前 言
在全球科技竞争日益激烈的今天，半导体产业的核心地位愈发明显。流量计作为半导体产业设备零部件的一大品类，其性能、质量、精度、稳定性直接决定设备的稳定性与可靠性。近年来，国际贸易环境的不确定性增加，特别是美国对华技术封锁政策的持续升级，给中国半导体产业的发展带来了严峻挑战。面对这一形势，加快国产化进程，突破“卡脖子”技术，已成为国内半导体产业的迫切需求。本行研主要从从行业背景、流量计品类和选择、市场玩家、产业链结构、市场规模等维度对半导体流量计行业做个行研。笔者水平有限，如有错误，还请指正。（本文是永鑫方舟团队第55篇原创行研）
一、背景介绍
1. 半导体设备零部件介绍
半导体零部件是指在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等性能方面达到了半导体设备技术要求的零部件，是半导体设备的基础和核心，直接决定着设备的可靠性和稳定性。常见的半导体设备零部件有静电卡盘、密封圈、射频电源、硅环等结构件、真空泵、流量计、激光源等。半导体精密零部件在半导体设备制造环节中难度较大、技术含量较高，同时也是国内半导体设备企业急需突破的“卡脖子”的环节之一。
半导体设备零部件厂商以美日欧为主导，近年来美国为首对华科技打压政策不断，国内市场亟需破局“卡脖子”环节。根据IC World，2020年全球主要的44家半导体核心零部件供应商里，美国供应商有20家，占比约45%;日本供应商有16家，占比约36%; 美日欧半导体零部件供应商总占比超过90%，主导着全球半导体设备零部件市场。
图1 2022年全球半导体设备零部件前十大供应商情况
数据来源：各公司公告，彭博，中原证券
美国持续对中国实施尖端技术的出口限制，这种限制已演变为对中国科技领域的大面积制裁，并呈现出逐步加强的态势。随着全球经济的不确定性增加以及国际政治环境的紧张，中美在科技领域的分离风险愈发显著，且这一风险随着形势的恶化而不断上升。
2023年3月，荷兰跟进美国政府，以国家安全为由，宣布对半导体技术和设备出口实施新限制。2023年5月，日本经济产业省于5月23日公布了外汇法法令修正案，限制23种半导体设备和零部件涉及光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗等半导体制造核心环节。
图2 美国对华科技打击脉络
数据来源：中银证券
面对美日荷等国的制裁和限制措施，中国的科技发展并未因此停滞。相反，这更加坚定中国在半导体领域推进国产化替代的决心，致力于构建一个独立且可控的供应链体系，保障半体产业的长远发展。
图3 半导体零部件分类
数据来源：华安证券研究所，永鑫方舟整理
2. 流量计简介
流量计是用于测量液体或气体的线性、非线性、质量或体积流量的仪器。流量计广泛应用于基于流体的制造，例如半导体、化工厂、石油厂、汽车、制药和食品。在半导体领域，下游主要应用于沉积设备、蚀刻设备、立式炉、清洗设备、离子注入设备等。
为了适应各类用途，各种类型的流量计相继问世。目前已投入使用的流量计已超过100种。主流种类分为电磁型、卡门涡轮型、超声波型、科里奥利型、压差型等，其中电磁型、科里奥利型、压差型市场占比最大。
图4 各类型流量计市场占比
数据来源：https://www.allied marketresearch.com/flow-meter-market
3. 流量计品类与选择
通常在流量计的选择中，主要流程分为4大步骤：（1）确认检测流体的性质；（2）确认测量目的并决定检测方法，需参考多种纬度，如量程、接口形式，管径，精度等；（3）确认产品规范，仔细了解其型号规格；（4）考虑成本并做出最终决定。
通常流量计厂商对一个类型的流量计会配备多种型号去适配设备厂商，设备厂在选定之后就不会轻易改变，下图为常用流量计的概览。
图5 各类别流量计概览
数据来源：机床杂志社，化工人Club，永鑫方舟整理
在半导体领域，液体测量通常以超声波流量计为主。超声波流量计其工作原理是利用超声波在顺流传播和逆流传播过程中的时间差来计算流体流量。安装一对超声波换能器，相向地发射和接收超声波，流体的流动会引起超声波的传播速度发生改变，分别在顺流和逆流传播时加速和减速。从而超声波在顺逆流传播过程中会产生时间差，接着依据顺逆流传播的时间差计算出管道中流体流速的大小，并得出流体的流量。与其他类型流量计不同，超声波流量计是唯一一个非侵入式流量计，通过外夹的方式在外部测量带来了使用及校准上的便捷，也避免了内嵌式流量计维修保养时需要停机及带来的一系列泄漏的风险。此外，因为半导体高洁净度的特点，外夹式超声流量计无需接触被测流体也能有效避免污染的风险。其缺点则是面对小流量困难且测量时不能存在气泡。
气体测量通常采用MFC（质量流量控制器），同时具备测量及控制两种功能，以热式为主，通常搭载在独立气柜或直接安装在设备上。热式的基本原理是利用外部热源对管道内的被测流体加热,热能随流体一起流动,通过测量因流体流动而造成的温度变化来反映出流体的质量流量。因为其工作原理，热式气体流量计具备以下优点：（1）具有较快的响应速度，可以快速检测到流量变化，在需要即时反馈的应用中非常有用；（2）不依赖于气体密度等其他属性，不受气体种类的限制，可用于测量各类气体的流量；（3）可测流量范围广泛，从微小流量到大流量都能适应；（4）精度高，对于大多数应用来说，热式气体流量计能够提供足够的精度。然而，因成本较高，通常只应用于气体的高精度测量。
相对于其他领域所追求的价格便宜，半导体领域更注重于产品的稳定性。流量计算法与场景的密切契合需要与客户深度合作验证与迭代，而较大的试错成本也带来了较高的行业壁垒。
4.产业链
在半导体产业链中，设备零部件处于相对上游的环节，呈明显的细分化趋势。单品市场容量有限，但终端用户的粘性高，行业生态较为稳固，这使得新进入者面临重大挑战，通常难以轻易打入这一领域。流量计产业链上游主要包括电子元器件、机械部件、软件及原材料等。在流量计中，部分材料如PFA，可能存在“卡脖子风险”。根据气液类型，可对下游进行划分。液体流量计主要用于CMP设备、清洗设备、涂胶显影设备中。MFC主要应用于半导体领域加工炉、PVD&CVD设备、蚀刻等设备中。
图6 流量计产业链图
二、市场情况
1. 市场规模
根据QYResearch调研报告显示，2022年全球半导体流量计市场销售规模为3亿美元，预计于 2029 年全球半导体流量计市场规模将达到 5.3 亿美元，中间年复合增长率CAGR为8.2%。其中气体流量计占比较大，约为58%，液体流量计则为42%。
图7 半导体流量计全球市场规模
数据来源：QYRearch
图8 市场半导体流量计类型占比
数据来源：QYRearch
2. 半导体流量计市场玩家
图9 全球半导体流量计市场21强生产商及市场占有率（2022）
数据来源：QYRearch
全球范围内，半导体流量计主要生产商包括 HORIBA、Brooks Instrument、七星华创、富士金、万机仪器、 阿自倍尔株式会社、MK Precision Co.,Ltd、KOFLOC、布琅轲锶特、LINTEC等，全球核心厂商主要分布于日本及美国，前五大厂商占有大约 58%的市场份额。按气体液体流量计分类，半导体液体流量计国际主要行业玩家包括：东京计装、HORIBA、英特格、基恩士等；国内玩家有清科珈合、启尔机电等。半导体气体流量计/流量控制器国际主要生产商包括 HORIBA，Fujikin和MKS Instruments等；国内玩家有七星华创（现华丞电子）、蓝动精密、深圳冠华、久未实业等。
图10 流量计行业玩家概览
数据来源：各公司官网，Boss直聘，永鑫方舟整理
三、永鑫观点
半导体设备零部件作为“卡脖子”环节之一，国内市场亟需破局。流量计作为半导体设备零部件的一种，现阶段国产渗透率较低，核心厂商主要分布在日本及美国，占据绝大部份市场份额，存在较大国产替代空间。永鑫方舟将持续关注国内流量计企业的发展情况，在合适的时间点寻求投资机会。
以下是永鑫方舟团队过往针对半导体Niche Market行业进行的研究，可点击下方链接阅读：
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