晶圓制造涉及眾多流程，刻蝕為其中重要的一 步，目的是在襯底上留下需要的圖形電路。刻蝕分為干法刻蝕和濕法刻蝕，其 中干法刻蝕是主流工藝；在干法刻蝕中，反應離子刻蝕應用最廣泛。為了精確復制硅片上的掩膜圖形，刻蝕必須滿足速率快、刻蝕剖面各向異性等一系列特 殊要求。半導體工藝節點的不斷縮小，對刻蝕設備提出了更苛刻的要求。以下為全球刻蝕設備深度分析報告全文：

1.刻蝕設備：半導體的“雕刻刀”

1.1 半導體制造壁壘高，涉及眾多流程

半導體制造工序繁多，涉及大量設備。由于半導體產品加工工序多，所以在制造過 程中需要大量的半導體設備和材料。半導體產品的加工過程主要包括晶圓制造（前道， Front-End）和封裝（后道，Back-End）測試，隨著先進封裝技術的滲透，出現介于晶 圓制造和封裝之間的加工環節，稱為中道（Middle-End）。半導體設備投資中，晶圓處 理設備占比最大，根據 SEMI 預計，2018 年晶圓處理設備投資額占整體設備投資比例達 81%。

晶圓處理線可以分成 7 個獨立的生產區域：擴散（Thermal Process）、光刻（Photo- lithography）、刻蝕（Etch）、離子注入（Ion Implant）、薄膜生長（Dielectric Deposition）、 拋光（CMP）、金屬化（Metalization）。7 個主要生產區的相關步驟以及測量等都是在晶 圓潔凈廠房進行的。在生產區都放臵有若干種半導體設備，滿足不同的需要。

半導體產品中，集成電路銷售額最大。半導體是導電性介于導體（金屬）與絕緣體 （陶瓷、石頭）之間的物質，包括硅、鍺、砷化鎵。半導體分為四類產品：集成電路（IC）、 光電子器件、分立器件和傳感器。其中銷售額規模最大的是集成電路，2018 年集成電 路市場規模達到 3933 億美元，同比增長 15%，占半導體市場的 83.9%。集成電路產品 又可以細分為邏輯電路、存儲器、模擬電路、微處理器。

集成電路（IC）的制造過程可以分為芯片設計、芯片制造（晶圓制造和晶圓加工）、 芯片封裝與測試。芯片設計就是建立電子器件間互連線模型，包括邏輯設計、電路設計 等；晶圓加工包括氧化、光刻、刻蝕、擴散、植入、沉積等過程，分為 IDM（一體化生 產）和晶圓代工兩種模式.

1.2 半導體先進制程加速，對刻蝕設備要求提高

1.2.1 干法刻蝕為主流工藝，其中介質刻蝕應用最廣泛

刻蝕環節為芯片制造重要一步。刻蝕是用化學或物理方法有選擇地從硅片表面去除 不需要的材料的過程。刻蝕的基本目標是在涂膠的硅片上正確地復制掩膜圖形。刻蝕的 選擇性質來自于：紫外光會破壞抗蝕劑，而掩膜版會遮擋紫外光，這樣被掩膜版遮蔽的 薄膜層就會被保留。因此，經過物理或者化學刻蝕之后，襯底上留下的圖形電路就與掩 膜版的形狀一模一樣了。

如上圖所示，一層結構的加工就需要十幾個步驟，如果要建立 60 層的復雜結 構，就需要約 1000 個加工步驟。單個步驟的合格率即使達到 99.0%，1000 個步 驟后的合格率就趨近于零。因此只有每個步驟的合格率均達到 99.99%，才能實現 總體合格率 90%以上。

刻蝕分為干法刻蝕和濕法刻蝕，其中干法刻蝕是主流工藝。干法刻蝕是把硅片表面 暴露于氣態中，產生等離子體，等離子體通過光刻膠中開出的窗口與硅片發生物理或化 學反應（或這兩種反應），從而去除暴露的表面材料。干法刻蝕是亞微米尺寸下刻蝕器 件的主要方法。濕法刻蝕是使用液體化學試劑（如酸、堿和溶劑等）以化學方式去除硅 片表面的材料。濕法刻蝕一般只是在尺寸較大的情況下（大于 3 微米）。濕法刻蝕也用 于腐蝕硅片上的某些層或用于去除干法刻蝕的殘留物。與濕法刻蝕相比，干法刻蝕的 優點在于：

1）刻蝕剖面是各向異性，具有非常好的側壁剖面控制；

2）好的 CD（尺寸大小）控制；

3）最小的光刻膠脫落或粘附問題；

4）好的片內、片間、批次間的刻蝕均勻性；

5）較低的化學制品使用和處理費用。

按照反應原理來劃分，干法刻蝕分為三種：1）物理性刻蝕，又稱離子束濺射刻 蝕，原理是使帶能粒子在強電場下加速，這些帶能粒子通過濺射刻蝕作用去除未被 保護的硅片表面材料。2）化學性刻蝕，又稱等離子體刻蝕，純化學刻蝕作用中，通 過等離子體產生的自由基和反應原子與硅片表面的物質發生化學反應達到刻蝕的效 果。3）物理化學性刻蝕，即反應離子刻蝕，為物理刻蝕與化學刻蝕混合作用。這種 物理和化學混合的作用機理結合了兩種作用的優點，能獲得較好的線寬控制并有較 好的選擇比，因而在大多數干法刻蝕中多采用反應離子刻蝕。

按照被刻蝕的材料，干法刻蝕可以分為：金屬刻蝕、介質刻蝕和硅刻蝕；其中， 介質刻蝕使用量最大。金屬刻蝕主要是在金屬層上去掉鋁合金復合層，制作出互連 線；介質刻蝕是用于介質材料的刻蝕，如二氧化硅；硅刻蝕（包括多晶硅）應用于 需要去除硅的場合，如刻蝕多晶硅晶體管柵和硅槽電容。在 200mm 晶圓時代，介 質、多晶以及金屬刻蝕是刻蝕設備的三大塊。進入 300mm 時代以后，隨著銅互連 的發展，金屬刻蝕逐漸萎縮，介質刻蝕份額逐漸加大。目前介質刻蝕設備的份額已經超過 50%以上，而且隨著器件互連層數增多，介質刻蝕設備使用量就越大。

1.2.2 刻蝕工藝參數繁多，對設備提出高要求

為了復制硅片上的掩膜圖形，刻蝕必須滿足一些特殊要求。

● 刻蝕速率：指在刻蝕過程中去除硅片表面材料的速度。上世紀 80 年代之前， 大部分等離子刻蝕設備是設計成批量處理的刻蝕機，然而隨著技術節點的縮小，當前半 導體制造的趨勢是采用單片處理的集成設備。在單片工藝的設備中，刻蝕速度是很重要 的一個參數。刻蝕速度由工藝和設備變量決定，如被刻蝕的材料類型、刻蝕機的結構配 臵、使用的刻蝕氣體和工藝參數設臵。刻蝕速率通常正比于刻蝕劑的濃度。

刻蝕速率 = ?T/t

?T = 去掉的材料厚度（微米）

t = 刻蝕所用的時間（分）

● 刻蝕剖面：指被刻蝕材料的側壁形狀。有兩種基本的刻蝕剖面：各向同性和各 向異性刻蝕剖面。各向同性的刻蝕是在所有方向上（橫向和垂直方向）以相同的刻蝕速 率進行刻蝕，這會導致被刻蝕材料在掩膜下面產生鉆蝕，帶來線寬損失。濕法刻蝕本質 上是各向同性的，因此濕法刻蝕不適合用于亞微米器件中的選擇性圖形刻蝕。

對于亞微米尺寸的圖形來說，要求刻蝕剖面是各向異性的，即刻蝕只在垂直于硅片 表面的方向上進行，只有很少的橫向刻蝕。各向刻蝕大部分是通過干法等離子體刻蝕來 實現的。我們認為，刻蝕剖面的角度要求越嚴格，對于刻蝕設備的要求就會越高。隨著 工藝節點的加快迭代，會要求垂直側壁的角度越接近 90°，對設備提出的要求也越來越 高。

● 刻蝕偏差：指刻蝕以后線寬或關鍵尺寸間距的變化。刻蝕偏差通常是由于橫向 刻蝕導致的。刻蝕偏差是不必要的。

● 刻蝕選擇比：可以定義為被刻蝕材料與掩膜層材料刻蝕速率的比值。高選擇比 意味著只刻蝕想要去除的那一層材料而不刻蝕或少刻蝕其他材料。高選擇比在先進工藝 中是必須的，有利于確保關鍵尺寸和剖面控制。關鍵尺寸越小，選擇比要求越高。

● 刻蝕均勻性：刻蝕均勻性是衡量刻蝕工藝在整個硅片上，整個一批中，或批與 批之間刻蝕能力的參數。均勻性與選擇比有密切的關系，保持硅片的均勻性是保證制造 性能一致的關鍵。

● 刻蝕殘留物：刻蝕殘留物是刻蝕以后留在硅片表面的不想要的材料。刻蝕殘留 物是 IC 制造過程中的硅片污染源。為了去除刻蝕殘留物，有時在刻蝕完成時進行過刻蝕。在一些情況下，刻蝕殘留物可以在去除光刻膠的過程中用濕法化學腐蝕去掉。

● 刻蝕聚合物：為了形成高的各向異性圖形，有時會有意形成刻蝕聚合物，因為 聚合物能阻擋對側壁的刻蝕，增強刻蝕的方向性。但聚合物淀積也有副作用，即會導致 工藝腔中的內部部件也被聚合物覆蓋。因此，刻蝕工藝腔需要定期的清洗來去除聚合物 或是替換掉不能清洗的部件。

其他的參數還有刻蝕等離子體誘導損傷、顆粒玷污等等，我們認為隨著先進技術的 發展，對集成電路的集成度要求不斷提高，半導體先進制程加速提升，這對于設備端也 提出了更高的要求。半導體設備的更替潮或將到來。

刻蝕技術隨著硅片制造技術的發展有了很多改變，最早的圓筒式刻蝕機簡單，只能 進行有限的控制。現代等離子體刻蝕機能產生高密度等離子體，具有產生等離子體的獨 立射頻功率源和硅片加偏執電壓、終點監測、氣體壓力和流量控制，并集成對刻蝕參數 進行控制的軟件。

工藝節點逐步縮小，對刻蝕設備提出更高要求。隨著國際上高端量產芯片從 14 納 米到 10 納米階段向 7 納米、5 納米甚至更小的方向發展，當前市場普遍使用的沉浸 式***受光波長的限制，關鍵尺寸無法滿足要求，必須采用多重模板工藝，利用刻蝕 工藝實現更小的尺寸，使得刻蝕技術及相關設備的重要性進一步提升。下圖展示 10 納 米多重模板工藝原理，涉及多次刻蝕。

2. 半導體下游需求正旺，設備投資有望集中釋放

2.1 2018 年全球刻蝕設備銷售額創歷史新高

半導體制造業是重資產投入產業，需要大量設備投資，設備投資占整個總體投資比 例為 70%左右；設備投資中，晶圓處理設備投資額最大，占整體設備投資比例超過 80%。根據 SEMI 預計，2018 年晶圓處理設備投資金額占整體設備投資比例達 81%，根據中 商產業研究院，晶圓處理設備中***、刻蝕機和薄膜沉積設備投資金額占比最大，除 了***，刻蝕設備價值量最大，占晶圓設備投資的 20%左右。

我們預計 2018 年全球刻蝕設備市場規模在 100 億美元左右。根據中商產業研究院， 在晶圓處理設備中，刻蝕設備價值量僅次于***，占晶圓設備價值比重在 20%左右。根據 SEMI 大半導體產業網援引 SEMI 數據，預計 2018 年晶圓處理設備市場空間為 502 億美元。我們預計 2018 年全球刻蝕設備銷售額在 100 億美元左右。

除 2008/2009 年刻蝕設備銷售額隨著全球經濟形勢出現較大幅度衰退之外，2006 年至今，刻蝕設備市場規模一直在 60 億美元上下波動。根據 SEMI 大半導體產業網援 引 SEMI 數據，全球半導體設備銷售額將在 2018 年創紀錄，2019 年重整，2020 年再 創新高。

中國半導體投資主力正在改變，中國公司對半導體工廠投資逐漸超越外國公司。從 投資方角度看，2017 年前，海外國際性公司，如三星、SK 海力士、英特爾是國內晶圓 工廠建設主力，半導體設備消費也領先于國內其他公司；2017 年后，中國公司投資快速 增長，根據 SEMI 預計，2019 和 2020 年中國公司對國內晶圓工廠的投資將超越外國公 司。

中國區域內，中國廠商半導體前端設備消費將接近外國廠商。由于中國公司對半導 體制造的投資規模逐漸接近外國公司，中國公司的半導體設備消費也逐漸接近外國公司。2018 年，中國公司半導體前端設備消費將達到 58 億美元，外國公司將達到 67 億美元， 這也將是兩個數值最接近的一年。

2.2 下游產業快速發展，新制程半導體設備需求或集中釋放

2.2.1 下游產業快速發展，半導體產業加速更新迭代

2017 年，通信是集成電路的最大應用終端。2017 年全球電子系統市場規模預計達 到 1.49 兆美元，以通信（含智能手機）（31.8%）、PC/平板（26.1%）、工業/醫療（14.5%）、 消費電子（11.9%）、汽車電子（9.1%）、政府/軍用（6.50%）為主，其中通信行業是最 大的應用終端。

半導體市場主要增長動力在于智能手機、汽車電子、工業物聯網等領域。云計算、 工業物聯網、大數據、5G 等新業態引發了半導體產業的變革，半導體市場主要增長動 力在于汽車電子、工業物聯網、智能手機等領域。智能手機市場增速放緩，而物聯網、 汽車電子等新興終端應用逐步放量。根據 IC Insights 的數據，2016-2021 年汽車電子、 工業/醫療、通信電子銷售額的增長率分別為 5.4%、4.6%、4.2%。

AI 和 5G 是半導體產業的新動能。根據賢集網援引中國電子報，AI 和 5G 已經成為 半導體產業的新動能。因為有 AI 和 5G 核心技術的發展，驅動新的智能應用，帶動集成 電路的需求及增長，所以未來半導體產業仍會持續成長。

半導體產業加速更新迭代，帶來新的設備需求。根據 SUMCO 預測，近年來全球半 導體先進制程處于加速發展期，每兩年半出現新的先進制程。同時，先進制程的半導體 芯片應用推廣速度呈加速態勢，這也意味著下游終端對于電子芯片精密化的要求在不斷 提升。我們認為，符合新制程要求的半導體設備需求或將釋放。

從 14nm 到 5nm 器件加工，刻蝕步驟會增加近乎三倍，對設備提出更高要求。14nm 工藝節點等離子刻蝕機刻蝕步驟為 65 步，而在 5nm 節點下，刻蝕步驟數達到了 150 步。我們認為對于刻蝕設備而言，隨著工藝節點的不斷縮小，一是需要更精密的加工精度來 匹配先進制程，二是需要更高的刻蝕速度來完成更多的步驟要求。因此先進制程對刻蝕 設備的要求顯著提高。

2.2.2 受益本土半導體產能投資擴張，設備端需求正旺

工程建設投資高峰到來，中國半導體設備市場規模擴大。根據各公司官網數據，我 們統計出目前在建及計劃在建的生產線。未來中國半導體市場投資規模為 4011 億人民 幣，按照設備投資占總投資的 70%計算，未來半導體設備需求空間為 2808 億人民幣。按照晶圓處理設備投資占總設備投資的80%，刻蝕設備投資占晶圓處理設備投資的20% 進行核算，未來中國在建或計劃建設的半導體工廠刻蝕設備投資額度大約為 449 億元。

根據《2018 年上海集成電路產業發展研究報告》，2017 年，全球半導體設備市場 高漲的原因在于全球芯片需求旺盛，存儲器價位飆升及激烈競爭推動晶圓廠設備投資額 達到高位。許多廠商用于新的晶圓廠建設和購臵設備的投資都超過了歷史紀錄。2018 年，英特爾、美光、東芝（包括西部數據）及格羅方德都增加了對晶圓廠的投資。韓國 的三星更是掀起了新一波投資浪潮，2017年其設備投資從原計劃的80億美元增加到180 億美元，同比增長 128%。SK 海力士的設備支出也增加了 70%，達到 55 億美元，也創 歷史新高。

2.3 國際巨頭緊跟半導體產業趨勢，刻蝕設備不斷進化

根據 Gartner 統計，全球前十大半導體設備廠商基本被美國、荷蘭和日本廠商所占 據，并且在相當長的時間內保持穩定，其中美國的應用材料公司更是穩坐全球龍頭位置。

刻蝕設備集中度高，拉姆研究占據半壁江山。根據搜狐網援引立木信息咨詢，國外 刻蝕機設備廠商主要有應用材料（Applied Materials）、科林研發（KLA-Tencor） 、東 京電子（TEL）、日立國際（Hitach）、牛津儀器，且均已經可以實現 7nm 制程。隨著 器件互連層數增多，介質刻蝕設備使用量有望進一步增大。在這樣的趨勢下，刻蝕機廠 商拉姆研究（Lam Research）利用其較低的設備成本和簡單的設計，逐漸在 65nm、45nm 設備市場超過 TEL 等企業，占據了大半個市場，成為行業龍頭。根據中微半導體招股說 明書（申報稿），拉姆研究、東京電子和應用材料三家市場占比超過 90%。

拉姆研究提供各種家族系列產品，涉及多種刻蝕領域，如金屬刻蝕、半導體刻蝕、 介電刻蝕等。應用材料提供 CENTRIS 系列、CENTURA 系列、PRODUCER 系列刻蝕 產品，CENTRIS 系列有著獨特的反應腔技術，精度更高，效率更高；CENTURA 系列 下有多種類別產品，功能更有針對性，而 PRODUCER 系列具有高選擇比。

2.3.1 國際巨頭緊跟半導體產業轉移趨勢，調整產業布局

以拉姆研究和應用材料為代表的國外半導體設備公司緊跟產業轉移趨勢，調整產業 布局。自半導體產業在美國誕生以來，全球半導體產業總共發生過三次大規模轉移：第 一次是上世紀八十年代，由美國本土向日本轉移；第二次是從九十年代開始向韓國和中 國***轉移；第三次是半導體產業近年來向中國大陸轉移。三次轉移中，拉姆研究和應 用材料都及時調整了全球戰略布局，充分利用了產能轉移帶來的機遇。

在 1979 年應用材料就在日本設立了子公司 Applied Materials Japan。在 1983 年， 應用材料在日本的營業收入就幾乎達到了其全球總收入的三分之一。應用材料于 1985 年在韓國設立辦事處，1989 年在中國***設立辦事處。中國***營收在 2004 年超過北 美，成為應用材料營業額全球最高的地區。

拉姆研究 1980 年成立，1989 年便在韓國開設了第一間辦公室，1990 年拉姆研究 在中國設立辦事結構，根據拉姆研究 2018 年年報披露，中日韓三地營收占其營收總比 例的 80%。我們認為，緊跟產業轉移趨勢，是海外半導體設備公司長盛不衰的重要原因。

2.3.2 國際巨頭緊跟半導體制程變化，刻蝕設備與半導體工藝同步成長

通過對拉姆研究產品端的分析，我們發現拉姆研究不斷開發新產品以適應半導體行 業對新設備的不斷需求。在刻蝕領域不斷推陳出新，平均每五年就有新的刻蝕設備出現。拉姆研究刻蝕設備家族已經囊括了金屬刻蝕、硅刻蝕和介質刻蝕三大系列產品的近 20 種型號的刻蝕設備，以其產品的靈活性和低成本牢牢占據刻蝕設備全球龍頭的地位。

上世紀 80 年代，應用材料將核心業務轉移至半導體設備之后，便乘著 80 年代半 導體產業蓬勃發展的東風，一躍成為業界龍頭。在半導體工藝制程還停留在 500nm 的 90 年代，應用材料的金屬刻蝕設備便在市場站穩了腳跟。此后，應用材料的刻蝕設備 便與工藝技術同步成長。在半導體制程從 500nm 發展到 350nm 的過程中，應用材料 公司的金屬刻蝕設備也經歷了 PE8330、P5000-Mark Ⅱ/MXP 到 Centura DPS 的三代 更迭。

2016 年，應用材料公司繼推出 CENTRIS? ADVANTEDGE? MESA?刻蝕系統 和 CENTRIS? SYM3?系統后，在刻蝕技術方面取得了全新的突破，推出業內首款極 致選擇性刻蝕工具 PRODUCER? SELECTRA? ETCH 系統，通過引入全新的材料工 程能力，助力 3D 邏輯芯片和存儲芯片的尺寸持續縮小。

2.4 國內設備具備發展潛力與實力，刻蝕機國產化進程正在加快

2.4.1 國產設備具備發展潛力與實力，國產刻蝕設備已開始切入部分生產線

中國國產設備具備發展潛力與實力，除了美國、日本以外，中國已經逐漸成為世界 第三大半導體設備供應商，目前中國已經有 34 家裝備供應廠家，主要集中在北京、上 海與沈陽等地。根據中微半導體創始人尹志堯預計，未來在刻蝕機領域國產率將達 50%；MOCVD 領域未來將達 70%國產率。

國產刻蝕設備正在加速進入半導體生產線。1）根據劍魚招標網和中國招標投標公 共服務平臺，2018 年 6 月和 8 月，北方華創兩臺等離子體刻蝕設備分別中標上海華力 集成、株洲中車時代電氣生產線；2）2018 年 10 月，北京創世威納一臺離子束刻蝕機 中標北方特種能源集團；3）2018 年 8 月，中微半導體一臺等離子體刻蝕設備中標上海 華力集成；4）2018 年 12 月，盛吉盛一臺非金屬干法刻蝕設備中標中芯集成；5）2019 年（截至 2019 年 3 月 16 日），已有北方華創、中微半導體的 3 臺刻蝕設備中標華虹半 導體生產線，國產刻蝕設備正在加速進入半導體生產線。

國產核心設備中，刻蝕機國產化率最高，比率逐年上升。晶圓加工的核心設備有薄 膜沉積設備、***、刻蝕機三類。其中，刻蝕機國產化率最高，上升速度最快。根據 SEMI 預計，到 2020 年，國內刻蝕機國產率將達到 20%。

2.4.2 本土刻蝕設備廠商有望逐步突破國際壟斷

北方華創有望在刻蝕機領域突破國際壟斷。北方華創在 2016 年突破 14nm 生產技 術，當時與國際水平只差兩三年。而根據其 2018 年中報，北方華創 12 英寸 90-28 納米 集成電路工藝設備已實現了產業化，12 英寸 14 納米集成電路工藝設備也進入了工藝驗 證階段。

3. 海內外重點公司梳理

3.1 應用材料：研發不遺余力，并購帶來新技術

應用材料是全球最大的半導體設備廠商。作為一家老牌的美國半導體設備商，應用 材料（AMAT）是全球最大的半導體設備公司，產品橫跨 CVD、 PVD、刻蝕、CMP、 RTP 等除***外的幾乎所有半導體設備。在全球晶圓處理設備供應商中排名第一。根 據中國工控網數據，應用材料在 PVD 領域占據了近 85％的市場份額，在 CVD 領域占 據占 30％的市場份額。2018 財年，應用材料半導體業務收入占比為 63%。

全球半導體設備龍頭，2018 年營收 173 億美元。從營業收入來看，應用材料在 1972 年上市時，全年營業收入為 630 萬美元。2018 財年應用材料營業收入達到了 173 億 美元。46 年間，應用材料營收擴大了 2746 倍，年均復合增長率接近 19%。

從凈利潤的角度來看，1990 年應用材料凈利潤為 3400 萬美元，2018 年凈利潤為 33 億美元。從 1990 財年到 2018 財年，凈利潤擴大了 97.4 倍，年均復合增長率為 18%。

多個主要設備處于全球龍頭，技術水平領先全球。應用材料作為全球最大的半導體 設備供應商，在晶圓制造設備領域具有巨大的優勢。2015 年，Gartner 統計了 8 類主 要晶圓制造設備的行業領導者情況，在晶圓制造設備中，應用材料有 6 類設備處于全 球領先的位置。

分析應用材料的成長之路，我們發現其可鑒之處在于：

1） 研發不遺余力，研發費用占總營收比例持續高位。

研發支出占營收比值常年在 15%左右。1990 年應用材料的研發投入為 0.97 億美 元，到 2018 財年，研發投入已經達到了 20 億美元。2017 年泰瑞達設備營收 16.63 億 美元，位列全球第七大半導體設備公司，而同期應用材料研發費用已經超過泰瑞達設備 營收。從20 世紀90 年代起，應用材料公司研發支出占營業收入的比重始終保持在15% 左右。可見，應用材料公司一直把研發新技術和新產品放在一個非常重要的位置。

技術工藝先進，研發成果顯現。在刻蝕領域，應用材料于 2016 年推出了業內首款 極致選擇性蝕刻工具 Applied Producer? Selectra?系統，通過引入全新的材料工程能 力，實現了原子級的蝕刻精準性，推動了摩爾定律發展，使得 3D 邏輯芯片和存儲芯片 的尺寸持續縮小。

2）應用材料緊跟市場的發展和需求, 并購帶來新技術。

1997 年，為了進入集成電路生產過程監測和控制設備市場，應用材料先后分別以 1.75 億美元和 1.1 億美元收購兩家以色列公司 Opal Technologies 和 Orbot Instruments；1998 年，應用材料為完善自己的生產線收購了 Consilium 公司；2000 年， 為了進入光罩生產市場和薄膜晶體管陣列測試領域，以換股并購的方式、發行約 2900 萬股收購了 Etec Systems 公司；2001 年，應用材料又以 2100 萬美元的價格收購了 以色列公司 Oramir 半導體設備有限公司，該公司的半導體晶片激光清洗技術是對應用 材料已有的晶片檢測控制系統的一個補充；2009 年，應用材料公司耗資約 3.64 億美 元收購 Semitool Inc.(Kalispell, Mont.)，加快了晶圓級封裝（WLP）和存儲器產業向銅 互連工藝的轉變，增強了公司在兩大快速增長市場的地位；2011 年 5 月，應用材料公 司以 50 億美元的價格收購了半導體制造商 Varian Semiconductor Equipment Associates，這項收購交易不僅讓應用材料重新回到電離子移植設備市場，還讓應用材 料獲得了生產太陽能電池板和發光二極管的技術。

3）同高校和晶圓廠開展廣泛合作，提升研發實力

為了將自己的產業經驗和高校的科研力量結合，應用材料與世界范圍內的眾多高校 或科研機構都有著合作關系。2012 年，應用材料與新加坡科技研究局（A*STAR）研究機構微電子研究院（IME）聯合投資 1 億美元在新加坡設立先進封裝卓越中心。該中 心擁有 14000 英尺的 10 級無塵室，配有一條完整的 12 寸制造系統生產線，支持 3D 芯片封裝技術的研發。在 2014 年，應用材料又新增投資 1.3 億美元擴大研發合作范圍， 專注先進散出型晶圓級封裝技術。2015 年，應用材料再次和新加坡科技研究局 （A*STAR）合作，雙方聯合投資 1.5 億美元，在新加坡設立新的研發實驗室，致力于 發展先進半導體技術。

與此同時，應用材料還與很多高校有合作關系。如與亞利桑那州立大學的柔性顯示 器研究中心共同開發用于軟性顯示器的薄膜晶體管技術（TFT）；與浙江大學、南開大 學合作進行的光伏技術研究等。

此外，應用材料便與晶圓制造商有著許多合作。由于半導體設備的研發離不開晶圓 廠工藝技術節點的演進，而工藝節點的演進往往由晶圓廠主導，因此，產業鏈下游的晶 圓制造商往往很樂意與半導體設備供應商合作進行研發，而設備供應商也能利用到晶圓 制造商的資金及工藝優勢。

比如，2001 年，臺積電從應用材料采購黑鉆石 CVD 低介電質薄膜，用以生產公 司當時最新的高性能 0.13 微米銅芯片，為了將技術節點向前推進，應用材料與臺積電 展開合作，共同研究使用黑鉆石方案制造 0.1 微米級的晶體管。

2003 年，以解決業界最為棘手的納米級問題為宗旨，應用材料與臺積電、ARM 等 公司共同成立了硅設計鏈產業協作組織。這一組織在 2005 年利用經流片驗證的低功耗 90 納米芯片設計技術，使芯片的總功耗降低了 40%。

應用材料與英特爾也有著合作，如 2001 年時，英特爾從應用材料采購 FAB300MES 軟件以后，就與應用材料簽訂了一份多年協議。雙方合作對 FAB300 MES 軟件進行升級和完善，使其能夠用于英特爾將來 300mm 晶圓的生產。

4）圍繞設備的配套服務提高用戶粘性與營收穩定性

觀察應用材料公司的營業收入可以發現，“半導體系統”是公司營收最大的部門，每 年可給公司貢獻 50%—70%的收入。但除了這一最主要的營收來源之外，“全球應用服 務”部門也會為應用材料帶來一大筆營業收入。

―全球應用服務‖主要為晶圓廠的性能和效率的提高提供全套的優化服務方案，其中 包括備件、升級、服務、早期設備的翻新，以及半導體工廠軟件自動化部署等。2018 年， “全球應用服務”為應用材料帶來 26%的營業收入，過去幾年中在公司營收構成中也都 能占據 20%—30%的比例，是應用材料除了“半導體系統”部門外營收最大的部門。

另一方面，全球應用服務部門也是應用材料營收最穩定的部門。公司的半導體系統 部門以及顯示部門雖然常常能帶來大量的收入，但這部分收入受客戶預算以及市場行情影響劇烈。而與之相對的是，只要晶圓廠持續運行，就需要全球應用服務部門持續提供 配套服務，這一特性使得全球應用服務部門不易受市場行情影響，因此給應用材料帶來 的收入明顯較其他部門更穩定。

2015 年以來，全球應用服務部門各季度最大同比漲跌幅僅為 5%，而半導體系統部 門營收最大波動達到了 19%，顯示終端部門更曾有 87%的劇烈變化。全球應用服務部 門這一特性使得行業陷入低谷，導致設備及顯示終端部門營收下降時，公司仍能有穩定 的營收來源。可以說這一部門的存在是應用材料營業額不出現劇烈波動的重要保證。

風險提示。全球半導體行業景氣度周期變化。

3.2 拉姆研究：專注半導體設備，緊跟時代潮流

拉姆研究是全球最大的半導體刻蝕機廠商，產品除刻蝕機外還包括薄膜沉積設備和 去除光阻設備。根據中微半導體招股說明書（申報稿），拉姆研究在刻蝕設備中占據 55%的市場份額。隨著集成電路中器件互連層數增多，刻蝕設備的使用量不斷增大，泛 林半導體由于其刻蝕設備品類齊全，從 65 納米、45 納米設備市場起逐步超過應用材 料和東京電子，成為行業龍頭。

2018 財年拉姆研究營收/凈利潤同比增長 38%/40%。2018 財年拉姆研究實現收入 110.77 億美元，同比增長 38%。1995-2018 年，拉姆研究收入擴大了 13 倍，年復合增 長率達到 12%。2018 財年拉姆研究實現凈利潤 23.81 億美元，同比增長 40%，凈利潤 規模不斷擴大。

北美、日本、韓國、中國***銷售額貢獻了拉姆研究大部分收入，中國大陸營收增 長最快。拉姆研究的大部分收入由北美、日本、韓國和中國***貢獻。2018 財年，上述 四個地區貢獻了拉姆全年 72%的收入；近年來，中國大陸的銷售額奮起直追，2018 財 年拉姆研究在中國大陸地區的銷售額占比為 16%。

拉姆研究毛利率維持在 40%左右。拉姆研究研發費用占收入比例保持在 10%以上， 2018 年拉姆研究毛利率為 47%。

拉姆研究緊跟半導體發展潮流，1981 年，FCC 批準手機用于商業開發，同年拉姆 就開發出了第一臺自動刻蝕機；1995 年，拉姆半導體制程達到 350nm，同年發布首款 雙頻受限介質蝕刻產品，技術節點為 350nm；1999 年半導體制程達到 180nm，第二年 拉姆發布了 2300?蝕刻平臺并且推出了 VECTOR? PECVD 系統；2010 年，半導體工 藝節點達到 32nm，同年拉姆推出用于晶圓級封裝的 SABRE 3D ECD 系統。

3.3 北方華創：國內集成電路高端工藝裝備的龍頭企業

公司由七星電子和北方微電子戰略重組而成，是目前國內集成電路高端工藝裝備的 龍頭企業。擁有半導體裝備、真空裝備、新能源鋰電裝備及精密元器件四個事業群，為 半導體、新能源、新材料等領域提供全方位整體解決方案。

在兩家公司合并之前，七星電子擁有清洗機、氧化爐、LPCVD（低氣壓化學氣相 沉積）、ALD（原子層沉積）和氣體質量流量控制器（MFC）等多個半導體設備項目， 是 02 專項的主要承擔單位之一，作為國內電力電子芯片裝備、光伏電池裝備、平板顯 示裝備的主要供應商，與國內外行業龍頭客戶形成了長期友好的合作關系；而北方微電 子則深耕刻蝕設備（Etch）、物理氣相沉積設備（PVD）和化學氣相沉積設備（CVD） 等領域，研發設備廣泛應用于集成電路制造、先進封裝、半導體照明（LED）、微機電 系統（MEMS）等領域。

公司技術實力深厚，擁有中組部千人計劃專家 10 人，在國內處于領先地位。公司 的產品涵蓋等離子刻蝕（Etch）、物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）、氧化、 擴散、清洗、退火等半導體工藝裝備，平板顯示制造裝備和氣體質量流量控制器等核心 零部件；涉及集成電路、先進封裝、LED、MEMS、電力電子、平板顯示、光伏電池等 半導體相關領域。

根據 2018 年業績快報，公司 2018 年營業收入 33.20 億元，同比增長 49%；歸母 凈利 2.31 億元，同比增長 84%。根據公司 2017 年年報，公司的主要產品半導體設備營 收 11.34 億元，占總營收比例過半。2018 年前三季度，公司毛利率為 40.25%，相比 2017 年回升 3.66 個百分點，凈利率 9.46%，相比 2017 年回升 1.93 個百分點。

公司研發投入強勁，打造核心競爭力。2012 年-2017 年研發占營收比重均在 20% 以上。2016 年研發占比 46.73%，2017 年研發投入 7.36 億元，占收入比重為 33.11%。

公司在半導體設備領域不斷突破。據北方華創 2017 年報披露，公司的 14nm 制程 設備已交付至客戶端進行驗證，28nm 及以上技術代制程設備已批量進入了國內主流集 成電路生產線量產，部分產品更成為了國內龍頭芯片廠商的量產線 Baseline 機臺。而根 據其 2018 年中報，北方華創 12 英寸 90-28 納米集成電路工藝設備實現了產業化，12 英寸 14 納米集成電路工藝設備進入了工藝驗證階段。