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证券研究报告
行业研究/深度研究
2018年09月17日
机械设备 增持（维持）
章诚 执业证书编号：S0570515020001
研究员 021-28972071
zhangcheng@htsc
肖群稀 执业证书编号：S0570512070051
研究员 0755-82492802
xiaoqunxi@htsc
关东奇来 021-28972081
联系人 guandongqilai@htsc
黄波 0755-82493570
联系人 huangbo@htsc
时彧
联系人 shiyu013577@htsc
1《机械设备: 订单饱满，半导体设备产业调
研更新》2018.09
2《机械设备: 行业周报（第三十七周）》
2018.09
3《先导智能(300450,买入): CATL订单落地，
银隆问题现曙光》2018.09
资料来源：Wind
刻蚀设备：半导体设备国产化的前沿阵地
半导体设备产业深度分析之刻蚀设备篇
刻蚀设备或是半导体设备国产化前沿阵地，关注技术领先的本土设备龙头
我们认为，受益于半导体产能投资扩张和国家战略支持，本土设备产业迎
来“最好的时代”，刻蚀设备有望成为国产化前沿阵地。虽然海外巨头垄断
全球市场，中外刻蚀设备仍存差距，但上海中微半导体（未上市）、北方华
创等本土企业刻蚀设备的技术积累和国产化布局正稳步推进，有格局、重
研发、有耐心的优秀企业有望率先脱颖而出获得国内外晶圆制造企业认可
刻蚀是复制掩膜图案关键步骤，CCP、ICP、ECR等类刻蚀设备应用广泛
刻蚀是使用化学或者物理方法有选择地从硅片表面去除不需要材料的过
程，是完成光刻工艺后复制掩膜图案的关键步骤。刻蚀工艺分为干法、湿
法刻蚀，具有良好各向异性和工艺可控性的干法刻蚀是芯片制造中实现介
质刻蚀、硅刻蚀、金属刻蚀的主要技术路径。具体而言，高密度等离子体
刻蚀是目前用于先进制程工艺中刻蚀关键层的重要方法，CCP（电容耦合）、
ICP（电感耦合）、ECR（电子回旋加速振荡）等类刻蚀机应用广泛，原子
层刻蚀（ALE）设备或是未来发展方向
中国大陆半导体设备需求高涨，刻蚀设备18~20年年均市场或达331亿元
受益于本土半导体产能投资扩张，中国大陆半导体设备市场需求高涨，
SEMI预计19年中国大陆将超越韩国位居全球第一大设备市场（173亿美
元）。据我们梳理，18~20 年中国大陆12、8 寸晶圆厂建设投资将达7087
亿元（内资5303 亿元），年均2362 亿元（内资1768 亿元），我们预计
18~20 年刻蚀设备合计市场空间或达992亿元，年均331亿元；其中18~20
年内资晶圆厂的刻蚀设备空间有望达742亿元，年均247亿元
拉姆研究、东京电子、应用材料垄断全球市场，刻蚀巨头聚焦自主研发
全球刻蚀设备行业高度集中，17 年三大龙头占据全球市场94%。随着半
导体技术进步中器件互连层数增多，介质刻蚀设备使用量不断增大，拉姆
研究利用其较低的设备成本和相对简单的设计在65、45nm 设备市场超过
对手，占据全球市场半壁江山，份额从12年的约45%提升至17年的约
55%。由拉姆研究、东京电子、应用材料三大全球刻蚀设备龙头的发展史
可见，刻蚀设备技术壁垒较高且迭代较快，只有始终聚焦核心技术自主研
发，紧密绑定下游晶圆厂技术进步的制造商才能在长期竞争中胜出
国产刻蚀设备制造商奋起直追，进口替代历史机遇渐行渐近
我们认为国内刻蚀设备、测试设备、硅片制造设备等领域细分龙头有望较
快实现国产化突破并率先兑现业绩高增长。目前上海中微半导体7nm 等
离子刻蚀机已在国际一流集成电路产线上量产使用，达到国际先进水平；
北方华创硅刻蚀机也已突破14nm 技术，进入主流芯片代工厂。我们认为
虽然中外刻蚀设备仍存在较大差距，但有格局、重研发、有耐心的团队将
有望获得国内外晶圆制造企业认可
风险提示：宏观经济下行及半导体行业周期性波动，国内芯片制造技术突
破慢于预期、产业投资不及预期，国内半导体设备技术突破慢于预期
(31)
(20)
(8)15
17/0917/1118/0118/0318/0518/07
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机械设备沪深300
一年内行业走势图
相关研究
行业评级：
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正文目录
刻蚀技术解析：半导体工艺的“点睛之笔” ......... 5
刻蚀环节是复制掩膜图案的关键步骤，干法刻蚀是芯片制造主要技术路径 .. 6
干法刻蚀设备：高密度等离子体刻蚀是先进制程工艺技术主流 ........ 8
半导体设备国产化前沿阵地，本土刻蚀设备空间广阔..... 12
全球刻蚀设备市场高度集中，海外龙头自主研发实力强劲 .. 12
国产刻蚀设备制造商奋起直追，进口替代历史机遇渐行渐近 .......... 14
中国大陆半导体设备需求高涨，刻蚀设备18~20年年均市场或达331亿元........... 16
全球刻蚀设备龙头：紧跟先进制程技术发展，聚焦自主研发 ...... 20
拉姆研究：占据全球刻蚀设备市场半壁江山的业界龙头 ..... 20
应用材料：纵横半导体核心设备的全球旗舰 ........... 22
东京电子： 半导体+平板显示器刻蚀双轮驱动的设备提供商 .......... 24
关注技术领先并进入主流晶圆厂供应体系的国产设备企业 ......... 26
中微半导体：潜力深远的国产刻蚀设备领先制造商26
北方华创：产品体系丰富的国产刻蚀设备企业 ........ 28
风险提示 . 32
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图表目录
图表1： 半导体加工的六大区域 .. 5
图表2： 晶圆制造流程所需核心设备及中外代表企业 ..... 5
图表3： 干法刻蚀流程示意图 ...... 6
图表4： 主要刻蚀参数..... 6
图表5： 刻蚀分类示意图 . 7
图表6： 干法刻蚀的物理和化学反应机理7
图表7： 干法刻蚀的应用 . 8
图表8： 传统反应离子刻蚀机示意图 ....... 9
图表9： 电子回旋加速振荡刻蚀机（ECR）示意图 ....... 10
图表10： 电容、电感耦合等离子体刻蚀机（CCP、ICP）示意图 ........ 10
图表11： 双等离子体源刻蚀机示意图 ... 11
图表12： 原子层刻蚀（ALE）工艺示意图 ........ 11
图表13： 2017年全球前十大半导体设备供应商排名（按半导体业务营收排名） ........ 12
图表14： 1999~2017年全球半导体设备前5大公司市场占有率 .......... 12
图表15： 2017年全球半导体设备厂商市场份额 ........... 12
图表16： 全球半导体设备企业主要产品分布图（营业收入为2017财年数据）........... 13
图表17： 2017年全球刻蚀设备市场份额分布情况 ....... 13
图表18： 2009-2017财年应用材料、拉姆研究、东京电子研发费用及营收占比情况 .. 14
图表19： 刻蚀设备龙头公司收购相关标的情况14
图表20： 2017年中国大陆进口半导体设备占比 ........... 15
图表21： 中国半导体设备代表企业产品分布图15
图表22： 实现销售的12英寸国产晶圆生产关键设备（截至2017年） ........... 16
图表23： 2005~2019年全球半导体设备销售规模及增速 ......... 16
图表24： 2005~2019年全球半导体设备销售额的地区分布 ..... 17
图表25： 2005~2019年中国半导体设备销售额的全球占比 ..... 17
图表26： 2011~2019年中国大陆半导体设备销售规模及增速 .. 17
图表27： 2006~2017年全球半导体设备销售额的产品构成 ..... 18
图表28： 2017年全球半导体设备销售额的产品构成 ... 18
图表29： 半导体设备市场构成 .. 18
图表30： 晶圆厂建设投资构成 .. 19
图表31： 中国大陆晶圆加工设备市场空间测算19
图表32： 1987~2017财年拉姆研究净利润和净利润增长率 ..... 20
图表33： 1987~2017财年拉姆研究营业总收入与年增长率 ..... 20
图表34： 2012~2017财年拉姆研究三大业务出货量占比 ......... 21
图表35： 2004-2017财年拉姆研究营收按地区占比情况 .......... 21
图表36： 拉姆研究历史上主要刻蚀设备生产发布情况 . 21
图表37： 拉姆研究采用ALE技术的FLEX系列介质刻蚀产品 . 21
图表38： 拉姆研究采用ALE技术的KIYO系列介质刻蚀产品.. 21
图表39： 1987~2017财年应用材料净利润和净利润增长率（亿美元） ........... 22
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行业研究/深度研究 | 2018年09月17日
谨请参阅尾页重要声明及华泰证券股票和行业评级标准 4
图表40： 1987~2017财年应用材料营业总收入与年增长率（亿美元） ........... 22
图表41： 2008~2017财年四大业务营收占比 ... 22
图表42： 应用材料2010-2017财年营收分地区占比情况 ......... 22
图表43： 应用材料1999-2010年期间刻蚀设备重要技术突破情况 ...... 23
图表44： Applied Producer 综合一体化平台 . 23
图表45： Applied Centris Sym3 刻蚀系统23
图表46： 2001-2018财年东京电子营业收入及同比情况 .......... 24
图表47： 2001-2018财年东京电子净利润及同比情况 . 24
图表48： 东京电子2007-2018财年营收占比情况 ........ 24
图表49： 东京电子2014-2018财年分地区营收占比情况 ......... 24
图表50： 东京电子Tactras Vigus半导体刻蚀系统 . 25
图表51： 东京电子PICP平板显示器刻蚀系统 .......... 25
图表52： 中微半导体发展历程示意图 ... 26
图表53： 中微半导体主要产品情况一览 ........... 27
图表54： 中微半导体主要客户情况 ...... 27
图表55： 北方华创由北方七星和北方微电子战略重组而成 ...... 28
图表56： 公司十大股东及主要控股公司一览（截至2018年中报） ..... 28
图表57： 公司涉及领域主要产品一览 ... 29
图表58： 2010~2017年北方华创分业务收入 ... 29
图表59： 2010~2017年北方华创分业务收入百分比堆积图 ..... 29
图表60： 北方华创集成电路领域刻蚀机产品情况 ......... 30
图表61： 北方华创其他领域等离子刻蚀机产品情况 ..... 31
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