1、刻蚀设备：国产崛起可期待，工艺进步促需求刻蚀设备：国产崛起可期待，工艺进步促需求长江证券机械研究小组长江证券机械研究小组分析师：赵智勇SAC执业证书编号：S0490517110001分析师：姚远SAC执业证书编号：S0490517070005分析师：臧雄SAC执业证书编号：S0490518070005联系人：倪蕤、曹小敏 研究报告研究报告 评级看好看好维持维持01 什么是半导体刻蚀设备02 市场格局：巨头垄断，国产可期03 需求趋势：工艺进步推动需求向上04 海外借鉴：高研发构筑内生增长什么是半导体刻蚀设备01刻蚀工艺通常位于光刻工艺之后刻蚀工艺通常位于光刻工艺之后图1：刻蚀工艺位于光刻工艺之
2、后资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著）,长江证券研究所 刻蚀技术湿法刻蚀干法刻蚀 刻蚀材料硅刻蚀介质刻蚀金属刻蚀刻蚀是半导体制造核心工艺之一刻蚀是半导体制造核心工艺之一图2：薄膜沉积、光刻和刻蚀是半导体制造三大核心工艺资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著）,长江证券研究所资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著）,长江证券研究所图3：刻蚀的目的是把图形从光刻胶转移到
3、待刻蚀的薄膜上 薄膜沉积、光刻和刻蚀是半导体制造的三大核心工艺 薄膜沉积工艺在晶圆上沉积一层待处理的薄膜，匀胶工艺把光刻胶涂抹在薄膜上，光刻和显影把光罩上的图形转移到光刻胶，刻蚀把光刻胶上图形转移到薄膜，洗掉光刻胶后，即完成图形从光罩到晶圆的转移 一颗芯片有数十层光罩，半导体制造即在薄膜沉积、光刻和刻蚀三大工艺中循环，把所有光罩的图形逐层转移到晶圆上薄膜沉积薄膜沉积-长一层待刻蚀长一层待刻蚀薄膜薄膜-沉积设备沉积设备显影显影-去掉经曝光的光刻去掉经曝光的光刻胶胶-显影设备显影设备匀胶匀胶-涂抹光刻胶涂抹光刻胶-匀胶机匀胶机光刻光刻-把图形从光罩复刻把图形从光罩复刻到光刻胶到光刻胶-光刻机光刻机
4、刻蚀刻蚀-挖掉缕空的薄膜挖掉缕空的薄膜-刻蚀机刻蚀机去胶去胶-去掉剩余光刻胶去掉剩余光刻胶-去胶机去胶机指标类型指标类型指标表述指标表述刻蚀速率刻蚀过程中去除待刻蚀的材料的速度，通常越快越好刻蚀剖面各向异性刻蚀只在垂直方向刻蚀，能保证侧壁上下宽度一致，干法刻蚀通常是各向异性的，为现在主流刻蚀方法各向同性刻蚀在各个方向上以相同的速率刻蚀，会造成光刻胶下的钻蚀，导致线宽损失，湿法刻蚀通常各向同性刻蚀偏差刻蚀后线宽或关键尺寸间距的变化，即刻蚀得到的图形比光刻胶更凹进去通常由横向钻蚀或刻蚀剖面不合格引起选择比同一刻蚀条件下，刻蚀一种材料比另一种材料的速率快多少高选择比的刻蚀工艺，在刻蚀一种材料的同时不
5、刻蚀其他材料，可保护光刻胶和其余部件，工艺越先进，对选择比要求越高其他指标均匀性、残留物、聚合物、等离子体诱导损失、颗粒沾污、宽深比等刻蚀设备主要指标刻蚀设备主要指标资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著），长江证券研究所表1：刻蚀设备主要指标包括刻蚀速率、剖面、偏差、选择比等资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著），长江证券研究所资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著
6、），长江证券研究所图4：化学和物理干法刻蚀原理表2：刻蚀机按工艺分为湿法和干法刻蚀，干法刻蚀为主流 湿法刻蚀湿法刻蚀各向异性较差，侧壁容易产生横向钻蚀造成刻蚀偏差，通常用于工艺尺寸较大的刻蚀，或用于干法刻蚀后清洗残留物等 干法刻蚀干法刻蚀是目前主流的刻蚀技术，通常采用等离子干法刻蚀等离子干法刻蚀，等离子干法刻蚀机主要有ICP、CCP刻蚀机等 等离子干法刻蚀机，在反应腔中将气体激发为高速运动（高能量）的等离子状态，并控制等离子气体的运动方向，使等离子轰击晶圆表面的薄膜（物理刻蚀）或与薄膜发生反应（化学刻蚀）或两者结合（物理化学混合），实现刻蚀 决定刻蚀效果的主要指标有：等离子能量等离子能量和等离
7、子浓度等离子浓度等离子干法刻蚀是目前主流刻蚀工艺等离子干法刻蚀是目前主流刻蚀工艺工艺工艺实现方式实现方式优点优点湿法刻蚀化学试剂（酸、碱等）腐蚀1、对材料的刻蚀选择比较高2、对器件的损伤较小3、设备成本较低干法刻蚀物理方法1、刻蚀剖面各向异性，具有较好的侧壁剖面控制2、较好的线宽偏差控制3、最小的光刻胶脱落或粘附问题4、较好的片内、片间和批次间刻蚀的一致性5、较低的材料消耗和废气处理费用化学方法物理化学混合方法干法等离子体刻蚀机中最常见的是干法等离子体刻蚀机中最常见的是CCPCCP和和ICPICP刻蚀机刻蚀机图5：双频电源CCP刻蚀机原理图（电源加在一个/两个极板）资料来源：等离子体刻蚀工艺的
8、物理基础（物理学和高新技术，戴忠玲、毛明、王友年），长江证券研究所图6：螺旋状线圈ICP刻蚀机和平面盘绕状ICP刻蚀机原理图 干法等离子体刻蚀中最常见的是电容性耦合等离子体刻蚀（电容性耦合等离子体刻蚀（CCP）和电感性耦合等离子体刻蚀（电感性耦合等离子体刻蚀（ICP），），两者激发等离子体的方式不同 CCP为电容极板激发等离子体，ICP由电感线圈激发等离子体，两者涵盖了绝大部分刻蚀应用 双频电源CCP刻蚀可在一定程度上改善CCP刻蚀不能单独控制等离子体浓度和能量的特点 ICP刻蚀设备按结构不同又分为螺旋状线圈ICP和平面盘绕状ICP（又称TCP）螺旋状线圈ICP，在刻蚀反应腔体外缠绕电感线圈平
9、面盘绕状ICP，线圈在一个平面内，放置在反应腔体上部此外还有一种ECP方式也可看做ICP的一种资料来源：等离子体刻蚀工艺的物理基础（物理学和高新技术，戴忠玲、毛明、王友年），长江证券研究所ICPICP和和CCPCCP刻蚀设备的主要应用场景不同刻蚀设备的主要应用场景不同 ICP：刻蚀较软和较薄，需精细控制的材料，如栅极硅刻蚀 CCP：较硬材料上，刻蚀高深宽比的深孔、深沟等，如介质通孔刻蚀 国外各家刻蚀设备公司主要技术路线应用材料（ICP），Lam（TCP），TEL（CCP），Hitachi（ECP）资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julia
10、n Serda著），长江证券研究所表3：ICP和CCP刻蚀设备的主要应用场景不同设备类型设备类型特点特点应用场景应用场景电容耦合 CCP刻蚀设备1、不易单独控制等离子体浓度和能量2、较高的工作气压3、通常较大能量，易过刻蚀损伤晶圆1、高能离子2、在较硬材料上，刻蚀高深宽比的深孔、深沟等3、如介质通孔刻蚀电感耦合 ICP刻蚀设备1、可分别控制等离子体浓度和能量2、较低的工作气压3、通常均匀的离子浓度、低能量，不易损伤晶圆1、低能离子，均匀的离子浓度2、刻蚀较软的和较薄的材料3、如栅极硅刻蚀晶圆制造过程分晶圆制造过程分FEOLFEOL和和BEOLBEOL段，对工艺要求不同段，对工艺要求不同图7：典
11、型晶圆剖面图，制造过程分FEOL段和BEOL段资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著）,长江证券研究所 晶圆制造由低向高逐层堆积，每一层都需经薄膜沉积、光刻和刻蚀，靠前的工序为FEOL，靠后的为BEOL金属层出现前的制造阶段为FEOL（Front end of line），是晶圆制造最靠前工序，对工艺、线宽要求较严格，是关键工艺段金属层出现后的制造阶段为BEOL（Back end of line），是晶圆制造中靠后的工序，对工艺、线宽要求较FEOL更宽松 FEOL段对工艺要求较高，如14nm工艺中，FEOL段需严格做到
12、14nm BEOL段对工艺要求稍低，如14nm工艺中，BEOL段通常不必做到14nmN阱P阱P+P+N+N+金属层金属层1金属层金属层2金属层金属层3金属层金属层4金属层金属层5金属层金属层6层间介质层间介质1层间介质层间介质2层间介质层间介质3层间介质层间介质4层间介质层间介质5介质介质硅硅硅硅硅硅硅硅金属金属接触孔接触孔金属接触孔金属接触孔金属通孔金属通孔BEOL段介质、金属刻蚀大深宽比CCP刻蚀设备FEOL段（关键）硅、介质刻蚀ICP刻蚀设备按刻蚀的材料可分为硅刻蚀、介质刻蚀和金属刻蚀按刻蚀的材料可分为硅刻蚀、介质刻蚀和金属刻蚀 FEOL段、BEOL段和后道先进封装中，刻蚀的材料和要求各
13、不相同 FEOL段主要是对硅和介质的精细刻蚀，线宽、等离子能量控制、对晶圆的损伤等要求严格 BEOL段主要是对介质和金属的刻蚀，主要是刻蚀高深宽比的深孔、深槽等 后道先进封装中，硅通孔工艺（TSV）刻蚀微米级通孔，对刻蚀设备的功率要求较大资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著），长江证券研究所表4：FEOL段、BEOL段和先进封装工艺中刻蚀的材料和对刻蚀的要求不同工艺段工艺段主要刻蚀材料主要刻蚀材料刻蚀要求刻蚀要求主要刻蚀工艺主要刻蚀工艺主要刻蚀设备主要刻蚀设备FEOL段硅介质材料较薄，对工艺、线宽要求较严格，是关键工
14、艺段栅极硅刻蚀接触孔介质刻蚀浅沟槽硅刻蚀介质侧墙刻蚀等ICP刻蚀设备BEOL段介质金属材料较硬较厚，高深宽比深孔、深槽对工艺、线宽要求较FEOL更宽松通孔介质刻蚀钝化层刻蚀金属刻蚀等CCP刻蚀设备后道先进封装硅微米级深孔刻蚀硅通孔刻蚀等TSV刻蚀设备市场格局：巨头垄断，国产可期02刻蚀设备刻蚀设备1919年全球市场空间约年全球市场空间约116116亿美元，亿美元，20202020年约年约140140亿美元亿美元图8：晶圆制造设备占半导体设备价值量的约80%，刻蚀占约24%份额资料来源：SEMI/SEAJ WWSEMS，长江证券研究所封装设备,6.4%测试设备,8.7%其他设备,4.0%刻蚀设备
15、,24%光刻机/光刻胶处理,23%CVD,18%CMP/表面处理/清洁,13%检测设备,13%其他沉积设备,9%晶圆制造设备,80.8%图9：全球半导体设备销售额资料来源：SEMI，长江证券研究所 半导体设备中晶圆制造设备价值量占比约80%，刻蚀设备占比最大光刻、刻蚀和薄膜设备等核心工艺环节的设备价值量较大刻蚀设备约占晶圆制造设备价值量的24%，近年来超过光刻，占比最大 据SEMI预计，2019年全球半导体设备销售额约595.8亿美元，2020年约719.2亿美元2019年全球刻蚀设备市场空间约116亿美元，2020年约140亿美元620.9595.8719.2-100%-50%0%50%10
16、0%150%200%010020030040050060070080020092010201120122013201420152016201720182019E2020E全球半导体设备销售额（亿美元）同比刻蚀设备市场由巨头垄断刻蚀设备市场由巨头垄断图10：2017年半导体设备前12大公司市场份额资料来源：SEMI，长江证券研究所图11：2016年全球刻蚀设备市场份额占比情况资料来源：Gartner，长江证券研究所应用材料,19.1%泛林,15.1%东电电子,12.9%阿斯麦,12.9%科天,5.0%迪恩士,2.5%细美事,1.9%日立高新,1.8%日立国际电气,1.7%大福,1.2%先域,1.
17、2%尼康,1.1%其他,23.57%晶圆制造设备公司龙头效应显著前4大设备公司市场份额占比达约60%前4大公司主要业务均为光刻、刻蚀、薄膜沉积等核心工艺环节 刻蚀设备市场由Lam、东京电子和应用材料三大巨头垄断Lam占全球刻蚀设备约50%份额，东京电子和应用材料各占约20%份额此外有日立高新技术、SPTS、及部分国产刻蚀设备公司参与刻蚀设备竞争52.7%19.7%18.1%9.5%Lam东京电子应用材料其他资料来源：东京电子、应用材料、Lam等公司官网，长江证券研究所资料来源：Lam、东京电子、应用材料、Conventor等相关公司官网，长江证券研究所图12：经30多年竞争和整合，刻蚀设备行业
18、集中到主要的3家表5：刻蚀设备龙头公司主要并购情况 并购整合是刻蚀设备公司强化自身竞争力的有效途径 刻蚀设备行业经数十年发展、竞争和整合，目前主要由Lam、应用材料和东京电子三家垄断 应用材料2013年9月曾尝试并购东京电子，Lam于2015年10月曾尝试并购KLA-Tencor，但均因反垄断而失败，目前刻蚀设备巨头竞争格局较为稳定刻蚀设备行业经不断整合，目前格局较为稳定刻蚀设备行业经不断整合，目前格局较为稳定时间时间收购公司收购公司被收购标的被收购标的被收购标的主要业务被收购标的主要业务2006LamSilfex与刻蚀相关的零部件和辅助系统2007东京电子Epion与刻蚀相关的零部件和辅助系
19、统2007LamSEZ Group湿法刻蚀2009应用材料Semitool湿法刻蚀2012东京电子FSI湿法刻蚀2017LamCoventor3D 建模和分析预计预计2019/202019/20年中国大陆刻蚀设备市场空间分别年中国大陆刻蚀设备市场空间分别24.3/33.124.3/33.1亿美元亿美元资料来源：集成电路应用,2017年上海集成电路产业发展研究报告，长江证券研究所图14：2019/20年中国大陆是全球最大半导体设备市场之一（亿美元）资料来源：SEMI，长江证券研究所 2019与2020年是中国内资晶圆厂设备投资高峰预计2019年中国大陆半导体设备市场空间约为125.4亿美元预计2
20、020年中国大陆半导体设备市场空间约为170.6亿美元 2019年与2020年中国大陆主要半导体设备市场空间巨大预计2019与2020年中国大陆刻蚀设备市场空间分别24.3、33.1亿美元图13：2019与2020年是中国大陆内资晶圆厂设备投资高峰82.3179.5114.964.9128.2171.1101.186125.4 132118.188.9170.6 183.1 124.994.7020406080100120140160180200中国大陆韩国台湾地区日本北美欧洲东南亚和其他2013201420152016201720182019E2020E资料来源：SEMI/SEAJ WWSE
21、MS，长江证券研究所图15：2019与2020年中国大陆主要半导体设备市场空间（亿美元）24.323.318.213.213.29.18.110.95.033.131.724.817.917.912.411.014.86.905101520253035刻蚀设备光刻机CVDCMP/表面处理/清洗过程检测设备其他沉积设备封装设备测试设备其他设备01020304050607080901002017H22018H12018H22019H12019H22020H12020H22021H12021H22022H12022H2中国大陆内资晶圆厂规划设备投资额测算（亿美元）国产刻蚀设备已具有一定竞争力国产刻蚀
22、设备已具有一定竞争力图16：截止至2018年12月31日长江存储的刻蚀设备订单份额资料来源：中国国际招标网，长江证券研究所图17：截止至2018年12月31日福建晋华的刻蚀设备订单份额资料来源：中国国际招标网，长江证券研究所 截止至2018年12月31日，长江存储采购的刻蚀设备中，Lam占据最大份额，国产刻蚀设备以16%的份额排第二 截止至2018年12月31日，福建晋华采购的刻蚀设备中，东京电子占据最大份额，国产刻蚀设备以17%的份额排第四 尽管在线宽要求更严格的关键工序ICP硅刻蚀等领域国产刻蚀设备与国外龙头仍有差距，但国产刻蚀设备在CCP介质刻蚀、TSV等领域已具有一定竞争力，目前已占据
23、国内大部分TSV市场，国产介质刻蚀机进入台积电7nm量产线和5nm验证线，并在内资晶圆厂中占据了较大的份额，国产崛起可期待53%16%13%11%6%1%Lam国产刻蚀设备东京电子应用材料DNS其他38%24%19%17%2%东京电子应用材料Lam国产刻蚀设备SAMCO需求趋势：工艺进步推动需求向上03晶圆量和工艺进步是刻蚀设备需求影响因素，刻蚀设备占比提升晶圆量和工艺进步是刻蚀设备需求影响因素，刻蚀设备占比提升图18：影响刻蚀设备需求的两个核心因素是晶圆量和工艺进步资料来源：应用材料官网，长江证券研究所 影响刻蚀设备需求的主要因素包括晶圆处理量、工艺进步、半导体产业转移和EUV光刻机效率的提
24、升 核心影响因素：晶圆处理量下游景气度，决定了所有半导体设备的需求工艺进步 芯片结构3D化、多重曝光等，促使刻蚀设备在晶圆产线中的价值量占比提升 近年来，随着半导体制程进入22nm以下，FinFET工艺、3D NAND工艺、多重曝光工艺等的广泛应用，对刻蚀设备的需求逐渐升高，刻蚀设备在晶圆产线的设备投资中占比逐渐提升刻蚀刻蚀设备设备更新需求更新需求产业转移产业转移EUVEUV光刻机光刻机效率提升效率提升晶圆晶圆量量工艺进步工艺进步新增需求新增需求使用寿命使用寿命很很长长设备老化更设备老化更新需求较少新需求较少资料来源：SEMI/SEAJ WWSEMS，长江证券研究所图19：近年来刻蚀（Etch
25、）设备在晶圆产线中价值占比不断提升22nm22nm及以下先进制程，需通过多重曝光工艺实现及以下先进制程，需通过多重曝光工艺实现 ArF光源的深紫外DUV光刻机波长为193nm，单次曝光极限精度为65nm 将光刻放入水中进行，即浸润式光刻，利用水的折射提高光刻机的分辨率，单次曝光极限精度为28nm 22/14/10nm及台积电第一代7nm制程，受限于光刻机的精度，无法通过单次曝光实现，需采用多重曝光工艺，利用刻蚀机的高精度来实现资料来源：半导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著），长江证券研究所表6：光刻机按光源不同可分为五代，Ar
26、F光源的深紫外光DUV浸润式光刻机借助多重曝光最高能做到7nm制程波长名波长名发射源发射源波长（波长（nmnm）光刻设备光刻设备最小工艺节点（最小工艺节点（nmnm）第一代可见光 G线汞灯436接触式光刻机800-250接近式光刻机800-250第二代紫外光UV I线汞灯365接触式光刻机800-250接近式光刻机800-250第三代深紫外光DUV氟化氪KrF准分子激光248扫描投影式光刻机180-130第四代深紫外光DUV氟化氩ArF准分子激光193步进扫描投影式光刻机130-65浸润式步进扫描投影式光刻机45-7第五代极紫外光EUV二氧化碳CO2激光13.5极紫外光刻机22-5资料来源：半
27、导体制造技术（中国工信出版集团、电子工业出版社，Michael Quirk,Julian Serda著），长江证券研究所图20：10nm多重曝光工艺原理，涉及多次刻蚀表7：制程越先进，刻蚀的步数越多 22nm及以下工艺采用多重曝光工艺，增加了较多刻蚀步骤，增大了对刻蚀设备的需求 工艺越先进，刻蚀步骤数越多，对刻蚀设备的需求也就越多，刻蚀设备在产线中的价值占比也越大 EUV光刻机采用13.5nm波长，单次曝光可达到7nm及以下精度，不需要多重曝光，理论上可减少配套的刻蚀机数量，但目前EUV光刻机较昂贵，光源功率较低，晶圆生产效率低，成本较高，未来较长一段时间内，多重曝光工艺的14/10nm制程仍
28、是主流多重曝光增大了刻蚀的步数，提高了刻蚀设备用量多重曝光增大了刻蚀的步数，提高了刻蚀设备用量资料来源：SEMI ISS，长江证券研究所1.1.沉积沉积20nm20nm薄膜外壳薄膜外壳40nm核核20nm薄膜薄膜2.2.刻蚀出刻蚀出20nm20nm边墙边墙3.3.刻蚀掉刻蚀掉40nm40nm的核的核20nm边墙边墙4.4.沉积沉积10nm10nm薄膜外壳薄膜外壳5.5.刻蚀出刻蚀出10nm10nm边墙边墙6.6.刻蚀掉刻蚀掉20nm20nm的核的核10nm边墙边墙器件工艺器件工艺器件类型器件类型总共刻蚀步数总共刻蚀步数全工艺步骤数全工艺步骤数40nmLogic3528nmLogic5022nm
29、Logic55100010nmLogic11013007nmLogic1401500国内制程工艺有较大进步空间，对刻蚀设备需求潜力巨大国内制程工艺有较大进步空间，对刻蚀设备需求潜力巨大资料来源：IC China，台积电、三星、英特尔、格罗方德、联电、中芯国际、华力微电子等公司官网与公告，长江证券研究所 中芯国际预计2019年上旬量产14nm工艺，比国际先进水平落后两代以上 国内晶圆厂的制程工艺有较大进步空间，每一次制程工艺更新，需建新的产线，即会带来新的设备需求 随着国内晶圆厂制程工艺的进步，多重曝光工艺逐步得到应用，对刻蚀机的需求潜力巨大 格罗方德、联电等放弃研发12nm以下工艺，转而优化现
30、有的14nm工艺，14nm工艺将保有长期生命力，未来份额或逐步提升，14nm工艺采用了多重曝光工艺，将拉动对刻蚀机的需求图21：主要晶圆厂制程进展，国内晶圆厂还有较大进步空间公司公司制程制程2011201220132014201520162017201820192020公司制程公司制程201120122013201420152016201720182019202028nm PolySION22nm Planar28nm HKMG14nm FinFET20nm Planar10nm FinFET16nm FinFET7nm FinFET10nm FinFET28nm PolySION7nm Fi
31、nFET22nm FD-SOI5nm FinFET20nm Planar28nm PolySION14nm FinFET28nm HKMG28nm HLP22nm FD-SOI14nm FinFET20nm Planar28nm PolySION14nm FinFET20nm Planar10nm FinFET14nm FinFET7nm LPP华力微华力微28nm LP台积电台积电格罗方德格罗方德三星三星联电联电Intel中芯国际中芯国际2011Q32012Q12014Q22015Q42017Q12018Q22012Q42013Q22015Q22014Q22015Q12017Q12018Q3
32、2013Q22014Q12014Q42015Q32011Q42014Q22019Q4TBD2015Q22018Q22019Q12020H12014Q22017Q12018Q43D NAND3D NAND工艺对刻蚀和薄膜沉积工艺要求较高工艺对刻蚀和薄膜沉积工艺要求较高 3D NAND工艺中，增加集成度的主要方法不再是缩小单层上线宽，而是增大堆叠的层数（32/64/96/128层），单层上线宽几十nm即可满足工艺要求，因此光刻机不再是3D NAND工艺的瓶颈 3D NAND工艺对刻蚀和薄膜沉积工艺的技术要求较高，设备的使用量也较大 平面电路对刻蚀机的技术要求是能够刻蚀出足够精细（小）的线宽；3D
33、NAND需要用很小的通孔连接几十至一百余层硅，因此对刻蚀机的技术要求是刻蚀的深宽比能力足够大，能够打穿数十层硅，且保证刻蚀的角度和剖面质量图22：3D NAND工艺中增加集成度的方法是增大堆叠层数资料来源：国际电子商情，长江证券研究所资料来源：Seekingalpha，长江证券研究所图23：3D NAND工艺要求刻蚀机有足够大的深宽比3D NAND3D NAND工艺提高了刻蚀设备需求工艺提高了刻蚀设备需求资料来源：东京电子，长江证券研究所 3D NAND工艺中对刻蚀和薄膜工艺要求较高，对刻蚀设备和薄膜沉积设备需求较大 3D NAND工艺中刻蚀设备的投资额占晶圆产线设备投资额50%以上，相比2D
34、 NAND大幅提升图24：3D NAND工艺中，刻蚀设备投资额占晶圆产线设备投资50%以上海外借鉴：高研发构筑内生增长04美国美国LamLam公司公司资料来源：Bloomberg，长江证券研究所，会计年结日为6月24日图25：Lam公司近几年营收增速较快，毛利率稳定在45%左右图26：2018财年Lam公司营收地区格局 Lam Research 公司成立于1980年，1984年于纳斯达克上市，业务覆盖刻蚀、薄膜沉积和清洗设备等 全球刻蚀设备龙头，约占全球刻蚀设备市场50%份额 2018财年营收110.8亿美元，净利润23.8亿美元 2018财年研发开支11.9亿美元 2018财年全球员工10,
35、900人资料来源：Bloomberg，长江证券研究所0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%020406080100120201320142015201620172018营收（亿美元）营收同比毛利率35%17%16%13%7%7%5%韩国日本中国大陆中国台湾其他亚太地区北美欧洲美国应用材料公司美国应用材料公司资料来源：Bloomberg，长江证券研究所，会计年结日为10月28日图27：应用材料公司近年营收增长稳定，毛利率维持在45%左右图28：2018财年应用材料营收地区格局 应用材料公司成立于1967年，是全球最大半导体设备公司，业务覆盖刻蚀、薄膜沉积、离子注入、CMP
36、等多个领域 在刻蚀设备市场约占20%份额 2018财年营收172.5亿美元，净利润33.1亿美元 2018财年研发费用20.2亿美元 2018财年全球员工21000人资料来源：Bloomberg，长江证券研究所-20%-10%0%10%20%30%40%50%020406080100120140160180200201320142015201620172018营收（亿美元）营收同比毛利率29%21%16%14%5%9%6%中国大陆韩国中国台湾日本东南亚北美欧洲日本东京电子公司日本东京电子公司资料来源：Bloomberg，长江证券研究所，会计年结日为3月31日图29：东京电子最近两财年营收恢复增
37、长，毛利率40%左右图30：2018财年东京电子营收地区格局 东京电子成立于1963年，是日本最大半导体设备公司，业务覆盖氧化炉管、刻蚀、清洗、匀胶、薄膜沉积等多个领域 刻蚀设备市场占有约20%份额，以CCP刻蚀机为主 2018财年营收102.1亿美元，净利润18.5亿美元 2018财年研发费用8.8亿美元 2018财年全球员工11946人资料来源：Bloomberg，长江证券研究所-30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%020406080100120201320142015201620172018营收（亿美元）营收同比毛利率33%15%15%13%11%9%4%韩国中国台湾
38、中国大陆日本美国欧洲其他国外龙头刻蚀设备公司通常有多项业务布局国外龙头刻蚀设备公司通常有多项业务布局 国外龙头刻蚀设备公司除刻蚀设备业务外，通常在晶圆制造的其他环节也有布局且实力较强 国产刻蚀设备公司在公司体量和业务布局上与国外龙头公司仍有较大差距 刻蚀领域：Lam、东京电子、应用材料等公司的设备可覆盖各种材料和工艺段的硅、介质和金属刻蚀，国产刻蚀设备目前只能覆盖部分工艺段的部分材料的刻蚀，与国外龙头刻蚀设备公司仍有差距资料来源：Gartner，各公司官网，长江证券研究所，表格中带百分号的数字表示2016年该公司该业务在全球的市场份额，数据来源为Gartner表8：主要刻蚀设备公司的业务布局公
39、司公司国家国家氧化氧化/扩散扩散退火退火匀胶匀胶/显影显影刻蚀刻蚀去胶去胶设备设备PVDPVDCVDCVD离子离子注入注入清洗清洗/镀铜镀铜/湿湿法法CMPCMP检测检测应用材料美国 50%18.1%84.9%29.6%73%66%Lam美国 52.7%19.5%17%东京电子日本 37.9%87%19.7%20.9%18%迪恩士日本 53%日立高新日本持续研发加深护城河，构筑内生增长动力持续研发加深护城河，构筑内生增长动力资料来源：Bloomberg，长江证券研究所资料来源：Bloomberg，长江证券研究所 应用材料、Lam和东京电子公司常年保持高研发投入，其中应用材料与Lam公司研发费用
40、逐年增长，保持在10%以上，东京电子公司研发费用有所波动，2018财年研发费用率下滑到了10%以下 一代设备一代工艺，半导体设备的研发必须超前于晶圆制程工艺的研发，方能抓住每一次制程进步的机会，因此必须持续投入较高的研发费用，坚持自主研发，方能保持长期的增长动力 坚持高研发投入是国外设备公司保持竞争力的关键，在此基础上做一定的外延并购，尝试多业务布局，可增强竞争力图31：三大刻蚀机公司常年保持较高研发支出（亿美元）图32：三大刻蚀机公司员工数（左轴）和人均销售额（右轴，万美元）0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%20%0510152025201020112012201320142
41、015201620172018Lam研发开支应用材料研发开支东京电子研发开支Lam研发费用率应用材料研发费用率东京电子研发费用率02040608010012005,00010,00015,00020,00025,0002015201620172018Lam员工数员工数研发开支东京电子员工数Lam人均销售额应用材料人均销售额东京电子人均销售额风险提示风险提示风险提示风险提示1、国产刻蚀设备研发进度不达预期2、国内晶圆厂建设进度不达预期研究团队及分析师声明办公地址：上海：上海：浦东新区世纪大道1198号世纪汇广场一座29层邮编：200122武汉：武汉：武汉市新华路特8号11楼邮编：430015深圳
42、：深圳：深圳市福田区中心四路1号嘉里建设广场3期36楼邮编：518000北京：北京：西城区金融街33号通泰大厦15层邮编：100032研究团队分析师声明分析师声明：作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师，以勤勉的职业态度，独立、客观地出具本报告。分析逻辑基于作者的职业理解，本报告清晰准确地反映了作者的研究观点。作者所得报酬的任何部分不曾与，不与，也不将与本报告中的具体推荐意见或观点而有直接或间接联系，特此声明。分析师分析师赵智勇赵智勇SAC执业证书编号：S0490517110001电话电话:021-61118740电邮电邮:倪蕤电话电话:021-61118740电邮
43、电邮:nirui 联系人联系人分析师分析师姚远姚远SAC执业证书编号：S0490517070005电话电话:021-61118740电邮电邮:曹小敏电话电话:021-61118740电邮电邮:caoxm1 联系人联系人分析师分析师臧雄臧雄SAC执业证书编号：S0490518070005电话电话:021-61118740电邮电邮:评级说明及重要声明评级说明及重要声明行业评级报告发布日后的12个月内行业股票指数的涨跌幅度相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅为基准，投资建议的评级标准为：看好：相对表现优于同期相关证券市场代表性指数中性：相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平看淡：相对表现弱于同期
44、相关证券市场代表性指数公司评级报告发布日后的12个月内公司的涨跌幅相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅为基准，投资建议的评级标准为：买入：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅大于10%增持：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在5%10%之间中性：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-5%5%之间减持：相对同期相关证券市场代表性指数涨幅小于-5%无投资评级：由于我们无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使我们无法给出明确的投资评级。相关证券市场代表性指数说明：相关证券市场代表性指数说明：A股市场以沪深300指数为基准；新三板市场以三板成指（针对协议转让标
45、的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以恒生指数为基准。重要声明长江证券股份有限公司具有证券投资咨询业务资格，经营证券业务许可证编号：10060000。本报告仅限中国大陆地区发行，仅供长江证券股份有限公司（以下简称：本公司）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告的信息均来源于公开资料，本公司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证，也不保证所包含信息和建议不发生任何变更。本公司已力求报告内容的客观、公正，但文中的观点、结论和建议仅供参考，不包含作者对证券价格涨跌或市场走势的确定性判断。报告中的信息或意见并不构成所述证券的买卖出价或征价，投资者据此做出的任何投
46、资决策与本公司和作者无关。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌，过往表现不应作为日后的表现依据；在不同时期，本公司可以发出其他与本报告所载信息不一致及有不同结论的报告；本报告所反映研究人员的不同观点、见解及分析方法，并不代表本公司或其他附属机构的立场；本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。本公司及作者在自身所知情范围内，与本报告中所评价或推荐的证券不存在法律法规要求披露或采取限制、静默措施的利益冲突。本报告版权仅为本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制和发布。如引用须注明出处为长江证券研究所，且不得对本报告进行有悖原意的引用、删节和修改。刊载或者转发本证券研究报告或者摘要的，应当注明本报告的发布人和发布日期，提示使用证券研究报告的风险。未经授权刊载或者转发本报告的，本公司将保留向其追究法律责任的权利。联系我们联系我们官方微信：长江证券官方微信：长江证券全国统一服务热线：全国统一服务热线：9557995579官方网站：官方网站：扫码关注：金融干货精选获取更多干货资料
