半导体行业研究报告：半导体制造限制加剧，设备零部件国产化加速

（报告出品方：东方证券）

1.1 半导体设备需要用到哪些零部件？

半导体设备零部件是整个半导体设备行业的支撑。半导体设备零部件是指在材料、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及技术要求的零部件。半导体设备零 部件在半导体产业链中处于偏上游的位置，其下游包括半导体设备厂商和晶圆厂。半导体设备厂 商既会采购一些集成度较低的零部件，也会采购由零部件集成的半导体设备模组和系统用于半导 体设备的生产；全球半导体制造厂采购的零部件通常作为耗材或者备件。

半导体设备零部件供应体系层次丰富。多层次供应模式即，供应商 A 给供应商 B 供货，供应商 B 做好组装件给供应商 C，由 C 完成子模块，供给设备商。比如富创精密向 TOCALO、VAT 等零 部件厂商供应工艺零部件和结构零部件，华亚智能向超科林、Ichor、捷普等零部件厂商供应高端 精密金属结构件，最终进入 AMAT、Lam 等国际设备厂商。

按照典型集成电路设备腔体内部流程来分，零部件可以分为：机械类、电气类、机电一体类、气 体/液体/真空系统类、仪器仪表类。

按照半导体零部件服务对象来分，半导体零部件可以分为精密机加件和通用外购件。其中，精密 机加件通常由各个半导体设备公司设计，然后委外加工，如工艺腔室、传输腔室等；通用外购件 包括硅结构件、O 型密封圈、阀门、规、泵、气体喷淋头等。

半导体设备零部件中，机械类零部件占比最高。从设备厂的采购比例来看，机械类零部件占比达 27%，其次是气体/液体/真空类零部件，占比 20%。从晶圆厂的采购比例来看，机械类占比达 37%，气体/液体/真空类零部件占比 19%.

半导体设备由成千上万零部件组成。以光刻机为例，ASML 双工件台光刻机主要包括 Wafer 传输 系统、系统集成系统、Reticle 传输系统、水平与对准系统、光源成像系统、投影透镜系统等，具 体包括投影物镜、光源、光束矫正器、能量控制器、掩膜台、内部封闭框架、减振器等。

不同半导体设备的零部件构成不同。涂胶显影设备中机电一体类零部件占比最高，占比 33%；刻 蚀设备及沉积设备所需的零部件中，机械类零部件占比最高；清洗设备中，气体/液体/真空类零 部件占比最高；光学类设备如检测设备所需的零部件中，光学类零部件占比最高。

1.2 半导体设备零部件壁垒在哪里？

技术壁垒：相比于其他行业基础零部件，半导体设备零部件尖端技术密集的特性尤其明显，有着精度高、工 艺复杂、要求极为苛刻等特点，主要是由于以下三个因素：其一，半导体制造属于精密的制造业，对关键零部件在原材料的纯度、原材料批次的一致性、质 量稳定性、机加精度控制、洁净清洗等方面要求更高，造成了极高的技术门槛。例如，随着半导体加工的线宽越来越小，光刻工艺对极小污染物的控制极为严苛，不仅对颗粒严 格控制，还要严控过滤产品的金属离子析出。

其二，半导体制造过程经常处于高温、强腐蚀性环境中，且半导体设备需要长时间稳定运行，半 导体零部件需要兼顾强度、应变、抗腐蚀、电子特性、材料纯度等复合功能要求。以静电卡盘为例，一是本身以氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，需要满足导热性、耐磨性 以及硬度指标，同时还需加入其他导电物质使得其总体电阻率满足功能性要求；二是陶瓷内部有 机加工构造精度要求高，陶瓷层和金属底座结合要满足均匀性和高强度的要求；三是静电吸盘表 面处理后要达到 0.01μm 左右的涂层，同时要耐高温，耐磨，使用寿命大于三年以上。

其三，半导体设备零部件市场细分明显，各个细分领域体量都不大，且不同细分品类技术要求和 技术难点都有所不同，需要积累大量的 Know-How。

客户壁垒：半导体设备零部件的客户壁垒主要体现在以下两个方面：（1）芯片制造过程需要几十种化学气体混在一起，再加上电压、温度、气压等参数，反应过程 非常复杂，因此配方一旦确定下来不会轻易改变。对设备制造商来说，零部件供应需要保持高度 一致性，不会轻易更换零部件供应商。以 CVD 为例，芯片制造过程中需要多次沉积工序。CVD 是通过化学反应的方式，利用加热、等 离子或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学 反应形成固态沉积物的技术。化学气相沉积过程中混合气体比例、气压、温度以及等离子体的激 发功率的改变都会对沉积效果产生影响，因此需要在反应过程中严格控制各个反应条件保持一致。

（2）半导体零部件验证程序复杂，下游客户配合度不高；另外，在长期产品迭代过程中，国外 零部件厂商形成了大量的 Know-How，而国内厂商因缺乏经验和关键技术很难得到验证机会和规 模应用。以富创精密某客户认证为例，其认证流程如下：首先需要进行质量体系认证，周期约一年；其次 需要进行特种工艺认证，包括工艺能力认证和性能指标认证，该认证周期约为一年。质量体系认 证和特种工艺认证通过后需根据客户要求定期复核，不通过复核则无法持续供货。通过以上两轮 认证后获得首件试制资格，公司通过研发制定工艺路线和制造流程，首件样品交付并通过客户验 收后才具备批量生产资格，首件试制及验收周期差异较大，一般在半年左右。

资金和供应链壁垒：在资金方面，相比于半导体设备行业，半导体设备零部件属于资金相对密集的产业，为满足较高 的生产能力要求，零部件的原材料及加工装备要求高并且价格昂贵。例如精密金属制造厂商需要 购置数控激光切割机、焊接机器人、精密 CNC 等大型高端进口设备。在供应链方面，加工件往往要求高纯度的材料，例如铝和石英，需要大型矿山特别定制，小型零 部件厂商采购量小，交货条件欠佳，零部件设备厂商处于被动地位，构成行业进入壁垒。从国内零部件厂商角度来看，高端金属零部件制造原材料铝合金金属、钨钼金属，以及石英件的 上游原材料高纯石英砂原料，基本被美国、日本公司垄断供应，上游加工设备和原材料的不足导 致长久以来我国大部分半导体零部件企业在低技术水平的状态下运行，不能保证产品质量的一致 性，影响产品质量的提升。

1.3 半导体设备各类零部件技术壁垒如何排序？

从技术难度来看，光学类零部件技术壁垒最高。其次是非金属类产品，供应商主要以国外为主；接下来是精密控制类，如流量计受美国军工管制，国内企业主要依靠进口；普通的金属加工件技 术壁垒最低，国产化程度也较高。从认证难度来看，相比于精密加工件，通用外购件具备较强的通用性和一致性，设备、制造产线 上的认证难度更高。

半导体设备零部件的技术难度和交货周期具有一定的相关性。技术壁垒最高的光学类零部件交期 最长，需要一年以上；其次是非金属加工件，工程塑料类交货周期需要 1 年以上，石英振荡器也 需要 9-10 个月；精密控制类零部件的技术壁垒也较高，精密球螺丝的交货周期达 1 年以上。

毛利率水平与产品技术壁垒相关。由于半导体零部件各细分品类技术难度有所差别，毛利率有所 不同。从不同品类来看，光学类零部件技术壁垒最高，其毛利率也最高；其次是精度较高的流量 计以及电气类产品；机械类零部件技术壁垒较低，毛利率相对较低，但其中非金属机械类产品加 工难度较高，技术壁垒也较高。另外，模组类产品由于外购零部件成本占比较大，毛利率较低。

1.4 如何理解半导体设备零部件厂商多产线多领域发展？

半导体设备零部件市场小而精，碎片化特征明显。相比半导体设备市场，半导体零部件市场更细 分。根据对国内主流代工厂调研获得的数据，目前全年日常运营过程中用到的零部件（包括维保 更换和失效更换的零部件）达 2000 种以上。

半导体行业中牛鞭效应明显，零部件厂商多领域发展规避风险。最终消费市场的微小变动，经过 一级又一级的放大效应，传到上游制造商就放得很大，这种现象在供应链管理上叫“牛鞭效应”。例如计算机的需求量上升 2%，到处理器就可能放大到 10%，传到设备制造商就可能放大到 20%， 再传到零部件制造商，就可能不止 30%。由于牛鞭效应，半导体零部件厂商同时扩展医疗设备、 通讯设备和其他行业发展，客观上分散了行业周期性变动带来的风险。

国内厂商如英杰电气专注于功率控制系统，为光伏、LED 新光源、核电、玻璃玻纤、冶金、石油 化工等多个行业提供优良功率控制和其他自动化控制设备；新莱应材则在泛半导体、生物医药、 食品安全等领域布局。

半导体设备零部件厂商多产线、多领域发展。由于半导体设备零部件单一产品的市场空间很小， 同时技术门槛又高，因此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。例 如 MKS，在气体压力计/反应器、射频/直流电源、真空产品等产品线均占据其主要市场份额，除 了半导体行业的应用，还广泛地应用于工业制造、生命与健康科学等领域。

外延并购是国际领军半导体零部件企业壮大规模的主要手段。由于半导体细分领域众多，通过并 购整合可以快速吸收先进技术，扩展业务范围。例如超科林自 2006 年收购 Sieger Engineering 后便开启了其垂直整合计划。2012 年收购 AIT，扩展其在子系统组装方面的能力；2012 年收购 Marchi 和 Miconex，扩展了公司的热解决方案和精密加工、塑料集成方面的能力；2018 年收购 QGT，丰富了公司零件清洁和涂层能力；2019 年通过收购 DMS 增强公司在半导体焊件方面的实 力；2021 年收购 Ham-Let，完善公司超高纯度和工业流量控制系统。

1.5 国内厂商如何切入半导体设备零部件领域？

国内厂商切入零部件领域的方式主要有以下三种：（1） 依托原有技术平台扩展：比如英杰电气成立初期主要产品为功率控制器，随后在功率控 制核心技术平台的基础上，陆续推出了应用于不同行业的专用功率控制电源，而后经过 技术跟踪研发推出特种电源。江丰电子依托原有靶材业务在金属材料特性和加工处理等 方面积累了较为丰富的制造经验和技术储备，并且拥有较为成熟的管理体系和文化体系， 能够按照半导体产业的要求，保证产品品质的一致性，以此基础为依托拓展半导体设备 零部件业务。（2） 上下游延伸：上下游扩展的方式主要有两种，一是由半导体材料扩展到半导体零部件， 比如神工股份成立以来主营产品为大直径硅材料，逐步向其下游等离子刻蚀机用硅零部 件扩展；二是在零部件供应链体系内扩展，比如炬光科技，公司起步于高功率半导体激 光器，并购 LIMO 后拥有调控光子技术能力，扩展光子技术应用解决方案。（3） 收购海外零部件厂商：万业企业通过收购 Compart Systems，获得流量控制系统领域零 部件及组件供应能力，并进入海外龙头设备厂商的供应链系统。