【前言】半导体设备是支撑半导体产业发展的重要基础,也是我国进一步推动半导体产业国产替代的重要环节。半导体加工工序众多,不同的工序分别对应具体的专用设备,如何从市场规模、技术壁垒以及市场格局等多个维度综合分析国产半导体设备产业的投资机会就成为一家专业投资机构的必修课。本文拟以封装环节为例,具体分析划片机、固晶机、焊线机三大核心封装设备的投资逻辑以及投资机会。
一、我国半导体产业链各环节中封测服务成熟度最高,凭借国内较大的封测产能规模为封装设备的国产化替代提供良好的基础
封测属于后道工序,位于半导体产业链的下游,相比于IC设计、晶圆代工,封测的技术门槛较低,也成为我国大陆企业进入半导体产业的切入点,封测环节贡献的产值在我国半导体产值的份额也是一度超过50%,随着我国半导体全产业链的发展,封测产值占比逐渐稳定在30%的水平。
回顾台湾、韩国半导体产业的发展历史,凭借人力成本优势从封测环节入手,逐渐向产业链的上游环节延伸,我国大陆的半导体产业发展也遵循着相同的发展路径。封测也是我国半导体产业发展最为成熟的环节,国产化率有20%,成熟度远高于芯片设计和晶圆代工,与国际领先水平差距最小,涌现出长电科技、华天科技、通富微电等一批出色的本土半导体封装厂。我国封测市场规模在2021年突破2,700亿元人民币,约占全球封测市场规模的20%,预计今后5年仍旧能够保持10%的年均复合增长。
二、2020年全球半导体设备市场规模为711亿美元,其中封装设备的市场份额约7%,设备规模约55亿美元
2020年全球半导体设备销售额为711亿美元,我国市场份额逐步提升,市场规模达187亿美元,约占全球半导体设备市场的26%。按不同类型划分,晶圆制造设备约占71.8%,封装设备约占7.7%,测试设备约占9.9%,可测算2020年全球半导体封装设备市场规模约55亿美元。
不同设备在半导体整体加工中占比不同,且各自技术壁垒、硬件成本迥异,导致不同设备的市场占比差异极大。一般市场较为关注光刻机、PECVD等前道设备,但实质上每个细分设备均是半导体加工制造的重要环节,不可替代。
三、我国封测市场持续增长,国内产能供不应求,各大封测厂扩产积极性较高,预计3年内封测设备市场仍将保持高景气度
长电科技:2021年4月募集50亿元,募投项目包括“年产36亿颗高密度集成电路及系统级封装模块项目”及“年产100亿块通信用高密度混合集成电路及模块封装项目”。
华天科技:2021年拟募集51亿元扩充先进封装产能。
通富微电:2020年募资32.5亿元部分用于重点工厂扩产。2021年资本开支及研发投入计划为48亿元。2021年9月27日拟募集资金总额不超过55亿元,投入存储器芯片封测生产线建设项目、5G等新一代通信用产品封测项目等。
四、半导体封装工序较多,核心环节包括磨片、切片、固晶、引线键合、塑封、切筋成型等六大工序,划片机、固晶机、焊线机为主要封装设备
封装就是把Foundry生产出来的die裸片放到一块起到承载作用的基板上,再把管脚引出来,然后固定包装成为一个整体,相当于是给芯片加上了一层外壳,这样可以保护芯片,也能增强芯片的散热性能。成品完工之后需要对产品的功能和性能进行测试,将有缺陷以及功能、性能不符合要求的产品筛选出来,确保交付产品能够达标。
封装有十多道工序,核心环节包括减薄、划片、固晶、焊线、塑封、切筋成型六大工序,按工艺流程相对应的封装设备分别是减薄机、划片机、贴片机、焊线机、塑封机及切筋成型机。焊线机、固晶机、划片机为三大核心设备,在整个半导体封装设备市场分别占30%、28%、23%。
五、各细分领域封装设备的主要供应商
六、三大核心设备的投资逻辑
1、划片机
Disco为全球划片机设备龙头。2019年实现收入92.5亿元、净利18亿元,半导体切割设备市场份额约70%。由于产能以及供应链等相关问题,Disco限制对国内客户的供应,供需紧张给本土供应商带来进入一线封测厂测试认证以及销售的机会。我国光力科技、江苏京创、沈阳和研实现批量出货。6英寸划片机实现国产化,12英寸划片机国产化率较低,我国仅三家公司实现对标杆客户的出货,包括光力科技、江苏京创以及沈阳和研。光力科技通过收购ADI进入划片机领域,具备相对成熟的生产工艺。江苏京创和沈阳和研成功实现12英寸产品的技术突破。
2、固晶机
ASM、Besi为全球封装设备龙头,在产品种类、性能指标、客户资源等方面均存在明显优势,也占据我国70%以上装片机市场,国内厂商以新益昌、艾科瑞思、大连佳峰为代表。新益昌为LED固晶机的国产龙头,逐步从LED拓展至半导体领域,2021年新益昌半导体固晶机的销售收入实现2亿元,业绩增长较为迅猛。
3、焊线机
K&S、ASM Pacific几乎垄断我国半导体焊线机市场,国产化率不到2%。Kulicke & Soffa为美国半导体封装设备龙头企业,核心提供焊线机及相关消耗性工具产品。ASM Pacific由荷兰ASMI出资设立,总部位于新加坡,从单一的焊线机供应商成长为后道工序全产品供应商。受疫情对供应链的影响以及行业需求的高景气度,ASM Pacific、K&S的设备交付周期延长至12个月,这也为本土设备厂商提供了国产替代的市场机遇,代表厂商包括阿达智能、大族激光等,但在速度、精度等性能指标方面仍无法达到海外厂商的水平。