半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，被广泛应用于各种电子产品中。半导体产品可细分为四大类：集成电路、分立器件、光电子器件和传感器。集成电路作为半导体产业的核心，占据半导体行业规模的八成以上，其细分领域包括逻辑芯片、存储器、微处理器和模拟芯片等，被广泛应用于 5G 通信、计算机、消费电子、网络通信、汽车电子、物联网等产业，是绝大多数电子设备的核心组成部分。

从产业链的角度看，半导体产业链涉及材料、设备等支撑性行业，芯片设计、晶圆制造和封测行业，半导体产品终端应用行业等。以集成电路为代表的半导体产品应用领域广泛，下游应用行业的需求增长是半导体产业快速发展的核心驱动力。半导体设备是半导体产业中的重要核心，在新建晶圆厂中，设备投资额占到总投资能达到80%以上。

半导体设备市场与半导体产业整体景气状况紧密相关，呈现周期波动性。下游新兴产业的快速发展是半导体设备行业的最大驱动力。近年来，随着5G、汽车电子、人工智能、工业物联网等新兴产业的发展，半导体需求迅猛增长。WIND数据显示，2020年全球半导体销售额达4,355.6亿美元，同比增长 5.98%。根据IDC的预测，2021全球半导体市场营收有望达到5220亿美元。

半导体下游需求的增长，直接带动了半导体设备的市场。根据国际半导体产业协会 SEMI数据，2020年，全球半导体设备销售额约 711亿美元，同比增长19.2%。2020 年中国大陆半导体设备销售额 187 亿美元，同比增长 39.2%，约占全球份额的 26%，位居全球第一位。预测 2021 年和 2022 年全球半导体设备销售额分别为 953 和 1013 亿美元，同比增长34.1%和 6.3%。

半导体芯片制造过程复杂，前期须制备硅片，整个硅片制造过程包含多个步骤，首先将多晶硅提纯后得到单晶硅棒，经过磨外圆、切片得到初始硅片，之后再进行倒角、研磨、抛光、清洗和检测等工艺，最终得到可用于生产加工的硅片。期间主要设备包括单晶炉、滚圆机、切片机、倒角机、研磨机、抛光机、清洗设备和检测设备等。

在IC设计完成之后，就进入到正式的芯片生产制造环节，具体分为晶圆制造（前道工艺）和封装测试（后道工艺）。晶圆制造过程是芯片制造最为核心的环节，晶圆制造中的七大步骤分别为热处理（氧化/扩散/退火）、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清洗、抛光。通常热处理、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清洗步骤需要重复进行若干次，之后进行 CMP 及金属化，最终还需要进行前道量测，只有量测合格的芯片方可进入到封装测试环节。其中，热处理（氧化/扩散/ 退火）工艺主要用到氧化炉、 扩散炉、退火炉；光刻工艺主要用到光刻机、 涂胶显影/去胶设备；刻蚀工艺主要用到刻蚀机；离子注入工艺主要用到离子注入机；薄膜沉积工艺主要用到PVD/CVD/ALD 设备；清洗工艺主要用到清洗机；抛光工艺主要用到 CMP 设备；量测则用到膜厚/OCD 关键尺寸量测设备、电子束量测设备等。

封装测试包括封装和测试两个环节，封装过程主要包括背面减薄、晶圆切割、贴片、引线键合、模塑和切筋/成型，需用到减薄机、切割机、贴片机、烤箱、引线键合机、注塑机以及切筋/成型设备等。封装结束后做最后的成品测试，主要用到测试机、探针台、分选机等。测试合格后的芯片将被应用于各下游领域。

根据 SEMI、 Gartner 等数据，2020 年晶圆制造设备占全部半导体设备份额约 82%，其中光刻设备、刻蚀机和薄膜沉积设备占比最大，分别约为 25%、 17%和 24%，合计占比 66%。后道工艺设备中，封装设备占比约 5%，测试设备占比约 8%。单晶炉等其他设备占比约 4%。总体而言，在整个半导体设备中，晶圆制造设备最为重要，其中又以光刻设备、刻蚀机、薄膜沉积设备最为核心。

根据 VLSI Research 数据， 2020 年全球半导体设备厂商 Top15 排名中，美国应用材料(Applied Materials)营收163.7亿美元，占比17.7%，排名第一；荷兰阿斯麦ASML凭借独步天下的光刻机技术，实现营收154.0 亿美元，占比16.7%，排名第二；美国泛林半导体营收 119.3 亿美元，占比 12.9%，排名第三。行业CR5合计占比65.5%， Top10 厂商合计占比 76.6%， Top15 厂商合计占比 82.6%，集中度较高。

全球 Top15 厂商中，美国有 4 家，分别是应用材料、泛林半导体、科磊和泰瑞达，合计占比38.9%；荷兰有 2 家，分别是ASML和ASMI，合计占比 18.3%；日本有 7 家，分别是东京电子、爱德万、斯科半导体、日立高科、国际电气、尼康和大福，合计占比 23.2%；韩国 1 家，为细美事，占比 1.1%；新加坡 1 家，为 ASMPT，占比 1.1%。Top15 厂商中，美国、日本和荷兰厂商合计占比 80.4%， 在半导体设备行业地位举足轻重。

3. 东吴证券：电子行业： 半导体设备系列报告之一，全行业框架梳理