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作者：畅秋
9月27日，A股市场半导体板块震荡走强，其中，多只半导体设备零部件/材料个股涨幅领跑，特别是新莱应材、正帆科技，盘中创下股价历史新高。
近几年，特别是疫情爆发以来，全球半导体设备市场火爆，总体供不应求。据SEMI统计，2021年全球半导体设备市场规模突破1000亿美元，2022年将再创新高。在这样的背景下，设备所需的各种零部件市场地位同步提升，总体营收规模不断增长。
半导体设备厂商的财报数据显示，它们营业成本的80%-90%用于采购半导体设备零部件及原材料，零部件和材料的市场规模大约占全球半导体设备市场的25%-35%，且零部件占绝大部分。据SEMI统计，2021年全球半导体设备市场规模达到1030亿美元，设备零部件市场规模约为300亿美元。中国大陆半导体设备市场规模约为296亿美元，设备零部件市场规模约为150亿美元。
半导体设备零部件简介
半导体设备结构复杂，由成千上万个零部件组成，零部件的性能、质量和精度共同决定着设备的可靠性和稳定性。设备零部件具有高精密、高洁净、超强耐腐蚀能力、耐击穿电压等特性，生产工艺涉及精密机械制造、工程材料、表面处理特种工艺、电机整合及工程设计等多个领域和学科。
与传统工业相比，半导体设备零部件在原材料的纯度、批次的一致性、质量稳定性、加工精度控制、棱边倒角去毛刺、表面粗糙度控制、特殊表面处理、洁净清洗、真空无尘包装、交货周期等方面要求更高，具有很高的技术门槛。以过滤件为例，目前，半导体级滤芯的精度要求达到1nm甚至以下，而其它行业精度要求在微米级。为了获得超纯的产品清洁度、高度一致的质量和可重复高性能，半导体级过滤件对一致性、耐化学和耐热性、抗脱落性有很高的要求。
半导体设备包括8类核心子系统，包括：气液流量控制系统、真空系统、制程诊断系统、光学系统、电源及气体反应系统、热管理系统、晶圆传送系统、其它集成系统及关键组件。每个子系统都包含大量零部件，其中，真空系统、电源系统是较为关键的子系统，成本占比均在10%以上，前者主要包括各类阀、泵，后者则以射频电源为主。
按照业内主流的分类方式，半导体设备零部件可分为以下几大类：机械、电器、机电一体、气体/液体/真空系统、仪器仪表、光学和其它类。
机械类和电气类零部件是大多数半导体设备的主要组成部分，气体/液体/真空系统则根据设备的功能性进行搭载，仪器仪表类也有较强的通用性，但在设备BOM成本中占比相对较低，光学类较为特殊，仅在光刻和量测类设备中使用，且在这两类特定设备中占有较高的BOM成本比重。
国际大厂把持市场
从地域分布上看，绝大多数半导体设备零部件市场由美国、日本和欧洲厂商主导，目前，中国大陆还没有与国际大厂规模相当的零部件厂商。在全球44家主要厂商中，美国有20家，约占45%，日本16家，约占36%，还有两家德国厂商、两家瑞士厂商、两家韩国厂商、1家英国厂商。
由于细分品类的高度碎片化，且不同零部件之间存在着一定的差异性和技术壁垒，半导体设备零部件市场没有出现一家独大的局面，各细分领域的龙头厂商大多专长于单一或少数品类。例如，ZEISS（蔡司）擅长制造光学部件，Edwards、日本荏原擅长制造真空泵，AE以射频发生器见长，VAT的阀门很厉害。各细分品类龙头厂商营收规模大多在几亿美元到十几亿美元之间，与数百亿美元的总市场规模相比，单个厂商在市场中的份额都不高。据VLSI Research统计，半导体设备零部件市场前十大厂商的份额总和稳定在50%左右。
2021年全球前十大半导体设备零部件厂商 来源：民生证券研究院
缺货
半导体设备龙头AMAT（应用材料）2022年Q2财报数据显示，半导体设备零部件短缺是该公司上游供应链最为棘手的问题，且影响到了向客户交货。ASML也遇到了同样的问题，上游零部件供应短缺对其生产产生了影响，根据该公司2022年Q2财报，由于零部件短缺情况日益严重，使得公司额外成本增加，ASML预计2023年半导体设备零部件的短缺状况将有所缓解。
据ETNews报道，目前，半导体设备核心部件的交货期为6个月以上，特别是来自美国、日本和德国厂商的零部件交货时间显著增加，之前的交期通常仅为 2-3个月。目前，短缺的产品主要是高级传感器、精密温度计、MCU和电力线通信（PLC）设备，以PLC设备为例，交货时间延长到了12个月以上。与半导体设备厂商相比，零部件厂商重资产占比更高，因此，扩产速度相对较慢，这也加剧了零部件的短缺。
零部件的持续短缺促使部分厂商制定了扩产计划。2022年4月，陶瓷封装基板领导厂商日本京瓷集团董事长谷本秀夫表示，该公司将投资625亿日元（约合人民币31.4亿元）在鹿儿岛川内扩建一栋半导体设备零部件工厂，该厂于5月动工，预计2023年10月投产。今年6月，真空泵龙头Edwards在韩国牙山市的新工厂正式投产，成为该公司在韩国天安和中国青岛之外的又一个重要真空泵生产基地。
中国厂商发力
目前，中国半导体设备零部件的国产化率还比较低，虽然部分产品实现了技术突破，但大多数品类的稳定性和一致性仍与国际大厂存在较大差距，攻关难度较高，应用于先进制程设备的产品技术突破难度更高。具体来看，石英、反应腔喷淋头、边缘环等自给率大于10%，各种泵、陶瓷部件自给率在5%-10%之间，射频发生器、机械手、MFC等自给率在1%-5%之间，阀门、测量仪器等自给率不到1%，阀类费用约占耗材成本的10.6%，有较大的市场需求，但国内在该领域几乎处于空白状态。
在应用最广的机械类零部件领域，中国的国产化率较高，其它品类也在不断实现技术突破过程中。目前，国内有多家企业致力于半导体设备零部件的国产化，包括英杰电气、江丰电子、万业企业、新莱应材、晶盛机电、靖江先锋等。
下面以机械类、射频电源、阀门、真空泵为例，介绍一下本土零部件厂商的发展情况。
机械类零部件在半导体设备中起到构建整体框架、基础结构、晶圆反应环境、保证良率，以及延长设备使用寿命的作用。
半导体机械零部件的全球龙头厂商包括Ferrotec和京鼎精密等。
中国大陆半导体机械零部件厂商主要有新莱应材、江丰电子和富创精密。新莱应材可生产管道、管件和接头等机械配件。江丰电子生产PVD、CVD、刻蚀机等半导体设备用零部件，包括压环、准直器气体喷淋头等，已在部分国内半导体设备厂商实现国产替代并批量供货。富创精密主要生产金属材料精密零部件，包括反应腔、传输腔、过渡腔、内衬、匀气盘等金属工艺件和托盘，以及冷却板、底座、铸钢平台等金属结构件。
射频电源主要用于刻蚀设备、PVD和CVD设备。
全球射频电源市场被美国MKS和AE垄断，集中度较高。
中国厂商英杰电气在射频电源领域有所突破，该公司和中微半导体有深度合作，从MOCVD设备的电源国产替代开始，取得了客户的信任，从而拓展出了更多客户，已经打入等离子注入、CVD、PECVD等设备供应链。
阀门主要用在流体系统中，用来控制流体的方向、压力和流量。
中国生产半导体阀门的企业主要是新莱应材和晶盛机电。新莱应材的半导体阀门已经能够实现对海外产品的替代，客户包括国内外知名的半导体设备厂商，并与长江存储、合肥长鑫等晶圆厂在高端真空阀门等产品方面有深度合作。
真空泵用于获得、改善和维持真空环境，可广泛应用于单晶拉晶、刻蚀、CVD、ALD、封装、测试等环节。半导体真空泵具有较高的技术门槛，对产品的可靠性、定制化和能效有较高要求。
全球真空泵主要厂商包括Edwards、Ebara、Pfeiffer Vacuum、Kashiyama等，市场主要被它们把持，中国厂商份额不足5%。
中国半导体真空泵厂商主要是汉钟精机和中科仪。汉钟精机主要生产螺杆干式真空泵，拥有 PMF、iPM、iPH系列干式真空泵产品，该公司已经与国内部分半导体设备厂商、晶圆厂展开合作，并有小批量出货。
在全球半导体设备市场火爆，国内晶圆厂对本土半导体设备渴求程度不断提升的情况下，中国本土半导体设备零部件受到的关注度越来越高，也给了相关企业更多、更好的发展空间，在不久的将来，期待有更多的技术和产品突破案例出现。
