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半导体封测设备行业分析

发布时间:2022-09-25 06:14:31 浏览:7次 来源:hth华体会 作者:华体会app官方下载

  封装测试属于芯片制造的后道工序,主要是将晶圆厂完成的晶圆片切割成裸片, 行封装和测试,最后输出芯片成品给芯片设计公司。产业链横向来看,封测是我国在 体中全球市场份额较高的一个环节。封测厂商也需要投资大量的专用设备,一般半 导体设备整体市场的 15%。后道工厂的资本和研发投入虽然相对于前道晶圆厂较小,但先 进工艺也需大量专用设备和工艺支持。

  IC 封测分为封装与测试两个环节:(1)封装环节将集成电路与引线框架上的集成电路 焊盘与引脚相连接以达到稳定驱动集成电路的目的,并使用料保护集成电路免受外部 环境的损伤;(2)广义的半导体测试工艺贯穿集成电路设计、制造、封测三大过程,是提 高集成电路制造水平的关键工序之一。封测环节的测试工艺特指后道检测中的晶圆检测(CP) 及成品检测(FT)。

  中国大陆封测行业已进入第一梯队。封装和测试工厂主要建立在中国大陆和中国台湾地区, 其他一些新封测工厂设施基地大多设置在东南亚等人力成本较低区域。产业链横向对比 看封测为我国在半导体行业中全球市场份额较高, 2019 年中国 OSAT 厂商合计拥有全球 38%的市场份额,且这些厂商已经展开了全球化 ,超过 30%的制造设施都新建在中国之外。

  根据 Chipinsights 数据,2020 年前十大封 测公司相比2019 年产业集中度进一步加剧,CR10 占OSAT营收的84%,较2019 年83.6% 增加 0.4pcts。根据总部所在地划分,前十大封测公司中,中国台湾地区有五家(日月光、 力成、京元电、南茂、邦),市占率为 46.26%,较 2019 年 43.9%增加 2.3pcts;中国 大陆有三家(长电科技、通富微电、华天科技),市占率为 20.94%,较 2018 年 20.1%增 加 0.84pcts; 美国一家(安靠),市占率为 14.62%,较 2018 年持平;新加坡一家(联合 科技),市占率为 2.15%;营收增速前两名分别为通富微电(30.46%)、长电科技(19.09%) 都是中国大陆厂商,主要来源于先进封装的增长。随着并购的不断发生以及行业竞争加剧, 行业集中度预计呈现进一步趋势。

  封测行业的高速发展,带动我国半导体设备规模快速成长。根据中国半导体行业协会 (CSIA),我国半导体封测行业销售收入从 2011 年的 976 亿增长至 2020 年的 2510 亿 元,年复合增长为 11.1%。2020 大陆封测企业数量已超过 120 家。英特尔、三星等国 知名公司陆续在我国大陆地区投资建厂,同时在集成电路产业投资基金的引导下,大陆 集成电路生产线建设热情高涨。密集的集成电路产线投资,将带来半导体设备市场的 扩张。根据 SEMI 统计,继 2018 年超过中国台湾地区成为全球第二大市场后,2020 年中 国大陆地区半导体专用设备销售规模达到 187.2 亿美元,首次成为全球最大的半导体设备 市场,销售额同比增长 39.2%。

  前道制造三类主设备光刻、刻蚀、薄膜沉积+过程检测设备投资占比高,后道封测支出 比重约 14%。根据 SEMI 数据,2020 全球半导体设备市场规模约 712 亿美元,同比增 长 19.2%,其中前中道晶圆制造设备 613 亿美元,占比 86.1%。制造三类主设备光刻、 刻蚀、薄膜沉积占比最高,合计市场规模 70%;除此之外工艺过程量检测设备也是质量 监测的关键,占前中道投资比重约 13%;其他设备占比相对较小。2020 年全球后道封装 测试设备市场规模约为 98.6 亿美元,同比增长 24.9%,合计占半导体设备支出比重约 14%, 在所有地区均强劲增长,其中封装设备 38.5 亿美元,后道测试设备 60.1 亿美元。

  根据 VLSI 数据,2020 年全球营收规模前 15 大半导体设备商中测试设备和封装设备 厂商占据三分之一,其营收规模也较为可观,包括前道过程检测龙头科天和日立高新,后 道测试双寡头爱德万和泰瑞达,封装设备龙头 ASMPT。

  测试设备厂商毛利率高,盈利能力也较强。毛利率来看,科天 2020 年以 57.81%的毛 利率位列第一,要高于排名前四的半导体设备商;后道测试的泰瑞达、爱德万紧随其后, 毛利率分别为 57.21%、56.72%;封测设备厂商 ASMPT 和前道设备接近;日立高新主要 因包含其他业务不做比较。净利率方面,泰瑞达、爱德万、科天则位于中游,泰瑞达 2020 年以 25.12%的净利率居前,科天、爱德万则比较接近,分别为 20.96%、19.4%。

  封测行业投资呈现一定程度周期性。封测行业营收呈现一定程度周期性,2019 以来随 半导体景气度提升而复苏,作为半导体加工的最后一个重要环节,其封测出片量与半导体 晶圆的出货量变化趋势保持一致,因此受半导体整体周期性的影响,封测行业也存在着较 为明显的周期特性。2018 年后期受半导体整体周期下行影响,封测行业增速放缓。2019 年二季度起,随着半导体景气度回升,封测行业也明显回暖。后疫情时期,中国内地半导 体封测行业的景气度回升高于全球平均水平,这一趋势预计将在未来两年持续。

  半导体产业景气周期仍处于上行通道,封测行业迎来资本开支大年,设备商将明显受 益。截止 3Q21,国内多家封测大厂已计划募集资金进行扩产,其中长电科技 2020 年扩产 项目募资 50 亿元;通富微电 2020 年已定增募资 32.71 亿元,扩产项目规划总投资 44 亿 元,21 年再次拟定增募资 55 亿元,华天科技已定增募资 51 亿元,用于天水、西安、昆山、 南京四地工厂产能扩张;晶方科技定增募资 10.29 亿元(拟定增 14 亿),用于扩产 12 英 寸 TSV 产能。封装测试已成为我国半导体产业链中最具国际竞争力的环节,行业景气度持 续带来封装测试设备强劲市场需求。

  前道检测包括量测、缺陷检测和过程控制软件。前道量检测运用于晶圆的加工制造过 程,它是一种物理性、功能性的测试,用以检测每一步工艺后产品的加工参数是否达到 设计的要求,并且查看晶圆表面上是否存在影响良率的缺陷,确保将加工产线的良率控制 在规定的水平之上。

  由于晶圆制造工艺环节复杂,所需要的检测设备种类繁多,因此也是 所有半导体检测赛道中壁垒最高的环节,单机设备价格较后道测试设备高,且不同功能 备差异也较大。前道量检测根据测试目的可以细分为量测和检测。量测主要是对芯片 的薄膜厚度、关键尺寸、套准精度等制成尺寸和膜应力、掺杂浓度等材料性质进行测量, 以确保其符合参数设计要求;而检测主要用于识别并定位产品表面存在的杂质颗粒沾污、 机械划伤、晶圆图案缺陷等问题。从价值量来看,根据 SEMI 数据,量测类设备和缺陷 类设备价值量分别占比约 34%和 55%。

  按应用范畴划分划分,前道量检测包括膜厚量测设备、OCD 关键尺寸量测、CD-SEM 关键尺寸量测、光刻校准量测、图形缺陷检测设备等多种前道量检测设备。其中,价值量 占比方面,膜厚量测设备约占 12%,CD-SEM 约占 12%,套刻误差量测约占 9%,宏观缺 陷检测约占 6%,有图形晶圆检测约占 34%,无图形晶圆检测约占 5%,电子束检测约占 12%。其中,

  (1)关键尺寸量测:监控线宽和孔径,实现精确误差测量 半导体制程中最小线宽称为关键尺寸,其变化是半导体制造工艺中的关键。随着关键 尺寸减小,容错率变低,必须尽可能量测所有产品线宽,即突显关键尺寸量测重要性。

  (2)薄膜厚度量测:厚度、反射率、密度量测,鉴定和监控不同薄膜层 在整个制造工艺中硅片表面有多种不同类型的薄膜,包含金属、绝缘体、多晶硅、氮 化硅等材质。晶圆厂为生产可靠性较高的芯片时薄膜质量成为提高成品率的关键,其中薄 膜厚度、反射率、密度等都须要进行精准量测。

  (3)图形化晶圆检测:比较图像生成缺陷图,识别物理和高纵横比缺陷 AMAT 表示,随着图形化和几何结构线宽的缩小,在早期技术节点不构成问题的瑕疵, 现已成为“致命”缺陷,或成为影响成品率的主要因素。图形化晶圆光学检测可采用明场 照明、暗场照明,或两者的组合进行缺陷检测。此外,电子束成像也用于缺陷检测,尤其 是在光学成像效果较低的较小几何形状中。但其进程缓慢,只应用于研发阶段。

  前道检测设备领域市场集中度较高,基本被海外巨头垄断。市占率方面,根据 Gartner 数据,KLA 52%,AMAT 12%,Hitachi 11%,Nano 4%,HemesMicrovison 3%,Nava 2%。KLA 呈现高度垄断局面,在较高价值与技术壁垒的晶圆形貌检测、无图形晶圆检测、 有图形晶圆检测领域市占率分别达到 85%、78%、72%,竞争优势明显,据 SEMI 统计 2018 年 KLA 在前道的检测和测量市场中占比过半、稳居行业第一;应用材料为全球最大半导体 设备龙头(2020 年),其产品线贯穿半导体制造生产整个流程,在半导体检测领域产品线 主要为晶圆检测设备和 CD-SEM,布局量测类设备;日立高新为日立集团下的子公司,主 要布局半导体制造和检测、科学医疗系统、仪表系统和其他工业零部件,半导体测试领域 产品为 CD-SEM、暗场检测设备、宏观检测设备、缺陷复查显微镜等,主要布局量测类设 备,在局部细分领域与 KLA 形成差异化竞争,在关键尺寸测量等光学设备领域保有较强竞 争力。

  2020 年科天半导体按照营收规模为全球第五大半导体设备商,其销售额为第四名东京 电子的一半左右,但在半导体检测设备市场 KLA 为全球绝对龙头。科天半导体由 KLA 公司 和 Tencor Instruments 公司合并而成,位于美国加州,是一家从事半导体及相关纳米电子 产业的设计、制造及行销制程控制和良率管理解决方案商。公司国际市场上的客户占公司 收入的 75%以上。2019 年 2 月,KLA 以约 32 亿美元的价格收购了以色列公司 Orbotech。通过此次收购,KLA 切入 PCB 检测、面板检测和特殊半导体检测,与过程控制形成四大业 务板块。2020 年公司过程控制收入 47.45 亿美元,占比 81.72%;印刷电路板、显示和 组件检测 7.27 亿美元,占比 12.52%;特色工艺 3.3 亿美元,占比 5.67%。

  营业收入持续增长,毛利水平维持高位。2015-2021 年,科天营业收入呈现较快增长, CAGR 达 17.25%,2021 年营业收入约为 466.96 亿元,同比增长 8.73%.同时,凭借行业 龙头地位与深厚技术积累,公司毛利率保持较高水平,2015-2021 年维持在约 60%水平。

  中国大陆已成为公司最大市场。KLA 业务网络遍及全球,2021 年公司中国大陆地区营 收占比 26.47%,中国台湾营收占比 24.43%,成为公司前两大市场。伴随着中国半导体行 业的快速发展,公司中国大陆及中国台湾地区营收规模快速增长,充分受益于行业高景气。

  目前,本土检测企业与国外企业差距仍较大,国内晶圆厂对国外品牌设备依赖性强, 但经过多年的研发与技术沉淀部分企业有望实现局部突围。其中,上海精测和睿励科学主 要聚焦于膜厚及 OCD 量测,已获国内一线存储厂商重复订单;中科飞测产品以形貌测试为 主,已进入国内多家生产线,晶圆表面颗粒检测机成功进入中芯国际生产线,智能视觉检 测系统成功进入长江存储生产线,椭偏膜厚量测仪进入士兰微生产线;东方晶源主攻 EBI 和 CD-SEM 领域,产品已实现交付,填补了国内空缺的关键领域;赛腾股份通过并购 Optima,切入国内半导体前道缺陷检测设备领域。本土企业逐渐形成了量测领域切入,向 检测等较高难度领域延伸的国产替代突围之势。(报告来源:未来智库)

  第三方检测广泛应用于设计验证阶段,涵盖可靠性分析 RA、失效分析 FA、晶圆材料 分析 MA、信号测试、芯片线路修改等,其中较重要的环节包括可靠性分析、失效分析等。广义上的第三方检测服务可以进一步分为针对半导体设计企业的实验室测试服务和针对制 造和封测环节企业的专业晶圆/成品测试服务等,本章主要讨论实验室检测或称特性测试 。

  可靠性指器件在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力。在可靠性的基础上, 第三方实验室对半导体器件进行失效分析,确定其失效模式、失效机理及修改模式等,为 半导体设计公司等提供检测结果和建议。根据电测结果,失效模式包含开路、短路或漏电、 参数漂移、功能失效等;根据失效原因,失效模式可以分为电力过应、静电放电导致的失 效、制造工艺不良导致的失效等。

  电子元器件应用不断广泛,对产品可靠性要求不断提高,电子元器件在研制、生产和 使用过程中的失效分析日益关键。

  (1)在电子元器件的研制阶段,可以通过失效分析纠正设计和研制中的错误,缩短研 制周期;

  (2)在电子元器件的生产、测试和使用阶段,可以通过失效分析查找失效原因、判定 失效的责任方;

  (3)根据分析结果,生产厂可以改进元器件的设计和工艺,用户可以改进电路板的设 计、改进器件和整机的测试和使用的环境参数或者改变供货商。

  目前实验室第三方检测所需的物理分析仪器主要包括 X 射线检测仪、程控 ESD 试验台、 聚焦离子束设备(FIB)、扫描电子显微镜(SEM)、集成电路测试验证系统、电子束微探 针(EBT)、光辐射显微镜、红外热像仪、俄歇电子谱仪(AES)、扫描声学显微镜(SAM)、 内部气氛分析仪(IVA)等分析设备和性能测试设备。

  台资优势显著,大陆企业方兴未艾。半导体第三方实验室检测市场起源于中国台湾, 目前国内市场中市占率较高的企业有国软检测、北软检测、宜特科技、闳康科技、赛宝、胜科纳米等,其中 宜特科技、闳康为中国台湾企业,2020 年1 月苏试试验完成收购上海宜特检测切入该领域, 赛宝、胜科纳米均处于未上市状态。大陆第三方检测公司起步较晚,收入规模较台资 企业尚小,但毛利水平具备优势。2020 年国软检测、北软检测、闳康科技、宜特科技、苏试试验第三方检测板块 营业收入分别为** 亿元、** 亿元、7.11 亿元、7.06 亿元、1.70 亿元;毛利率分别为**%、**%、29.63%、27.57%、43.83%。

  后道检测为电性能的检测,主要聚焦于检测批次产品的质量。以确保合格产品进入封 装环节与市场,并改进设计、生产、封测工艺,以提高良率及产品质量。后道检测贯穿于 半导体制造始末,可以有效降低封装成本。据 SEMI 数据,后道测试设备市场规模 2020 年 为 60.1 亿美元,并预测 2021/2022 年为 75.8/80.3 亿美元,同比增长 26.3%/5.9%。从 设备分类来看,根据 SEMI 2018 年数据,测试机、分选机、探针台的份额分别约为 63.1%、 17.4%、15.2%。

  后道检测主要可以分为 CP 晶圆测试、FT 芯片成品测试两个环节。1)CP 晶圆测试:通过探针扎取芯片,将各类信号输入进芯片,再通过抓取芯片的输出响应,计算、测试晶 圆的性能。该环节发生在晶圆完成后、封装前,主要任务为挑拣出不合格裸片,统计晶圆 上的管芯合格率、不合格管芯的确切位置,最终反映出晶圆的制造良率。CP 晶圆测试环节 主要使用的设备为探针台、测试机。2)FT 芯片成品测试:FT 测试即为终测,由于经历后 道工序的电路有损坏的风险,因此在封装后要根据测试规范对电路成品进行全面的性能检 测。该环节发生在芯片封装后,主要任务为挑选出合格的成品电路,根据器件性能的参数 指标进行分级,并记录各级的器件数以及各种参数的统计分布情况。

  测试机:芯片功能的检测设备,后测环节核心仪器。在测试环节中,测试机占据着最 为重要的地位,主要通过计算机自动控制,实现对半导体器件的电路功能、电性能参数的 检测。由于目前客户对集成电路应用程序定制化、测试精度、响应速度方面越来越高的要 求,测试机的技术要求也相应有所提高,从 1960 年开始,测试机已从最初针对简单的、低 芯片引脚数的低速测试系统发展到适用于超大规模、复杂结构集成电路的高速测试系统, 技术壁垒较高。

  全球测试市场高景气持续,产能向国内转移。据 VLSI Research 预测,受益于下游芯 片需求强劲带来的封测厂产能扩张,全球测试机市场将继续维持较高景气,2020 年半导体 测试市场将达 61 亿美元,同比+10%,2021 年有望达到 69 亿美元。国内市场方面,据赛 迪顾问预测,2020 年中国半导体测试设备市场规模将达 64 亿元,同比+5.78%。随着国 内封测厂陆续投入新产线以实现产能的配套扩张,封测产能向大陆集中将持续带动国内半 导体测试设备市场高速增长。

  而对于我国而言,高端芯片国产化程度较低,被测产品集成度、复杂度高,测试功耗 大,整体技术壁垒较高,因此 SoC 测试设备占比不大,国内测试机市场结构与全球市场产 生了较大差异。根据赛迪顾问数据,2018 年国内测试机市场规模为 36.0 亿元,存储器测 试机和 SoC 测试机分别占比 43.8%、23.5%,为主要的测试机类别。目前,模拟/混合测试 机已实现国产替代,根据 2020 年销售额测算,华峰测控与长川科技的市占率合计已超过 80%;而 SoC 测试机方面,我们认为未来国产替代将逐渐从低端市场转向高端市场,随着 国产化替代在高端芯片市场的持续放量,测试机市场结构有望发生改变,SoC 测试机国产 市场空间广阔。

  双寡头垄断格局稳固,市场高度集中。目前全球与国内半导体测试设备市场中,泰瑞 达(Teradyne)与爱德万(Advantest)均占据垄断地位,主要产品为 SoC 与存储器测试 机。由于双寡头产品线 年合计在全球、中国市场份额中分别占 到 90%、82.0%。中国的华峰测控与长川科技为国内规模最大的两家企业,产品以模拟/ 混合测试系统为主,分别占中国集成电路测试机市场份额的 6.1%和 2.4%。下文将主要通 过复盘测试机龙头泰瑞达与爱德万,分析测试机市场未来发展方向。

  探针台:晶圆输送与定位任务的承担者,检测半导体芯片电、光参数的关键设备。CP 测试环节中,探针台首先将晶圆移动至晶圆相机下,确定晶圆的坐标位置;再将探针相机 移动至探针卡下,确定探针卡的坐标位置,当确定二者位置后,即通过载片台将晶圆移动 至探针卡下实现对针。其按不同功能可以分为高温探针台、低温探针台、RF 探针台、LCD 探针台等,当晶圆依次与探针接触完成测试后,探针台记录参数特性不符合要求的芯片, 并在进入后序工序前予以剔除,以保障质量与可靠性,降低器件的制造成本。

  据 SEMI 预测,2020 年全球的探针台市场规模约为 42.96 亿元。由于半导体设备需求 与半导体芯片出货量息息相关,在 5G、物联网等因素的催化下,半导体芯片出货量维持较 高规模,半导体设备市场规模将稳步提升,探针台市场规模在 2021、2022 年有望达到 51.56 亿元、59.29 亿元。

  分选机:进行芯片筛选、分类的设备。在 FT 测试环节中,分选机负责将输入的芯片按 照系统设计的取放方式运输到测试机上完成电路压测,并根据测试结果对芯片进行取舍和 分类。根据系统结构可将分选机分为三大类别,分别为重力下滑式(Gravity)分选机、转 塔式(Turret)分选机、平移拾取和放置式(Pick and Place)分选机。

  竞争格局相对分散,国产替代有望突破。据 SEMI 预测,2020 年分选机全球市场规模 约为 9.3 亿美元,与测试机、探针台相比,竞争格局较为分散,前五大企业为科休、Xcerra (已被科休收购)、爱德万、鸿劲精密和长川科技,2018 年 CR5 为 59%,市场规模最大 的科休份额为 21%,国内企业长川科技占比 2%。目前,长川科技、金海通等国产企业不 断加大研发投入,并已经实现技术突破,将在分选机等领域不断实现国产替代;未来分选 机将向增加并行工位、整合温度控制等方向进一步迭代发展。(报告来源:未来智库)

  传统封测主要实现对芯片的保护和电信号的对外连接,具体加工环节包括磨片、划片、 装片、键合、塑封、去飞边、电镀、打印、切筋和成型、外观检查、成品测试、包装出货 等,完成从晶圆到芯片出厂的过程。前段工艺中,主要包括磨片、晶圆切割、贴片、引线 键合等,对应的设备有减薄机、划片机、贴片机、引线焊接/键合设备等;后段工艺中,主 要流程包括塑封、电镀、切筋/成型等环节,对应的设备主要为塑封设备、电镀设备、切筋 /成型设备等。

  先进封装则进入到晶圆级领域,将多颗晶圆通过堆叠、硅通孔乃至异质键合等微纳加 工技术将芯片提升至系统级水平,同时实现更小的体积,更低的功耗和更高的速度。此外, 在以凸点焊(Bumping)代替引线键合的先进封装工艺中,还需用到倒装机、植球机、回 流炉等设备,少数先进封装工艺还会用到包含光刻、刻蚀、电镀、PVD、CVD 等一部分前 道设备。

  封装设备技术和加工制造能力是封装行业发展的要害与瓶颈,全球封装设备呈现寡头 垄断格局。ASM Pacific、K&S、Besi、Disco、Towa、Yamada 公司占据了绝大部分 的封装设备市场,行业高度集中。其中 ASMPT 为全球后道封装设备龙头且产品覆盖面 广,根据公司 2020 年年报封装设备收入达 8.68 亿美元,超 50%来自中国大陆,根据 SEMI 数据测算其 2020 年市场份额约 23%;

  K&S 是全球半导体封装设备龙头,2020 年 泛半导体封装设备收入为 4.62 亿美元,超 50%收入来自中国大陆,公司主要设备在引 线键合,贴片机也有涉及;BESI 为贴片机龙头,塑封设备和切筋成型设备也有涉及,根据 CIC 数据预计以收入口径其2021 年先进封装贴片机占全球32%,晶圆级封装贴片机占45%;日本 DISCO 在后道工艺的减薄和划片都占据绝对份额,根据 Global Net 数据公司划片机 2020 年份额约 71.3%。

  我们本章根据各公司公告详细统计了 2020 年起国内头部 OSAT 厂扩产采购设备的情 况,主要公司有长电科技、通富微电、华天科技、晶方科技。

  长电科技于 2020 年发布定增公告,拟募集资金不超过 50 亿元。其中“年产 36 亿颗 高密度集成电路及系统级封装模块项目”拟投资金额约 29 亿元,建设期 3 年,位于江阴 D3 厂区;“年产 100 亿块通信用高密度混合集成电路及模块封装项目”拟投资金额 22.1 亿元,建设期 5 年,位于宿迁厂区。

  1)年产 36 亿颗高密度集成电路及系统级封装模块项目:总投入金额约 29 亿元,其 中设备购置费约 23.54 亿元,投资占比 81.2%,该项目共需购置主要工艺设备仪器 1780 台(套)。其中进口设备 1095 台(套),进口设备购置费折合人民币 约 22.86 亿元,国 产设备 685 台(套),国产设备购置费约 6821.15 万元。

  2)年产 100 亿块通信用高密度混合集成电路及模块封装项目:总投入金额约 22.15 亿元,其中设备购置费约 15.6 亿元,投资占比 70.44%,该项目共需购置主要工艺设备仪 器 2010 台(套)。其中进口设备 1640 台(套),进口设备购置费折合人民币约 11.97 亿 元,国产设备 370 台(套),国产设备购置费约 3.63 亿元。

  通富微电于 2020 年发布定增公告,拟募集资金不超过 40 亿元。其中“集成电路封装 测试二期工程项目”拟投资金额约 25.8 亿元,建设期 3 年,位于苏通厂区;“车载品智能 封装测试中心建设项目”拟投资金额 11.8 亿元,建设期 3 年,位于崇川厂区;“高性能中 央处理器等集成电路封装测试项目”拟投资金额 6.28 亿元,建设期 2 年,位于超威苏州厂 区;

  1)集成电路封装测试二期工程项目:总投入金额约 25.8 亿元,其中设备购置费约 19.87 亿元,核心设备投资占比 77%,该项目共需购置主要工艺设备仪器 1612 台(套)。其中 进口设备 1520 台(套),进口设备购置费折合人民币约 19.41 亿元,国产设备 92 台(套), 国产设备购置费约 4566.56 万元。

  2)车载品智能封装测试中心建设项目:总投入金额约 11.8 亿元,其中设备购置费约 7.94 亿元,投资占比 67.25%,该项目共需购置主要工艺设备仪器 682 台(套)。其中进 口设备 537 台(套),进口设备购置费折合人民币 约 6.95 亿元,国产设备 145 台(套), 国产设备购置费约 9839 万元。

  3)高性能中央处理器等集成电路封装测试项目:总投入金额约 6.28 亿元,其中设备 购置费约 4.37 亿元,投资占比 69.52%,该项目共需购置主要工艺设备仪器 300 台(套)。全部为进口设备。

  华天科技于 2021 年发布定增公告,拟募集资金不超过 51 亿元。其中“集成电路多芯 片封装扩大规模项目”总投资 11.58 亿元,建设期 3 年,位于天水厂区;“高密度系统级集成电路封装测试扩大规模项目”总投资 11.50 亿元,建设期 3 年,位于西安厂区;TSV 及 FC 集成电路封测产业化项目”总投资 9.83 亿元,建设期 3 年,位于昆山厂区;“存储 及射频类集成电路封测产业化项目”总投资 15.06 亿元,建设期 3 年,位于南京厂区。

  1)集成电路多芯片封装扩大规模项目:总投入金额约 11.58 亿元,其中设备购置费约 9.93 亿元,核心设备投资占比 85.77%,该项目共需购置主要工艺设备仪器 1765 台(套)。其中进口设备 1533 台(套),进口设备购置费折合人民币约 9.39 亿元,国产设备 232 台 (套),国产设备购置费约 5461.6 万元。

  2)高密度系统级集成电路封装测试扩大规模项目:总投入金额约 11.5 亿元,其中设 备购置费约 10.37 亿元,核心设备投资占比 90.13%,该项目共需购置主要工艺设备仪器 1441 台(套)。其中进口设备 1064 台(套),进口设备购置费折合人民币约 9.14 亿元, 国产设备 377 台(套),国产设备购置费约 1.23 亿元。

  3)TSV 及 FC 集成电路封测产业化项目:总投入金额约 9.83 亿元,其中设备购置费 约 9.35 亿元,核心设备投资占比 95.12%,该项目共需购置主要工艺设备仪器 481 台(套)。其中进口设备 214 台(套),进口设备购置费折合人民币约 3.49 亿元,国产设备 267 台 (套),国产设备购置费约 5.86 亿元。

  4)存储及射频类集成电路封测产业化项目:总投入金额约 15.06 亿元,其中设备购置 费 14.22 亿元,核心设备投资占比 94.39%,该项目共需购置主要工艺设备仪器 1448 台(套)。其中进口设备 1141 台(套),进口设备购置费折合人民币约 13.42 亿元,国产设备 307 台(套),国产设备购置费约 7945 万元。

  晶方科技于 2020 年发布定增公告,拟募集资金不超过 14.02 亿元,用于新建集成电 路 12 英寸 TSV 及异质集成智能传感器模块项目。该项目拟投资总额 14.02 亿元,其中设 备购置费 12.24 亿元,投资占比 87.3%,进口设备投资金额约 7.98 亿元,主要包括 12 寸 步进曝光机、12 寸等离子刻蚀机、12 寸等离子气相沉积机、12 寸全自动对位压合一体机、 12 寸涂布显影一体机等设备;国产设备投资金额约 4.26 亿元,主要包括 12 寸步进曝光机、 12 寸等离子气相蚀刻机、12 寸离心旋转涂布机、12 寸自动密封温控烘烤装置、12 寸高精 度显影机、12 寸超声喷涂机等设备。公司拟采购设备国产化率相对较高主要因其投产项目 为晶圆级先进封装,测算为 34.8%。

  中国大陆的集成电路封测环节发展成熟度好于晶圆制造环节,但封装设备与测试设备 国产化率均远低于晶圆制程设备的国产化率。国内缺乏知名的封装设备制造厂商,也缺乏 中高端测试设备供应商,从前文可看出尤其是封装设备的国产突破还需产业链及政策重点 培育。我们认为一方面是产业政策支持(02 专项)主要集中在晶圆厂、封测厂、前道设备, 而封测设备覆盖较少,缺少来自下游客户的验证机会;另一方面因贸易限制,先进的前道 设备是重灾区,而对于封装测试进口限制较少。我们从中国大陆的 2021 年半导体设备进口 来看,其中封测设备和前中道设备相似,依然保持较大需求。

  短期来看,封测厂扩产浪潮带来国产化提速机遇。2020 年以来,我国封测厂产能持续 扩张,国产替代需求不断提升,本土半导体设备厂商直接受益。据上文测算,长电科技、 通富微电、华天科技、晶方科技募投项目国产化率分别为 12.3%、4.5%、18.6%、34.8%, 扩产浪潮带动上游封测设备产值不断扩张,同时,也带来了高速增长的国产化设备需求,为国产化设备带来了结构性替代的机会。在设备厂积极研发创新的环境下,国产设备实力 有望进一步提升,从而更好地匹配上游封测厂要求。

  长期而言,封测厂对于供应链安全、协同的要求推动国产化长足发展。目前,中芯国 际等大厂已渡过良率爬坡阶段,后续将以成熟制程为主,具备封测设备替代的能力。如模 拟/混合测试机领域已实现了国产替代,华峰测控与长川科技的市占率合计超过 80%。同时, 出于对国产供应链安全、协同的考虑,国产设备低成本、认证周期短、本土服务便利、不 受贸易摩擦影响等因素的重要性将进一步提升,国产化设备未来发展前景广阔

  第一,根据 SEMI 数据 2016-2020 年 5 年间中国半导体设备市场 CAGR 为 23.71%, 全球为 11.37%,中国半导体设备市场蓬勃发展,基本为两倍行业增速;第二,参照中国大 陆占全球半导体设备比例,我们认为未来国产设备贡献占比将逐渐提升。基于以上两个判 断,我们认为中国市场整体增速将继续超过全球,假设中国 2021-2025 年 24%的年化增 速,2026-2030 年 10%的年化增速;假设全球 2023-2025 年 12%的增速,2026-2030 年 10%的增速。

  细分市场方面,2016-2020 年后道测试市场规模 CAGR 为 10.88%,我们认为受益于 下游需求释放,市场扩张将会有所提速,复合增速达 14%。另外,我们假设测试机、探针 台、分选机比例相对稳定,分别为 63%、15%、18%;其中 ATE 市场上,由于华峰测控、 长川科技等均在持续布局 SoC 测试机,未来市场规模将进一步扩大,比例向海外进一步靠 拢。我们预测 2021-2025 年 SoC 测试机、存储器测试机、模拟/混合测试机市场份额分别 30%、43%、13%。

  国产化率方面,根据中国电子专用设备工业协会(CEPEA)的统计数据,2020 年国产半 导体设备自给率约为 17.5%。如果仅考虑集成电路设备,国内自给率仅有 5%左右,在全 球市场仅占 1-2%。

  华峰测控是我国前三大半导体封测厂商模拟测试领域的主力测试平台供应商,也是为 数不多进入国际封测市场供应商体系的中国半导体设备厂商,产品外销至中国台湾、美国、 欧洲、韩国、日本等境外半导体产业发达地区。公司产品聚焦于模拟和混合信号测试设备 领域,目前正在逐渐推进 SoC 测试和大功率测试领域布局。

  前瞻布局 SoC、GaN 测试设备,成长空间广阔。公司在壁垒较高的 SoC 测试机、GaN 测试机领域提前布局,在已有平台延伸进行研发与整合,开拓数字和射频 SoC 技术、GaN 测试技术,从而加速渗透下游市场。目前,两大领域国产化率水平仍较低,公司业务具有 持续放量的市场空间,在渡过 2021-2022 年放量元年及爬坡阶段后,有望成为公司第二成 长曲线%,测试系统为最主要的收入来源,贡 献占比93%;实现归母净利润1.99 亿元,同比+95.31%,销售测试系统709 套,同比+54.8%。2020 年公司毛利率为 79.75%,净利率为 50.11%,高于同行业平均水平。(报告来源:未来智库)

  长川科技是国内测试产品布局全面的设备供应企业,聚焦于围绕半导体测试设备体系 内生外延进行产品平台化布局,覆盖长电科技、华天科技、士兰微、日月光、德州仪器、 意法半导体、三星等国内外优质客户。主营产品包括测试机、分选机、探针台、AOI 设备 和自动化设备,其中,测试机包括大功率测试机、模拟/数模混合测试等;分选机包括重力 式分选机、平移式分选机、测编一体机;自动化半导体光学检测设备包括 Hexa EVO 系列、 晶圆光学检测 iFocus 系列、Sort 系列;自动化设备包括指纹模组系列、摄像头模组系列。高价值量产品迭代,产品线积极拓展。公司不遗余力持续打造高价值单品,SoC 测试 机领域,2018 年推出数字测试机 D9000 后持续迭代更新,新一代产品逐渐实现量产;分 选机方面,公司由重力式分选机向价值量更高的平移式分选机逐渐迭代;探针台方面,公 司成功开发了我国首台全自动超精密探针台 CP12,在高端探针台领域有所突破。高价值 量及高端产品布局有望驱动公司毛利进一步提升,为公司带来更多成长空间。

  光力科技主营业务涵盖半导体封测装备、传统安全生产监控装备两大板块,半导体 封测装备新兴业务为当前重点布局方向。外延布局半导体封测设备,并购 ADT 迎新业绩增长点。公司通过并购全球第三大切割 划片机制造企业ADT实现对半导体划片设备的前沿布局,并进一步推动该领域的国产替代。同时,根据 2021 年 1 月公告,公司拟定增 5.5 亿元扩产年产 300 套的半导体精密划片设 备及系统,且本次募投项目产品已获得华天科技、积高电子、甬矽电子、记忆科技等二十 多家客户 DEMO 订单,目前已有多台设备在客户处进行演示及试用。

  新益昌是国内 LED 固晶机、电容器老化测试智能制造装备领军,在固晶设备领域,公 司 2018 年位居全球第三。目前,公司成功介入半导体固晶机和锂电池设备领域。介入半导体固晶机新领域,外延丰富产品矩阵。公司作为 LED 固晶机领域龙头,在产 品研发及技术方面优势显著,充分具备切入半导体固晶机市场的技术基础。同时,公司借 力半导体固晶机,通过外延并购开玖自动化设备公司(焊线机)丰富产品列阵,进一步提 升盈利能力。

  精测电子是是目前国内平面显示信号测试领域的龙头企业,主要从事 TFT-LCD(液晶显 示器)\PDP(等离子体显示器)\OLED 平面显示信号测试技术的研究、开发、生产与销售,目 前,已基本形成在半导体检测前道、 后道全领域的布局。前后道检测全领域覆盖,半导体检测设备持续放量。公司产品包括模组检测系统、面 板检测系统、OLED 检测系统、AOI 光学检测系统、Touch Panel 检测系统和平板显示自 动化设备。前道检测方面,公司已取得国内一线客户的批量重复订单,首台 OCD 量测设 备已取得订单并已实现交付,首台半导体电子束检测设备 eViewTM 全自动晶圆缺陷复查 设备已正式交付国内客户;后道检测方面,已经基本实现国产化研发,在国内一线客户实 现批量重复订单。

  和林微纳是国内先进的精微电子零部件制造企业之一,主营业务为微型精密电子零部 件和元器件的研发、设计、生产和销售。公司主要产品包括微机电(MEMS)精微电子零 部件系列产品以及半导体芯片测试设备用探针系列产品两大板块,在微机电(MEMS)精微电 子零部件领域,公司国内少数能够进入国际先进 MEMS 厂商供应链体系并且参与国际竞争 的微型精密制造企业之一,技术优势显著。高端探针产能爬坡,加大客户导入。公司在高端基板探针等领域深度布局,有望打破 海外公司在该领域的垄断。公司前期主要通过进入英伟达供应链实现了后端芯片测试探针 的高速发展,目前在后端芯片测试已成为英伟达、意法、亚德诺、安靠等公司的供应商,市场地位逐步稳固;同时加大对于高通、博通等龙头客户的开发,实现小批量出货,其份 额有望快速提升。2021 年 11 月 20 日公司拟向特定对象发行股票募集资金不超过 7 亿元, 用于新项目扩产,其中包含MEMS 工艺晶圆测试探针研发量产和基板级测试探针研发量产。2020 年公司实现营收 2.27 亿元,同比+21.09%;实现归母净利润 0.61 亿元,同比 +373.44%。2020 年公司毛利率为 44.96%,净利率为 26.77%。

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