这个半导体“小”赛道，在默默赚大钱

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当摩尔定律推动半导体行业迭代进步时，半导体设备成为了延续摩尔定律的重要一环。在芯片的数百层结构中，每一层的“沉积、涂胶、曝光、显影、刻蚀、离子注入、去胶”的背后，都需要半导体设备零部件合作完成。


也有人这么说，半导体行业就是“一代技术、一代工艺、一代设备”。如果说，半导体是全球科技发展的“基石”，那么隐藏在背后的半导体设备零部件则是半导体行业的“基石”。




01


以“小”制“大”




先进的芯片制造依赖于高端设备，高端设备依赖于高精尖的零部件。零部件的精度、洁净度、质量等关键参数决定了半导体设备的性能。


实际上，半导体零部件涵盖的领域是非常宽泛的，包括：机械类的反应腔、传输腔、内衬、托盘、冷却板、石英、陶瓷件、静电卡盘等；电气类的射频电源、射频匹配器、远程等离子源、供电系统、工控系统等；仪器仪表类的的气体流量计、真空压力计；机电一体类、气体/液体/真空系统类、光学类等。


之所以说这是“小”赛道，在于每一条赛道都非常精细，对于单一产品的市场容量并不大。例如流量计、密封圈这些零部件，不仅对精度和材料的要求比较高，同种类产品的型号也是比较多的，不同类别之间的工作原理差异显著。正因此，每条零部件赛道都是一个“小”赛道。


高精度和碎片化就使得少有纯粹的半导体零部件公司。


国际领军的半导体零部件企业通常以跨行业多产品线发展策略为主，半导体零部件往往只是这些大型零部件厂商的其中一块业务。例如MKS仪器公司，在气体压力计、反应器、射频/直流电源、真空产品、机械手臂等产品线均占据主要市场份额。


一般而言，设备零部件占设备总支出的70%左右，以刻蚀机为例，十种主要关键部件占设备总成本的85%。因此，半导体零部件往往能够以“小”制“大”。


部分零部件的短缺导致很多国产设备厂商采取3-4倍的超前采购策略，比如北方华创去年的采购总额就高达176亿，即使设备能够国产，数量也远远不够。


半导体零部件的研发有多难？一个小小的密封圈，就让一家初创公司奋战了五六年。比如温州邦欣源科技有限公司，针对本土产品颗粒物超标、耐高温差等缺陷，邦欣源从源头功能注剂发力，经过五六年的奋战，终于开发出耐高温的密封圈产品，超越了杜邦最高温327摄氏度的产品。目前，已经有某半导体真空设备厂商研发人员主动提出对接技术交流。


这仅仅是半导体零部件中的一个缩影。实际上，半导体零部件的主要门槛在于三方面。一方面，比较复杂的电子和机械产品开发技术难度较大，精度要求高。另一方面，产品形成批量应用还是困难的。


此外，半导体设备的零部件也需要半导体设备的验证，需要很长的周期。根据富创精密的公告，零部件厂商进入设备厂商供应商名录通常需要2~3年的验证周期来确定零部件的性能指标达到要求。


02


零部件生意是棵“常青树”




最近几年，半导体零部件的市场逐渐火热。


一方面，是半导体设备厂商的需求。零部件厂商直接向设备厂定制化提供的原装零部件。VLSI数据显示，2020年半导体设备子系统市场销售规模接近100亿美元，其中维修和支持服务占46%，零部件产品销售占32%，替换升级占22%。


如盛美上海在回答投资者提问时表示，半导体设备集成商一般不亲自做标准零部件，例如阀、泵等。公司也在积极寻找国内的供应商，包括参股部分核心零部件厂商等，例如公司参股的子公司盛奕科技。


由于对设备的需求旺盛，进一步地向上游延伸，带动了设备零部件的供不应求，交货期大多数延长到12-15个月。


另一方面，是晶圆代工厂商的需求。全球半导体零部件市场规模估计为200-300亿美元，且伴随晶圆厂资本开支长期高成长。非光刻机类的设备零部件市场规模约100-200多亿美元，而光刻机零部件市场规模超过50亿美元，厂务附属设备市场规模约20亿美元，晶圆厂每年采购备品备件也具备一定的市场规模。


目前来看，国内主流代工厂全年日常运营过程中领用的零部件（包括更换和失效更换的零部件）达到 2000种以上。因此，常常会有半导体制造厂直接采购的作为耗材或备件的零部件及相关服务。


对于设备制造商来说，替换零件可以带来高利润并带来稳定的收入。即使芯片制造商在经济低迷时期控制投资，他们也会继续购买替换零件。因此，相较于总是起伏的半导体行业，这个赛道是一棵“常青树”。


最近，也有新闻报道，日本半导体设备大厂Disco宣布将在日本广岛县建设一家工厂，生产用于切割、研磨和抛光过程的切割轮，到2035年，该公司的产能将提高14倍。这个切割轮就是安装在机器中，高速旋转以处理形成电路的基板。该装置由钻石制成，磨损后需要更换。这就是看中了替换零部件的生意。


Disco在切割、研磨和抛光机器方面拥有全球最大的市场份额。从它的财报来看，截至 2023 年 3 月的财年销售额达到创纪录的 2841 亿日元，其中切割轮等替换零件占 20%。过去 10 年，替换零件的销量增长了两倍。


03


国内零部件赛道趋热




从市场格局来看，美国、日本公司在半导体设备零部件方面处于垄断地位。据ICWorld2020公开的20类半导体核心零部件产品的44家主要供应商，其中美国供应商有20家，约占45%，日本供应商16家，约占36%。此外，还有2家德国供应商、2家瑞士供应商、2家韩国供应商、1家英国供应商。


不过，国内半导体零部件厂商成长迅速。富创精密、江丰电子、新莱应材等在内的多家A股上市公司，已积极投入半导体零部件领域。


富创精密是全球为数不多能够量产应用于7纳米工艺制程半导体设备的精密零部件制造商。目前已与国内前十名半导体设备厂商中的9家达成合作，包括北方华创、浙江晶盛、中微半导体等。来自境内收入占比已由2022年的54.03%进一步提升至2023年上半年的63.46%。


江丰电子是半导体靶材厂商。据财报显示，2023年前三季度，公司实现营业总收入18.52亿元，同比增长9.84%；归母净利润1.93亿元，同比下降13.02%；扣非净利润1.40亿元。目前江丰电子生产的超高纯铜靶、超高纯铜锰合金靶材已经在客户端批量生产。江丰电子的超高纯金属溅射靶材品类比较稳定，主要产品包括超高纯铝靶材、超高纯钛靶材及环件、超高纯钽靶材及环件、超高纯铜靶材及环件、钨钛靶、镍靶和钨靶等。


目前一些国产的核心零部件如机械手、温控器、射频电源、低温真空泵、干泵等已得到半导体装备制造商验证，装备核心部件国内供应链正在形成并快速发展。


在2023年，储气舱（gas box）、流量计、真空计、反应喷淋头、静电吸盘和阀门等重要零部件取得较大突破，逐渐能够满足部分国内半导体设备需求。


在12月底，有四家半导体设备厂商联合设立了一家合资公司：中科共芯。这家公司的定位就是聚焦于投资半导体设备零部件，并将以战略性投资为主。从股权结构来看，拓荆科技、中科飞测、微导纳米均持股27.7624%；盛美上海持股比例为16.6574%；中科共芯的执行事务合伙人为广州中科齐芯半导体科技有限责任公司，持股0.0555%。


04


结语




半导体零部件市场虽然看似“小”，但其中蕴藏着巨大的商机和潜力。这些看似不起眼的零部件，实则是整个半导体产业链中的重要环节，对整个行业的发展起着至关重要的作用。


零部件国产化是必经之路。半导体设备行业经历了2018年以来的快速国产化，在整个过程中，设备公司订单量从10亿级别跨越到100亿，但是零部件生产体系的国产化进展比较缓慢。


2020年中，美国MOCVD设备厂商Veeco发出禁止SGL出售石墨盘（晶圆承载器）的禁令，使得华灿光电股价重挫。现在，本土零部件厂商已经开始在石墨盘这样的重要领域发力。


“江丰在E chuck静电吸盘、SiC涂层石墨基座等核心部件上取得长足进展。”江丰电子副总经理边逸军介绍，公司积极布局核心零部件，已设立了6个量产基地，拥有750台/套机床设备，组建了1600人的研发制造团队，现在拥有量产客户120家。


目前，国内设备厂商正处于持续研发突破，产品初步起量阶段，随着国产设备厂商的放量，未来国内零部件需求预计将快速增长，机遇广阔。