作為半導體產業的發動機，半導體設備是半導體技術迭代的基石。大型制造業的發展都需要其產業設備的發展推動，半導體產業也是如此。踏著晶體管集成度約18個月翻番的摩爾定律旋律。半導體工藝從上世紀70-80年代的3-10微米，發展至目前最先進的7nm制程，設備的進步起著至關重要的基石作用。
集成電路制造工藝復雜，所需設備種類廣泛，設備精密度要求高。集成電路的制作是將在EDA軟件上設計好電路圖制作成掩模(Mask)，然后通過眾多復雜的工藝，像搭積木一般，一層一層構建在硅晶圓之上，形成裸芯片，然后進行封裝測試，成為成品。整個制造流程大約涉及到300-400道工序，半導體材料、設備和潔凈工程等上游產業鏈作為重要支撐。
2、在新一輪科技創新推動下，半導體設備產業迎來加速增長
2000年以來全球設備市場發展趨勢回顧：
PC電腦聯網時代(2000-2009)：全球頂尖芯片制程能力在100~38nm，半導體制程設備行業的市場規模位于 200~300 億美元/年的平均水平。
智能手機移動互聯網時代(2010-2017): 全球頂尖芯片制程能力在32~16nm，半導體制程設備行業的市場規模上升到 350~400 億美元/年的平均線上。
5G、人工智能和物聯網時代開啟(2018-2025)：全球頂尖芯片制程能力達到5~10nm，半導體制程設備的市場規模有望增加到 600~650 億美元/年及以上的數量級。
Semi 預計，2019-2021 年設備市場銷售規模可達 576/608/668 億美元，隨著 5G 推動半導體設備行業規模將創歷史新高，中國地區半導體設備銷售市場呈現較快增長。
3、工藝制程世代升級催化新一代半導體制程設備，投資規模逐級提升
先進制程對設備需求顯現日益加速增長。半導體技術制程隨著摩爾定律的節奏而進步，每更新一代工藝制程，則需更新一代更為先進的制程設備。以臺積電為例，每個節點的投資額迅速攀升，其中 16nm制程 1萬片/月產能投資 15億美元，7nm制 程 1萬片/月產能投資估計 30億美元，5nm制程1萬片/月產能投資估計 50億美元，而3nm 則預估需要100億美元。
4、拆分細分半導體設備投資占比，光刻、沉積、刻蝕和清洗等投資占比較高
根據SEMI歷史數據，按照產業鏈上下游來看晶圓制造及處理設備類投資金額最大，占總設備投資的81%；封測環節設備投資約占總設備投資的15%，晶圓制造及處理設備為半導體行業中固定資產的核心。
晶圓制造設備投資中主要分為光刻機、刻蝕機、薄膜設備、擴散\離子注入設備、濕法設備、過程檢測等六大類設備，其中光刻、刻蝕和薄膜沉積設備等占比較高，光刻機約占總體設備銷售額的30%，刻蝕約占20%，薄膜沉積設備約占25%(PVD 15%、CVD 10%)。
2、全球半導體設備市場集中度較高， 主要設備龍頭CR4達57%
主要核心設備領域仍然海外廠商主導，2018年全球半導體設備廠商CR4達到57%，CR10 達到78%，市場集中度相對較高。國內設備廠家在單晶爐、刻蝕、沉積、劃片、減薄等環節實現逐步突破，多個中高端產業鏈環節依賴國外進口。
光刻機市場規模約160億美元，3大龍頭擁有95%市場。國外EUV光刻機龍頭為 ASML、尼康、佳能等，ASML為龍頭已能夠實現前道5nm光刻。上海微電子是國內頂尖的光刻機制造商，公司封裝光刻機國內市占率80%，全球40%，光刻機實現90nm制程，并有望延伸至65nm和45nm，公司承擔多個國家重大科技專項及02專項任務。
刻蝕設備市場規模約115億美金，海外前3大供應商擁有94%市場份額在半導體制造中有兩種基本的刻蝕工藝：濕法腐蝕和干法刻蝕，目前全球主流刻蝕工藝為干法刻蝕。
在濕法刻蝕中，液體化學試劑以化學方式去除硅片表面的材料。濕法腐蝕一般只是用在尺寸較大的情況下（大于3微米）。干法刻蝕是把硅片表面曝露于氣態中產生的等離子體，等離子體通過光刻膠中開出的窗口，與硅片發生物理或化學反應，從而去掉曝露的表面材料。
刻蝕也可以根據被刻蝕的材料類型來分類，主要分成三種：金屬刻蝕、介質刻蝕、和硅刻蝕，其中介質刻蝕和硅刻蝕為主流。
目前全球硅基刻蝕主要廠商為 Lam(泛林集團) 和 AMAT(應用材料)，兩者擁有97%的市場份額，介質刻蝕主要廠商為 TEL(東京電子) 和 Lam(泛林集團)，擁有97%的市場份額。中微半導體是唯一打入臺積電7nm制程的中國設備商，北方華創的8英寸等離子蝕刻機進入中芯國際，封裝環節刻蝕機基本實現國產化，國產化率近90%。
薄膜設備(氣象沉積) 市場規模約145億美金。CVD 主要廠商為日立、Lam(泛林集團)、TEL(東京電子)、AMAT(應用材料) 等占據超70%的市場。PVD 被AMAT(應用材料)、Evatec、Ulvac占據90%市場份額。國內廠商北方華創實現28nm PVD設備的突破，封裝設備國產PVD市占率接近70%。CVD中的MOCVD是目前中微半導體已取得重要突破，目前已有20%的國產化率。
顯影設備：全球核心供應商為TEL(東京電子) ，目前國內沈陽芯源有中低端產品。
離子注入機：AMAT(應用材料) 擁有約70%以上的市場，Axcelis Technologies擁有18%市場份額，前三家包攬97%市場份額。目前國內只有凱世通和中科信有離子注入機的研發生產能力，17年凱世通已經銷售太陽能離子注入機15臺。
清洗設備：主要設備廠商SCREEN、東京電子、LAM合計占比88%，目前國內的盛美半導體的SAPS產品已經進入一流半導體制造商產線。北方華創整合Akrion后提供單片清洗和槽式清洗設備，已經進入中芯國際產線。至純科技已經取得濕法清洗設備的批量訂單，未來五年超過200臺的訂單。
CMP(化學機械拋光)：AMAT(應用材料) 擁有70%市場份額。
Ebara擁有26%市場份額熱處理：主要廠商有AMAT(應用材料)、日立國際電氣、TEL(東京電子)。
去膠設備：主要廠商有 PSK、Lam、日立高科技、屹唐半導體。
劃片/減薄機：日本 DISCO 絕對壟斷。
量測設備：主要包括自動檢測設備（ATE）、分選機、探針臺等。
前端檢測設備占率:前三甲廠商科磊(KLA)市占率50%、應用材料市占率12%、日立高科技市占率10%，這三者累積市占率72%。
后道測試設備廠商:包括美國泰瑞達、日本愛德萬占全球份額64%分。
選機廠廠商:包括科林、愛德萬、愛普生等市占率高達70%。
探針臺:基本由東京精密、東京電子、SEMES壟斷。
國內廠商長川科技測試設備主要在中低端市場，主要在數模混合測試機和功率測試機。其他包括上海睿勵、中科飛測、上海精測半導體等。
回看中國改革開放的40多年，中國制造業的崛起離不開裝備設備行業的國產化。國外技術絕不輕易交出標志技術及生產能力制高點的裝備技術，而沒有優秀的設備裝備就像砍柴沒有鐮刀，發展及生產效率必然大打折扣。因此半導體設備國產化是中國半導體產業振興的起點。
近年來中國晶圓廠建設進度加快，根據芯思想研究院數據顯示，新建的20家FAB中，19年上半年有2家在建廠完畢逐步投產，12家在建，4家在規劃中或新增規劃，2家處于停擺狀態。根據上述數據測算，總計將投入約1177億人民幣，若按65%~70%為設備投資，則有約需760億~830億增量設備需求。
如果按各項目如期推進，則預計到2020~2021年，中國大陸晶圓廠裝機產能將達到每月400 萬晶圓片/月(約當8吋)，過去5年產能復合成長率(CAGR)達12%，成長速度遠高過所有其他地區，對設備需求量將每年拉動近千億市場需求。
根據SEMI數據預估，未來中國區域顯現更為顯著的半導體設備銷售增長潛力。預計2020~2021增速可達10%~16%，快于全球平均6~10%增速，中國區域迎來國產設備增長的大好時機，年市場規模可達130~160億美金。
2、中國國產替代走上核心戰略，龍頭公司市場空間有10倍以上
半導體設備無論是產業安全自主可控需求外，也符合產業發展根本規律。只有在設備上擁有核心技術升級與迭代能力，才能真正實現半導體制造上實現超越，國產化率是當務之急，也勢不可擋。
中國設備產業未來10年，第一步將迎接中國半導體產業對設備投資需求成倍的增長，同時目標將國產化率從平均5%~10%，提升到70%~80%以上甚至更高；第二步中國設備技術能力與國際廠商同臺競技之后，實現打開國門走向世界，從追趕到超越的升華。
從長江存儲采購，看國內設備供應商進展情況。在近年來來的國產設備替代中，國內需求成為非常重要的推動力，我們下文列舉了，長江存儲對國內設備商的采購情況。
3、全球主要半導體龍頭公司及半導體設備龍頭公司梳理
全球排名前50的半導體公司，目前總市值達2.08萬億美元，2018財年總收入為4218億美元，凈利潤1051億美元，平均估值20倍，最新PE(TTM)中位數31倍。
國內外半導體設備龍頭公司總市值4141億美元，18財年總收入1233億美元，凈利潤156億美元，平均估值27倍，中位數PE(TTM) 25倍。
國際上半導體設備龍頭公司如ASML、Applied Materials以及LAM等年收入在100億美元-200億美元左右，相比之下國內設備龍頭公司如北方華創、中微公司等年收入在10億美金以內，差距在10倍-20倍之間。國內半導體產業的逐步崛起，將給上游帶來較大的市場需求，給上游設備龍頭公司帶來較大的成長空間。
● 中微公司：刻蝕設備+MOCVD領軍企業
中微半導體在介質刻蝕設備、TSV 硅通孔刻蝕設備以及 MOCVD 設備三大細分領域國內領先。2017 年底，作為 5 家刻蝕設備供應商之一，中微被臺積電納入 7nm 制程設備采購名單，2018 年底其自主研發的 5nm 等離子刻蝕機經臺積電驗證通過。
中微公司在介質刻蝕領域內取得本體存儲廠商的第二大介質刻蝕設備供應商地位，2017年8月-2018年4月、2018年6月-2019年7月的兩個時間段內，中微半導體分別中標長江存儲訂單5臺、21臺刻蝕設備，所占份額依次是10%、30%。而過去3年，長江存儲與華虹系共采購中微 CCP 刻蝕設備 17/18/19 訂單金額分別約為 3/4/6億元，增長趨勢顯著。
此外公司已入股量測設備供應商睿勵（上海）科學儀器，持股國內CVD供應商沈陽拓荊，成為除光刻光、離子注入機之外的關鍵工藝設備平臺。
● 北方華創：半導體平臺型設備企業
公司現有核心半導體設備已涵蓋，物理氣相沉積、刻蝕、清洗和立式爐等，覆蓋相對全面；伴隨12英寸90-28nm節點之后，導入量產16/14nm設備，積極推進7/5nm設備研發。
根據公開信息顯示，公司已累計獲得長江存儲至少56臺工藝設備訂單，包括PVD、刻蝕、清洗、退火、氧化爐、LPCVD等多類產品。（1）PVD：6臺訂單，包括3臺 Al pad PVD、3臺Cu BS PVD。公司在長存對Al pad PVD設備采購中占比達100%， Cu BS PVD設備占比達21%，成功突破海外龍頭應用材料等對PVD供應的壟斷格局。（2）刻蝕：公司累計在3D NAND客戶獲得9臺硅基刻蝕設備訂單，包括8臺硅槽刻蝕、1臺多晶硅等離子蝕刻設備。其中，公司訂單占長存硅槽刻蝕設備采購中占50%，多晶硅等離子蝕刻訂單占比達10%，打破全球硅基刻蝕市場被Lam Research等壟斷格局。（3）熱處理設備：累計中標39臺熱處理設備訂單，占熱處理總采購數量的35%，僅次于第一供應商TEL。但從2019年下半年至今的熱處理采購數據看，北方華創的份額已達58%，高于上一輪41%的份額。
未來2-3年隨著國內半導體制造產線大量投產，以及終端客戶對半導體供應鏈的重塑，對國產半導體設備需求量進一步加大。公司近年通過高研發投入、核心人員激勵、國際人才引進多戰略布局舉措，公司有望實現前道設備持續高速增長。
● 長川科技：數字測試機和分選平臺領先企業
長川科技，專注于集成電路測試設備的研發、生產和銷售。公司作為本土半導體測試設備領軍企業，自主研發實現數字測試機和探針臺國產化突破。公司產品精度、速度和穩定性在國內設備中已達到一流水平，已在國內許多封裝測試工廠和設計公司批量使用，得到客戶的廣泛好評。2019年公司收購STI，整合海內外客戶群資源稟賦，并基于STI核心技術為公司核心產品升級提供有力支撐。
● 精測電子：國產面板檢測設備領先企業
公司成立于2006年，以模組檢測設備起家，2013年通過收購臺灣光達和宏瀨光電，產品拓展至AOI、OLED檢測等領域，是國內面板檢測設備領域覆蓋最全的公司之一。
隨著國內面板廠崛起，以京東方和華星光電為代表等國內面板廠大幅擴產，帶動對公司產品需求增長。公司未來將充分發揮本土市場優勢與核心研發能力，有望對標全球檢測設備龍頭科磊。
此外公司產品在長江存儲也有突破，根據中國國際招標網，1月17日控股子公司上海精測半導體技術中標長江存儲的3臺集成式膜厚光學關鍵尺寸量測儀，在長江存儲招標中的膜厚設備份額為4%， 2019年12月24日，子公司武漢精鴻電子技術有限公司中標長江存儲的5臺產品級高溫老化測試機。
● 聯得裝備：國內平板顯示模組設備領先企業
聯得為國內模組設備領域領先企業，專注于顯示面板模組綁定貼合設備的開發，與GIS，京東方，華星光電等國內、國際一流客戶一起成長。隨著5G商用進程的加快疊加OLED產線持續建設，下游行業對平板顯示生產設備需求的增加將促進公司盈利能力提升。
● 萬業企業：從房地產業務轉型半導體裝備領域
萬業企業以房地產業務起家，近年來公司積極謀求業務轉型。2018年8月公司在大基金支持下，完成收購凱世通51%股權。2018年一季度末，大基金持有萬業企業7%的股權，成為公司第三大股東。
凱世通主要產品為光伏離子注入機，擁有iPV-3000、iPV-2000和IonSolar等核心產品系列。離子注入機在光伏和IC制造產業鏈中都屬于重要設備，全球IC離子注入設備市場規模約20億美元，并隨著芯片制程升級市場不斷擴容。
● 晶盛機電：晶體硅生產設備龍頭企業
晶盛機電為晶體硅生長設備龍頭企業，公司先后開發出擁有完全自主知識產權的直拉式全自動晶體生長爐、鑄錠多晶爐產品，并且實現可拉制12英寸的半導體級單晶設備量產，突破國內空白打破海外壟斷。
公司持續以單晶爐為核心不斷延伸至相關半導體設備領域。目前公司半導體的客戶包括中環領先、有研半導體、鄭州合晶、浙江金瑞泓等，且公司目前在手訂單充裕，截至2019年9月30日，公司在手未完成訂單約25.58億元，涉及半導體設備約5.34億元。隨著國內半導體硅片廠建設持續如火如荼，硅片制造相關國產設備替代空間巨大，半導體硅片設備將成為公司未來重要增長點。
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