多重图形化及 NAND 三维化驱动刻蚀、沉积设备占比提升。2004 年以来沉积和刻蚀类设备在 WFE 中占比呈上升趋势。刻蚀设备从 2004-2008 年的平均占比14.6%,提升至 2019-2023 年的 20.6%。沉积设备从 2004-2008 年的平均 19.9%,提升至 2019-2023 年的平均 22.1%。我们认为份额提升的主要原因是 DUV 时代,逻辑和 DRAM 制程节点升级依靠多重图案化以及 NAND 三维化层数增加,工艺流程中对刻蚀和沉积的层数数量、难度的提升。 
20nm 技术节点引入多重图形化技术,光刻机套刻精度、效率提升,沉积、刻蚀需求增加。台积电 2011 年 28nm 制程节点规模量产后,2013 年 11 月,公司 16nm FinFET 节点开始风险量产。2014 年台积电 20nm 技术规模量产,且应用了创新的双重图形化技术。2015 年 16nm FF+规模量产,2017 年和 2018 年分别规模量产 N10 和 N7 节点,从 2019 年开始首次使用 EUV 技术,第一代产品是 N7+。行业在 20nm 节点进入多重图形化技术阶段,多重图形化对光刻机的套刻精度、生产效率提出更高要求,我们看到 ASML 自 2008 年推出 TWINSCAN NXT:1950i 以后,NXT:1960Bi、NXT:1965Ci、NXT:1970Ci、NXT:1980Di 等均围绕套刻精度和每小时处理晶圆片数进行提升。此外,3D NAND 向着垂直方向的发展(层数增加),制造设备端对刻蚀(高深宽比刻蚀)和沉积设备亦显著增加。
全球光刻进入 EUV 时代。光刻工艺作为集成电路制造过程中最直接体现其工艺先进程度的技术,根据瑞利定律,减小波长能够提高光刻系统分辨率。ASML 最先进 TWINSCAN EXE:5000,使用波长为 13.5 纳米的光,单次曝光能够实现 8nm分辨率。台积电自 2019 年开始用 EUV 规模量产 N7+制程节点。三星 2020 年宣布成功出货全球首批 100 万个基于 EUV 技术的 D1x DDR4 DRAM 模块。美光目前量产的 DRAM 均采用 DUV 光刻设备制造,公司已于 2024 年开始试生产基于 EUV光刻的 1γ DRAM,并计划于 2025 年量产。2023 年 ASML EUV 光刻机 ASP 超过1.7 亿欧元,是 ArFi 约 7200 万欧元 ASP 的两倍以上。EUV 技术减少了多重图案化中的重复步骤,提升图案精度,从而提高性能和良品率,并缩短开发时间。
中国大陆先进制程、存储扩产高弹性。BIS 升级出口管制措施,中国大陆无法获得 EUV 及先进 DUV 光刻机。以 ASML 的光刻机参数为例,公司所有 EUV 设备均使用 13.5nm 波长光源,都在限制出口中国大陆范围内。此外 ASML 表示预计自 2024 年开始不再能获得向中国大陆出货其 TWINSCAN NXT:2000i 及更高端型号设备的出口许可。中芯国际作为世界领先的集成电路晶圆代工企业之一,2023年销售额位居全球纯晶圆代工企业第四位,公司 2018 年以来研发费用率始终高于同行业台积电、联电等公司,在纵向追求更小的晶体管结构的同时,持续利用已开发工艺节点的产线成本和性能优势,开展横向衍生平台建设。此外,中国大陆 DRAM 投片量占全球比重仅约 10%,显著低于中国大陆半导体销售额全球占比约 30%的水平,大基金三期落地,DRAM 自主化需求空间广阔。
坚定不移推进集成电路产业链自主可控,半导体设备国产化加速渗透。综上我们认为 DUV 时代,中国大陆逻辑、存储晶圆厂扩产过程中,沉积和刻蚀设备重要性凸显。以北方华创、中微公司、拓荆科技为代表集成电路高端装备供应商已经在刻蚀、沉积等领域取得突破性进展。同时我们也非常看好国产化加速渗透带来的集成电路制造其他各环节机遇。
风险提示:国产替代进展不及预期,全球贸易纷争影响,行业竞争加剧。
正文目录
1 半导体设备:千亿美金市场,格局集中 .......... 4
2 全球光刻进入 EUV 时代 .......... 9
3 中国大陆先进制程、存储扩产高弹性 .......... 15
4 从集成电路制造路线看 DUV 时代薄膜沉积与刻蚀重要性 .......... 20
4.1 浸没式光刻推动 DUV 时代逻辑和 DRAM 器件制程节点持续微缩 .......... 20
4.2 3D NAND 带来刻蚀、薄膜工艺挑战.......... 23
5 多重图形化及 NAND 三维化驱动刻蚀、薄膜设备占比提升 .......... 25
6 国内刻蚀和薄膜沉积行业发展 .......... 30
6.1 北方华创:国产化脊梁,电子工艺装备平台龙头 .......... 30
6.2 中微公司:国产刻蚀+MOCVD 设备龙头,内生外延打造高端装备平台 .......... 31
6.3 拓荆科技:深耕薄膜沉积设备赛道,应用领域逐步拓展 .......... 32
6.4 盛美上海:国内清洗设备龙头,设备平台布局逐渐完善 .......... 32
6.5 微导纳米:ALD 设备领航者,覆盖领域渐广 .......... 33
7 风险提示 .......... 34

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