1. 半导体设备零部件行业壁垒高、空间广

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，x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x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x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x高；清洗设备中，气体/液体/真空类零 部件占比x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x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，光刻工艺对小污染物的控制为严苛，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x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XXX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x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x高的光学类零部件交期 x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x高，其毛利率也x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。x终消费市场的微小变动，经过 一又一的放大效应，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XXX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XXX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。

以炬光科技为例，公司通过并购以及向下游整合扩展业务范围。炬光科技起步于“产生光子”的 高功率半导体激光器，2017 年并购 LIMO 后拥有“调控光子”的技术能力，结合产生光子、调控 光子的能力，通过战略整合向下游拓展光子技术应用解决方案。根据炬光科技披露，公司拟将收 购全球领先的显示面板修复设备、光罩（掩膜版）修复设备以及泛半导体光学检测设备提供商 COWINDST，进一步完善对特定应用提供完整系统、整体解决方案的能力。

1.6 如何理解半导体设备零部件竞争格局？

半导体设备零部件整体竞争格局分散。半导体零部件细分品类众多，各个细分领域之间存在差异 性和技术壁垒，大多数半导体设备零部件厂商都会专注于特定工艺或产品，呈现出“小而精”的 特点，因此总体来看，整个半导体零部件行业竞争格局比较分散，根据 VLSI Research 数据，前 十大供应商的市场份额总和在 50%左右。 半导体设备零部件市场竞争格局有集中趋势，前十大厂商市场份额提升。一方面，2000 年左右， 设备厂由于行业景气度下行，在采购上淘汰低效、量小的供应商，集中采购额，获取规模效益； 另一方面，零部件厂商也在不断并购整合，扩展业务，因此市场集中度不断提高。

半导体设备零部件细分领域市场集中度高，主要被国外厂商垄断。由于半导体零部件对精度和稳 定性的严格要求，特别是技术难度较高的领域，进入壁垒非常高，全球也仅有少数几家企业可以 供应。因此，从细分领域来看，垄断效应比较明显。例如全球真空泵主要市场由欧洲、日本企业主导，2019 年前三大公司占据全球市场份额 88%，行业集中度较高。在静电吸盘领域，基本由 美国和日本半导体企业主导，市场份额占 95%以上，主要有 AMAT、LAM、Shinko、TOTO、 NTK 等。在半导体机械手市场，主要由日本市场占据，前三大企业 Brooks Automation、RORZE 和 DAIHEN 占有约 55%的市场份额。

从细分领域来看，半导体真空阀的市场集中度也在不断提高，主要有两个原因： 从供应链管理角度来看，设备厂商都倾向选择产线丰富、产品齐全的大厂，VAT 拥有广泛的阀门 产品组合，包括约 140 个阀门系列，8000+定制产品和 2500+种标准产品。 从零部件自身角度来看，半导体零部件进入壁垒较高，VAT 是全球领先的真空阀供应商，具有明 显的技术优势，并与客户合作研发，拥有 100 多项真空阀基础技术专利。并且 VAT 也在不断扩 大产能，在全球建立生产中心；且不断向相邻业务进行扩展。

2. 国内设备厂商崛起加速零部件国产化

2.1 新兴技术推动半导体用量提升，设备零部件需求持续增加

新兴领域带动半导体产业迅速扩张。在以 5G、物联网、智能汽车、云计算、大数据、医疗电子 和安防电子等为主的新兴应用领域强劲需求的带动下，半导体需求中长期乐观。根据 WSTS 统计 及预测，2021 年全球半导体市场规模为 5559 亿美元，预计到 2023 年将达到 6797 亿美元。

全球半导体设备行业迅速增长，带动半导体设备零部件需求增大。全球半导体设备市场景气度与 半导体市场规模高度相关。近年，全球半导体设备市场规模逐步扩张，2021 年全球半导体设备市 场规模达到 1026 亿美元。得益于中国半导体全行业的蓬勃发展和XXX近年来对半导体产业持续 的政策扶持，中国大陆半导体设备市场的规模快速增长，2021 年市场规模 296 亿美元，成为全 球第 一大半导体设备市场。半导体设备零部件约占半导体设备市场 50%左右的份额，随着半导体 设备市场的增长，将驱动半导体设备零部件市场的快速扩张。

半导体设备零部件市场空间测算：下游市场-半导体设备厂商

全球半导体设备零部件市场主要包括两部分构成：一是全球半导体设备厂商定制生产或采购的零 部件。二是全球半导体制造厂直接采购的作为耗材或者备件的零部件。

半导体设备市场空间：根据 Wind 数据，2021 年全球半导体设备市场规模为 1026 亿美元；中国 半导体设备市场规模为 296 亿美元 设备厂商成本率：全球前五大半导体设备厂商占据全球 75%以上的设备市场，前五大厂商的毛利 率为 46~62%，我们假设设备厂商平均毛利率为 50%，即设备厂商成本率为 50%。 设备厂商直接材料成本占比：国内龙头设备厂商直接材料占比约 90%，假设该值为 90%。

2.2 晶圆厂持续扩产，带动设备零部件替换需求

晶圆厂日常运营过程中的零部件的维护更换，产线扩张将拉动零部件市场进一步扩大。目前，全 球晶圆厂持续扩产，SEMI 预测 2019 年至 2024 年，业界将至少新增 38 家新的量产 12 英寸晶圆 厂，12 英寸晶圆厂的月产能将增长约 180 万片，达到 700 万片以上。IC Insights 预计，2021 年 晶圆制造市场总销售额将达到 1072 亿美元，并将继续以年均 11.6%的增长速度持续增长， 2025 年预计达到 1512 亿美元。

我国晶圆制造产能扩充较快，预计国内半导体零部件需求将持续旺盛。目前，晶圆产能向大陆转 移，Cabot Microelectronics 2021 年预计中国大陆在 2030 年间增加至全球 40%的半导体制造能 力。中国自 2005 年以来一直是x大的 IC 消费国，但 2021 年中国的 IC 产值仅占市场的 16.7%， 还存在较大缺口，预计未来国内产能将加速扩张，IC Insights 预测 2026 年国内产值占其市场的 比值将达到 21.2%。根据芯谋数据，2020 年中国大陆 8 寸和 12 寸晶圆线前道设备零部件采购金 额超过 10 亿美元，随着国内晶圆产能扩充，零部件采购额将进一步增加。

半导体设备零部件市场空间测算：下游市场-晶圆厂

根据芯谋数据，2020 年中国大陆 8 寸和 12 寸晶圆线前道设备零部件采购金额超过 10 亿美元。 根据 IC Insights 数据，2020、2021 年我国晶圆产值分别为 242、312 亿美元。2021 年我国芯片 制造产值占全球的比例为 16.7%。 根据晶圆产值推算，中国大陆晶圆厂零部件 2021 年采购额约为 13 亿美元，全球晶圆厂零部件采 购金额约 78 亿美元。进一步，考虑到先进工艺带来的高附加值零部件采购需求，全球晶圆线零 部件采购金额预计在 100 亿美元。

结合上一小节测算的来自设备厂的零部件市场空间 462 亿美元（全球）、133 亿美元（国内）， 半导体设备零部件市场规模为两个下游市场规模的和，综合来看，2021 年全球半导体设备零部件 市场规模约 562 亿美元，中国大陆导体设备零部件市场规模约 146 亿美元。

半导体设备零部件细分类别市场规模： 从细分领域来看，机械类零部件市场空间x大，2021 年全球市场规模预计为 153 亿美元，其次 为气体/液体/真空系统类，2021 年全球市场规模预计为 115 亿美元。

2.3 国产设备厂商崛起，推动半导体零部件国产化进程

半导体设备零部件国产化空间广阔。尽管国内半导体零部件市场规模快速增长，但目前我国本土 零部件企业的技术能力、工艺水平、产品精度和可靠性暂时无法满足国内设备和晶圆制造厂商的 需求，整体国产化率还处于较低的水准。从细分领域来看，石英、喷淋头、边缘环等零部件国产 化率仅达到 10%以上，射频发生器、MFC 等零部件的国产化率在 1%-5%，而阀门、静电卡盘、 测量仪表等零部件的国产化率不足 1%，国产替代空间较大。

全球零部件供应出现了瓶颈，国内半导体厂商积导入国产化零部件。随着半导体设备的需求大 幅增加，全球零部件供应紧张，核心零部件的交货时间从往常的 2-3 个月延长 至 6 个月以上。美国、日本、德国等先进零部件的交货时间也大幅增加，一些先进部件，如电力 线通信系统，推迟了 12 个月以上。而国内设备厂商在国际半导体零部件厂商的供应链中并非优 先供应，出于供应链安全、成本等因素的考虑，国内设备厂商正积配合国内零部件厂商验证， 建立国内自主的供应链系统。

3. 国内半导体设备零部件厂商成长迅速

国内主要的半导体零部件厂商集中在机械类零部件领域。目前国内主要的机械类零部件厂商包括 富创精密、江丰电子、神工股份、华亚智能、华卓精科；其中富创精密的业务涵盖工艺件、结构 件、模组类产品和气体管路类产品；江丰电子专注于工艺零部件；神工股份主要零部件产品为硅 部件；华亚智能的主要产品则是定制化精密金属结构件；华卓精科则聚焦于精密运动系统。英杰电气在半导体领域主要集中在电源类产品；汉钟精机的真空类产品在半导体和光伏领域均有所应 用。 除了以上本土企业，也有企业通过收购海外公司布局零部件市场，万业企业通过收购 Compart System 进入流量控制领域；新莱应材通过收购 GNB 扩展高端真空室和真空阀门领域；炬光科技 通过收购 LIMO 扩展激光光学业务，且炬光科技近日发布公告拟收购 COWINDST 进一步完善泛 半导体产业链。

国内机械类零部件厂商差异化竞争。国内零部件厂商主要集中在机械类领域，其中，神工股份专 注于硅零部件；华亚智能则为国内外领先的高端设备厂商提供定制化精密金属结构件产品；华卓 精科主要提供超精密测控设备部件。富创精密和江丰电子均专注于金属零部件，富创精密正积 拓展气路管路类产品，拓宽产品线；江丰电子则是利用靶材与零部件共同市场推进零部件布局。

技术壁垒较低的零部件已经部分实现国产化，高端产品国产化率很低。从目前国内市场来看，技 术壁垒比较低的机械类零部件已经实现比较高的国产化率，高端产品如静电卡盘国产化程度很低。电气类产品中，英杰电气可编程直流电源和北广科技的射频电源少量应用于国内半导体厂商。气 体/液体/真空类产品，国产化率中等。技术壁垒较高的领域，精密控制类零部件如万业收购 compart 进入国际供应链，光学类如炬光科技的光场匀化器进入 ASML 的核心供应商。

基于本土优势和成本优势，国内零部件厂商具有广阔的发展前景。对于国内设备厂商以及海外公 司在大陆的产线，一方面，由于国内零部件厂商靠近终端市场便于零部件返修，且交货周期易于 控制；另一方面，国内零部件厂商由于运费成本以及关税等因素影响，成本具有一定优势，随着 国内厂商技术进步以及产线丰富度提升，有望进一步切入国内产线供应链。另外，也有部分国内 公司通过收购海外零部件厂商成功进入海外设备供应体系。

国内领先零部件厂商已进入国内客户供应链。半导体零部件实现规模化销售前需要经历严格复杂 的验证程序，需要和下游设备、以及制造厂商有很充分的协同合作。随着供应链安全问题日益凸 显以及国内零部件制造技术的进步，部分半导体设备零部件厂商已经进入国内供应链，例如富创 精密产品已进入包括北方华创、屹唐股份、中微公司、拓荆科技、华海清科、芯源微、中科信装 备、凯世通等主流国产半导体设备厂商。

部分国内零部件厂商进入国际供应链，得到海外客户认可。国内富创精密、新莱应材已直接切入 国际领先设备厂商；华亚智能也进入了国际供应链，间接客户包括 AMAT、Lam 等厂商；汉钟精 机则进入国际先进的晶圆厂；万业企业和炬光科技则通过收购海外公司，进入国际领先客户供应 链体系。

国内半导体设备零部件厂商成长迅速。从国内厂商产品覆盖度来看，富创精密产品线x丰富，其 产品线包括工艺零部件、结构零部件、模组产品和气体管路，占半导体设备零部件市场比例达到 49%，其余厂商产品覆盖相对单一，专注于一到两个领域。2019-2021 年，国内主要厂商零部件 营业收入呈增长趋势，2020 年略有下降主要受行业形势影响。从 2021 年半导体设备零部件相关 营收来看，Compart（万业企业持股）规模x大，实现营收 9.2 亿元，富创精密营收 8.3 亿元。

国内半导体零部件厂商盈利能力与海外厂商差距明显，但总体呈提升趋势。由于半导体设备零部 件厂商多产线、多领域发展，各厂商产品组成有所差异，各厂商之间毛利率可比性较低。Hana 和神工股份均专注于硅零部件，通过对比其毛利率，Hana 毛利率稳定在 35%以上，而神工股份 毛利率不足 20%，差距较大，主要系（1）国内厂商规模不及海外厂商；（2）国内厂商技术水平 及良率与海外厂商仍有一定差距。总体来看，国内厂商毛利率呈上涨趋势，随着规模效应的显现 及技术水平不断提升，盈利能力有望进一步提升。