光设备占晶圆加工设备投资额约4%。2018 年，全球化学机械抛光设备市场规模18.4 亿美元，其中，中国市场占比25%位居第二。全球化学机械抛光设备市场呈现寡头垄断竞争格局，供应方主要为美国应用材料（Applied Materials）与日本荏原（Ebara），其2017年全球市占率分别为71.3%、26.8%。行业呈现高度集中主要由于过去20年间企业间并购频率较高。相较于AMAT，荏原在亚洲市场更具备竞争优势，份额也相对更高。国内方面，供应商主要有2家，分别为华海清科与中电科45所。中电科45所：2017年公司具备完全自主知识产权的200mm 化学机械抛光设备完成所内测试送至中芯国际天津验证，其为国产CMP设备首次进入集成
