为更好服务制造业企业，2020年3月起，广东制造业隐形冠军（南海）研究院推出《隐形冠军研究院•产业情报（精简版）》，为电气机械和器材制造业、机械设备制造行业、家具制造业、金属制品业四大制造行业的企业提供行业热点分析、每月产业运营数据、国内外前沿技术情报以及最新政策和行业要闻，服务于广大企业的技术与产品创新、科学与理性决策，为提高企业及产业竞争力提供重要的信息服务。
本期要点：
1.国产光刻机处于研发阶段，与国际先进水平差两代距离；离子注入机实现订单零的突破
2.刻蚀机国产化替代有望尽快完成，清洗设备与薄膜沉积设备处于量产阶段，预计未来持续放量
3.5月份行业情况持续修复，出口情况仍未明朗
4.高通推出全球首个支持5G和AI的机器人平台，利好工业机器人产业发展
一、 本期热点：半导体设备的国产替代趋势研究
半导体产业的核心在于制造，制造的核心是工艺，工艺的核心是设备和材料。本期聚焦半导体关键设备，分析作为芯片制作的必要工具，国产半导体设备的现状如何，何时才能成气候。
（一）政策利好叠加上游双重扩产趋势，国产设备替代加速
1.国家政策持续推动半导体行业发展
半导体行业发展早在数年前已上升到国家战略层面，国家先后出台了《国家集成电路产业发展推进纲要》、《鼓励集成电路产业发展企业所得税政策》等政策，从税收、资金等各个维度对半导体产业给予扶持。2014年出台的《纲要》明确提出到2020年，IC产业与国际先进水平的差距逐步缩小，封装测试技术达到国际领先水平，关键装备和材料进入国际采购体系，实现跨越式发展。
2.受益于晶圆厂与存储器厂双重扩产浪潮，国产设备进口替代加速
（1）需求拉动晶圆厂资本开支，设备产业发展提速
半导体设备采购需求主要取决于下游晶圆厂商的资本开支，而晶圆厂商的资本开支依赖下游终端需求。下游终端需求主要包括消费电子、汽车电子等。目前，在5G、新能源汽车及可穿戴设备等技术创新所催生出对先进制程芯片的需求下，中芯国际、华虹半导体等国内代工厂巨头均大幅调高了2020年的资本开支计划，其中中芯国际将从2019年的22亿美元资本开支提升至31亿美元。因此，我们判断2020年将是国内代工厂的设备采购大年。
（2）晶圆厂梯度式扩产项目利好国内设备发展
国内晶圆代工市场景气上行、产能利用率攀升推动代工厂积极扩产。当前国内晶圆代工厂的扩产方向按工艺水平可分为三类：（1）以中芯国际、华虹集团为代表的12寸先进制程（22-7nm）晶圆厂；（2）以华虹无锡、晶合集成、万国等为代表的12寸成熟制程（90-45nm）晶圆厂；（3）以中芯国际天津/绍兴、积塔、燕东微电子等为代表的8寸（200nm-130nm）晶圆厂。这三类中既有面向国际的先进制程市场，又有主流的成熟制程市场，还有众多的8寸厂等。我们认为，晶圆厂先进与成熟工艺并行的扩产趋势将为国产装备提供良好的过渡市场和培育环境。
以华力集成、华虹半导体、晶合集成、积塔半导体等4家晶圆厂为例，统计从2017年到2020年3月的中标数据，结果发现：半导体设备的国产化率为华力集成（28nm）8.4%，华虹（90-65nm）20.8%，积塔（8寸）33.67%。整体上看，国内各梯队的国产化率为：先进制程＜12寸成熟制程＜8寸厂。显然，国产设备在先进制程领域仍然落后，但在成熟制程领域已在逐步扩大市场份额。
（3）存储器厂对设备要求不高叠加投资环境的宽松使得国产替代得以持续
存储器厂与晶圆代工厂不同，一般采用IDM生产模式，直接提供半导体产品。根据湖北省发改委发布的信息，长江存储一期投资569.5亿元，其中2018、2019年计划投资分别为200亿元、50亿元，而据安徽省政府信息，合肥长鑫一期投资534亿元，截止2018年底合计投资191.3亿元，2019年计划投资50亿元。此外，紫光集团曾宣布在南京、成都、重庆陆续展开集成电路基地建设，三地项目紫光投资总规模在千亿级别。中国主要存储厂商投资规模巨大，有望中期对半导体设备需求形成有力支撑。
我们统计了长江存储从2017-2020年3月的招投标数据，发现国产设备占比有明显提升，今年一季度国产化率达22%，为近年新高。本土存储器厂积极引入国产设备的主要原因是：
◎对成本更加敏感。逻辑芯片厂/代工厂对工艺更加看重，对设备价格相对不那么敏感，因此国产设备面临国际尖端设备的有力竞争。而存储芯片技术标准化程度高，产品性能无太大差别，成本优势是企业最重要的竞争力，因此为国产设备提供了市场机遇。
◎长期规模投资为国产装备营造良好发展环境。存储器工艺种类较为单一，厂商为提高性价比会做单一工艺配置的设备，或者较逻辑芯片设备在配置上有所降低，形成低价放量的销售模式。当前国内存储器厂商多数都规划了长期的大规模投资计划，一旦国产设备验证通过后，后续订单放量上升可期。
（二）半导体设备整体进口替代加速，关键设备获得重要突破
半导体制造过程分为三部分，即晶圆制造、晶圆加工和封装测试。加工环节设备中的薄膜沉积设备、光刻设备、刻蚀机以及离子注入设备直接决定加工的晶体管的最小尺寸，因此被称为关键制程设备，约占晶圆厂投资的44.5%左右。因此，我们将重点讨论加工环节设备。
目前中国的半导体设备行业正经历从无到有、从弱到强的发展路径。总体而言，在加工环节设备中，刻蚀机的国产化替代完成情况最好，光刻机、离子注入机处于研发追赶阶段，清洗设备与薄膜沉积设备则处于量产阶段。
1.光刻机：处于研发阶段，近期有望突破
光刻机是光刻工艺的核心设备，工艺水平直接决定芯片的制程和性能水平。全球光刻机行业已成为高度垄断的行业，全球前道制造光刻机市场基本被ASML、尼康、佳能垄断，CR3高达99%。其中，最先进的是采用波长13.5nm极紫外光的第五代EUV光刻机，可实现7nm工艺制程，荷兰ASML为全球唯一一家能够设计和制造该类型设备的厂商。
在工艺进入28nm以下制程后的一段时间里，20nm和16/14nm制程的成本一度高于28nm。虽然目前手机芯片即将进入5nm制程，但在物联网等众多领域，28nm仍然是主流工艺节点。在实际应用里，28nm光刻机经多重曝光后可生产14nm/10nm/7nm芯片，这与目前的主流芯片已无本质区别。综合技术和性能等各方面因素，28nm都将是最具性价比并长期活跃于市场的制程工艺。国内厂商中，上海微电子已实现90nm工艺光刻机的量产，并于2020年6月宣布28nm工艺的光刻机将于明或后年交付。这意为着随着研发进度的不断推进，国产光刻机与国际先进水平在实际市场竞争领域的技术差距有望缩小。
2.薄膜沉积设备：处于小批量生产交付阶段，预计未来趋势良好
薄膜沉积可按制作工艺划分为化学气相沉积（CVD）设备和物理气相沉积（PVD）设备。PVD工艺一般可分为三种：真空蒸镀、溅射镀膜和离子镀，其关键设备主要包括：硬掩膜（Hard Mask）PVD设备、铜互联（CuBS）PVD以及铝衬垫（Al PAD）PVD，其中铜互连PVD设备约占整个PVD市场规模的70%左右，是最为核心的设备之一。
目前，全球薄膜沉积设备行业处于垄断局面。PVD设备由美国应用材料（AMAT）垄断，占据全球超过85%的市场份额；CVD设备由美国应用材料（AMAT）、东京电子（TEL）和泛林（LAM）垄断，占大部分份额。国内的薄膜沉积设备主要厂商为北方华创和沈阳拓荆，目前已在市场取得进展。据今年1月10日的信息，北方华创在华虹中标1台PVD设备订单，在长江存储获得3台PVD设备订单。同时，北方华创首次中标CUBSPVD设备，打破了AMAT的垄断地位。随着CUBSPVD设备打破国际垄断，叠加国内晶圆厂产能扩张趋势，我国薄膜沉积设备有望继续实现从1到N的发展。
3.刻蚀机：处于大批量量产阶段，有望尽快完成国产替代
刻蚀机按照待刻材料不同，可分成金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀三大类，其中硅刻蚀和介质刻蚀为主流工艺。
全球刻蚀机行业前三名为泛林（LAM）、东京电子（TEL）和美国应用材料（AMAT），合计占据市场份额90%以上。国内刻蚀机代表企业为中微公司和北方华创。目前国内设备厂商处于“28nm产线设备批量供应，14nm逐步客户验证，5nm获订单突破”的阶段。从长江存储从2017-2020年5月的招标情况来看，国产刻蚀机订单占比逐年增加。同时，据2020年5月23日信息，中微公司成功开发5nm刻蚀机并获台积电批量订单，是国内唯一进入台积电生产线的设备供应商。总体来看，国内刻蚀机行业的突破进展较快，处于量产阶段，有望尽快完成国产化替代。
4.离子注入机：处于研发与验证阶段，替代趋势有望持续
离子注入机的开发生产难度仅次于光刻机。离子注入机按能量高低可分为低/中/高能离子注入机、兆伏离子注入机；按束流大小可分为小/中束流离子注入机、强流/超强流离子注入机。随着集成电路工艺技术的持续提升，器件的特征尺寸不断缩小，需要更低能量的注入，因此低能大束流离子注入机逐渐成为主流。
全球离子注入机的龙头为美国应用材料（AMAT）和Axcelis公司，两家合计占据全球近90%的市场份额。国内企业中，只有凯世通和中科信具备集成电路离子注入机的研发和生产能力，目前处于28nm验证阶段。据2016-2019年华力集成的设备采购招投标数据，项目一共中标26台设备，其中中信科首次中标1台设备。另据今年6月17日信息，凯世通成功研发的的低能大束流离子注入机在低能和大束流等核心指标上已达到或超过国外产品，目前正在晶圆厂及存储器厂进行设备认证，一旦验证结果符合要求，将填补国内技术空白并建立较高技术壁垒。随着国内两家离子注入机厂商分别在客户认证及技术储备方面获得进展，未来离子注入机的国产化率有望增加。
5.清洗设备：整体处于小规模量产阶段，预计未来逐渐放量
清洗设备是晶圆制造和加工环节中的重要设备。目前主流的清洗工艺为湿法清洗，其设备可分为槽式和单片式。目前，单片式清洗设备的销售额约占湿法清洗设备总销售额的70%。
全球清洗设备同样呈寡头垄断局面，约80%左右市场份额由Screen、东京电子（TEL）和泛林（LAM）占据。国内厂商方面，盛美半导体、北方华创和至纯科技可生产槽式晶圆清洗机和单片清洗机，芯源微侧重单片清洗机，北方华创和至纯科技则在槽式和单片清洗机均有布局。
据长江存储、华虹无锡、华力集成三个项目2017-2020年3月的设备采购数据，盛美半导体获取订单量约为20%，主导了清洗设备的国产化进程。我们认为其主要原因是盛美半导体的差异化发展战略及专利保护技术发挥了效用，公司分别于2009与2016年研发出SAPS、TEBO等颠覆性清洗技术，获得中芯国际、长江存储、SK海力士等客户的认证及重复采购，成功打破国际市场垄断格局。随着国内厂商的持续布局，叠加盛美半导体于2020年在科创板上市，清洗设备的国产化发展有望持续推进。
二、行业运行分析
根据国家统计局公布的5月份行业运行数据，机械设备制造业的投资、产出和利润状况延续修复态势，但出口状况仍不乐观。下游行业在持续变化，房地产业率先恢复景气，有望支撑机械设备行业从底部爬升。具体分析如下：
【投资】固定资产投资降幅持续收窄，但收窄速度有所放缓
1-5月，全国通用设备制造业固定资产投资累计下降20.20%，降幅较1-4月收窄4.9个百分点，较上年同期回落21.6个百分点；专用设备制造业固定资产投资累计下降15.20%，降幅较1-4月收窄4.4个百分点，较上年同期回落21.4个百分点。
【生产】行业产出持续修复，但仍低于去年同期
1-5月，全国通用设备制造业工业增加值累计下降4.9%,降幅较1-4月收窄4.1个百分点，较上年同期回落7.4个百分点；专用设备制造业工业增加值累计增长1.0%,增速较1-4月收窄5.2个百分点，较上年同期回落3.9个百分点。行业产出降幅的继续收窄反映行业处于恢复之中，但仍未达到去年同期水平。
【需求】下游地产延续升势，3C电子由升转降，汽车行业持续低迷
房地产方面,1-5月新开工、施工、竣工分别同比-12.8%、+2.3%、-11.3%，增幅较1-4月分别+5.5pc、-0.2pc、+3.2pc；其中，5月单月新开工、施工、竣工分别同比+2.5%、+6.2%，增幅分别较4月+3.8pc、+15.1pc，显示5月竣工面积增速大幅反弹。地产供给侧链条上各环节均表现较好，有望对上游相关机械设备行业产生拉动。
3C电子方面，5月手机出货量3375.9万部，较5月出货量环比下降19%，同比转为负增长，下降11.8%；智能手机出货量3266.1万部，环比下降20%，同比下降10.4%。但5G手机的出货比率逐季增长，5月5G手机占比达到47.9%；集成电路产量215亿块，同比增长3.4%，但增速下降。上述数据显示全国3C电子产业链景气度再度回落，对上游相关设备行业不利。
汽车方面，1-5月，全国汽车制造业规上企业营收总额26,614.1亿元，同比下降13.6%，较去年同期回落7.4个百分点；利润总额1,193.5亿元，同比下降33.5%，较去年同期回落6.3个百分点。这些数据显示汽车行业仍在缓慢恢复之中，预计对上游相关设备短期暂未能有较大拉动。
【出口】出口持续下跌，整体情况仍不明朗
5月份，全国通用设备制造业当月出口交货值为414.50亿元，同比下降11.70%，增速较去年同期回落13.6个百分点。专用设备制造业当月出口交货值为321.70亿元，同比增长14.60%，增速较去年同期回落9.8个百分点。
【运营】企业毛利、盈利能力持续恢复
1-5月份，全国通用设备制造业规上企业营收总额13,473.0亿元，同比下降8.2%，较上年同期回落13.5个百分点；利润总额844.3亿元，同比下降6.5%，较上年同期回落13.9个百分点；销售毛利率为17.5%，连续3个月上升，行业盈利能力持续增强。
1-5月份，专用设备制造业规上企业营收总额10,832.2亿元，同比下降2.3%，较上年同期回落11.1个百分点；利润总额892.2亿元，同比增速16.6%，较上年同期回落1.1个百分点；销售毛利率为21.1%，连续3个月上升，行业盈利能力持续增强。
5月份，全国通用设备制造业工业生产者出厂价格指数（上年=100）为99.90，较4月数值未提高，较上年同期回落1个点；全国专用设备制造业工业生产者出厂价格指数（上年=100）为100.10，较4月回落0.3个点，较上年同期回落0.5个点。专用设备出厂价格指数轻度下跌，显示相关企业经营压力较大。
三、行业月度要闻
【政策动态】2020年保能源安全路径图敲定
6月18日，国家发展改革委、能源局发布《关于做好2020 年能源安全保障工作的指导意见》，其中提到积极推动国内油气稳产增产，加快页岩油气、致密气、煤层气等非常规油气资源勘探开发力度，保障持续稳产增产。短期内油服设备行业可能随油价的恢复而逐步上行，中长期看保障能源安全仍是行业发展主线，这将稳定油服板块行情，利好油服设备相关产业链。（来源：经济参考报）
【企业动态】高通推出全球首个支持5G和AI的机器人平台
6月中旬，高通宣布推出专为机器人设计的高集成度整体解决方案——高通机器人RB5平台。该平台开创性地融合了高通在5G和AI领域的技术专长，能够支持开发者和厂商打造下一代具备高算力、低功耗的机器人和无人机，满足消费级、企业级、防护类、工业级和专业服务领域的要求。（来源：高工机器人）
【市场信息】美国政府允许华为参加5G网络标准的制定
6月16日信息，美国政府证实，将会修改禁止美国企业与华为进行生意往来的禁令，允许其合作制定下一代5G网络标准。美国政府对华为制裁的这一调整将使国内芯片产业获得更加良好的发展空间，并可能间接带动半导体设备的国产化替代进程。（来源：新浪财经）
【市场信息】扩大产能，环球晶在台增建12寸硅片厂
据台湾工商时报报道，晶圆大厂环球晶积极扩增在台湾的半导体产业布局，已将超过新台币100亿元的境外资金汇回台湾，预计将于两年内完成厂房兴建、机台安装和产品量产。环球晶表示，中德分公司主要生产和销售12寸半导体硅晶圆。为因应全球半导体产业制程技术快速提升对高阶硅晶圆的强劲需求，环球晶决定扩建中德分公司厂房，新增先进设备和高端仪器，扩大12寸最先进半导体磊晶硅晶圆的产能。（来源：半导体行业观察）
【市场信息】上汽和大众投入超1400亿加码固态电池
6月11日信息，上汽集团董事长陈虹在2019年度股东大会上表示，未来5年，上汽集团和大众计划共同投资1400亿元，重点发力新能源和智能网联方向。预计此举直接利好锂电设备。（来源：汽车之家）
【作者】广东制造业隐形冠军（南海）研究院 广东高成长企业发展服务中心 王林 郑兆聪
