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永鑫行研|金属机械类半导体设备零部件行业研究

永鑫行研|金属机械类半导体设备零部件行业研究 永鑫方舟资本
2025-03-10
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本文是永鑫方舟团队第69篇原创行研


前  言

半导体设备零部件是半导体设备的关键组成部分。随着半导体技术向高精度、先进制程、高性能方向发展,零部件的重要性日益凸显。在 5G 通信普及、大数据中心兴起、人工智能赋能各行业以及物联网爆发式增长的背景下,半导体产业迎来黄金发展期。然而,我国半导体设备零部件长期依赖进口,高端产品和核心技术被国外少数企业垄断,严重制约了我国半导体产业的自主、安全、可持续发展,“卡脖子” 风险极高。近年来,国家大力支持半导体产业生态建设,出台多项扶持政策,鼓励本土企业加大研发创新。随着研发投入不断增加,中国半导体设备零部件国产化替代进程加速推进。



一、半导体设备零部件行业概况



1. 半导体设备零部件的重要性

半导体设备零部件是半导体设备的核心,其质量、精度与性能直接决定设备的可靠性和稳定性,是国产半导体设备迈向先进制程的关键。这些零部件具有精度高、批量小、多品种、尺寸特殊、工艺复杂等特点,需兼顾强度、应变、耐腐蚀性、电子及电磁特性、材料纯度等复合功能要求。

资料来源:SEMI,中微公司招股说明书

2.半导体设备零部件的分类

半导体设备零部件按照功能分类主要包括:机械类、气体/液体真空系统类、机电一体类、电气类、仪器仪表类及光学类。

具体的零部件类别及应用半导体设备如下:

资料来源:富创精密招股说明书

3.金属机械类半导体设备零部件

金属机械类零部件分为金属工艺件和金属结构件。

1)金属工艺件:与晶圆直接接触或参与晶圆反应,一般在密闭腔室的复杂工艺环境中参与晶圆制程。它能延长设备寿命、提升晶圆制造良率,具备高精密、高洁净、强耐腐蚀及耐击穿电压特性,工艺复杂。主要用于薄膜沉积、刻蚀、离子注入、高温扩散等设备,涵盖反应腔、传输腔、过渡腔、内衬、匀气盘等关键部件。

2)金属结构件:在半导体设备中一般起连接、支撑和冷却等作用,种类繁多,应用较为广泛。在半导体设备中一般不直接与晶圆接触或参与晶圆反应。对机械加工精度,包含平面度、平行度以及表面粗糙度等参数,有着严苛标准。鉴于下游设备定制化需求,部分结构零部件需具备高洁净、强耐腐蚀以及耐击穿电压性能,工艺制程相对简易。常见的金属结构件包含托盘轴、冷却板、流量计底座、铸钢平台等。

4.核心技术
半导体金属机械类零部件技术要求相对较低,国产化程度较高,但应用于高制程设备的产品仍存在高技术壁垒。
1)精密机械制造技术:半导体设备对精密零部件有高精密、高洁净需求,这要求精密机械制造技术围绕三方面展开:开发精准加工工艺路线与程序;实现材料科学、材料力学与零件结构、加工参数的匹配;达成制造方式与产业模式的适配,从而高质量产出高精密产品。精密零部件制造商在满足半导体设备功能性需求时,需精准把控机械制造精度及所加工材料,以此提升半导体设备整体性能与使用寿命。
2)表面处理特种工艺技术:随着半导体设备向先进工艺制程发展,对精密零部件的高洁净、超强耐腐蚀、耐击穿电压等性能要求愈发严苛。精密零部件的表面处理特种工艺成为满足这些性能需求的关键环节。表面处理特种工艺技术主要分为干式制程与湿式制程。干式制程涵盖抛光、喷砂、喷涂等;湿式制程包含化学清洗、阳极氧化、化学镀镍、电解抛光等。
3)焊接技术:半导体设备精密零部件对焊接技术要求严格。在结构方面,需契合零部件不同尺寸并确保密封性能。精密零部件制造商要围绕焊接工艺、参数、材料、环境等开展研究,致力于使焊接区域达到零气孔、零裂纹、零瑕疵,保障半导体设备零部件的产品性能与使用寿命,最终确保真空环境下半导体设备工艺制程的稳定性。
5.行业发展趋势
1)生产精度及可靠性提高:半导体产业属于技术密集型,随着制程不断提升,对关键零部件的生产精度和可靠性提出了更高要求。与其他行业的基础零部件相比,半导体零部件用于精密制造,技术高度密集,具有精度高、批量小、品种多、尺寸特殊、工艺复杂以及要求极为严苛等特性。因其特殊性,企业在生产时,往往需要同时满足强度、应变、耐腐蚀性、电子特性、电磁特性、材料纯度等多种复合功能需求。
2)国产替代趋势明显:中国半导体设备行业发展迅猛。北方华创2023年营收220.79亿元,同比增长50.32%,2024年一季度营收58.59亿元,同比增长51.36%。依照2024年一季度营业收入排名,北方华创已成为全球第七大半导体设备厂商。中微公司2023年营收62.64亿元,同比增长32.10%。在半导体设备国产替代趋势下,设备零部件产业迎来国内厂商需求增长机遇。相比海外供应商,国内半导体零部件厂商面向国内设备厂商及海外公司大陆产线时,在交货周期、运费及关税成本方面具备优势。
3)产品模组化趋势显著:随着技术与器件集成度持续提升,半导体设备对工艺规格要求越发严苛,零部件制造的精密度、洁净度及工艺技术要求相应提高。为实现生产流程精密化,在控制成本的同时满足客户需求,提升精密加工能力成为关键,半导体设备零部件制造商的生产将趋于智能化、柔性化以提高生产效率。在此趋势下,模组产品成为未来走向,客户更倾向于采购功能完善、集成度高的模组类产品。



二、半导体金属机械类零部件市场概况



1. 产业链

半导体金属机械类零部件上游为铝合金材料以及其他金属材料;中游分为金属工艺件和金属结构件;下游应用于半导体设备,为光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、机械抛光设备以及封装测试设备。
2. 市场规模
半导体设备零部件市场空间广阔,近年来市场规模增速明显。根据SEMI数据,2023年全球半导体设备市场规模达1,063亿美元。2023年国内半导体设备市场规模约为336亿美元,同比有所增长。预计2024-2028年将维持超17%的复合增长率,至2028年市场规模达748亿美元。
2022-2028E中国半导体设备市场规模
单位:亿美元

资料来源:SEMI,中投产业研究院
根据富创精密、先锋精科招股说明书及华泰证券研究报告提供数据,半导体设备零部件的市场规模约为半导体设备市场规模的50%-55%,半导体机械类零部件市场规模约为整个半导体设备零部件规模的25%。由于暂无金属类占比的公开权威资料,则根据先锋精科招股说明书数据,以金属件占比约50%测算。可以由此推断出:
半导体金属机械类零部件市场规模=半导体设备市场规模*50%*25%*50%
因此中国半导体金属机械类零部件市场规模如下:
2022-2028E中国半导体金属机械类零部件市场规模

单位:亿美元

资料来源:SEMI,中投产业研究院

3. 竞争格局

对于半导体金属机械类零部件,早期国内零部件厂商布局的领域已产生了具备国际竞争力的企业

竞争格局如下:



三、永鑫观点



半导体设备零部件是半导体设备产业链的关键环节,半导体设备的升级迭代在很大程度上依赖精密零部件的技术突破。其中,金属机械类零部件在半导体设备零部件市场占比最大。当前,全球半导体设备零部件市场由美日欧厂商主导。未来,国内半导体设备零部件厂商有望进一步融入国内产线供应链,加快半导体设备行业的国产替代进程。

永鑫未来也会持续关注“芯”、“车”、“AI”、“智能制造”产业链,深入挖掘产业链上下游优质企业,持续助力中国实体经济。对于已投企业,永鑫将一如既往的从人力、供应链、订单等多方面助力企业发展,践行“让创业不再艰难”的深刻使命。


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永鑫方舟资本自成立以来,专注于投资“芯”、“车”、“AI”、“智能制造”等具有高成长潜力的优质硬科技项目,其中已上市企业8家:中际旭创、昀冢科技、罗博特科、东微半导、纳芯微、知行科技、贝克微、胜科纳米。
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