半导体设备行业深度报告：双重扩产红利，国产装备迎来黄金时代

一、国内半导体设备：受益逻辑厂与存储器厂双重扩产

（一）全球半导体设备行业开始复苏

北美半导体设备制造商20年1月出货同比高增长 。根据国际半导体产业协会（SEMI）， 2020年1月北美半导体设备制造商出货金额20.45亿美元，同比增长22.9%。自2019 年5月以来北美半导体设备制造商出货额降幅逐渐收窄、并逐步增速转正。当前已经 连续4个月增速持续回升、增速提升显著，且今年1月出货额绝对值是历年来1月出货 额的次高水平（最高为2018年1月的23.70亿元）。全球半导体设备行业正迎来复苏。

根据SEMI在2019年12月发布的预测报告 ，预计2019年全球半导体设备市场576亿美 元，同比下降10.5%；预计2020年重回增长达到608亿美元，同比增长5.5%；预计 2021年全球销售额将进一步增长9.8％，达到668亿美元，创下历史新高，并且到2021 年，中国大陆将成为半导体设备的最大市场，规模达164.4亿美元。

（二）全球：逻辑厂投资是增长主力，海外设备巨头迎来业绩拐点

根据WSTS发布的预测报告，预计2019年全球半导体销售额为4090亿美元，同比下 滑12.8%。其中存储器销售额1059亿美元，同比下降33%；模拟半导体销售额541 亿美元，同比下降7.9％；微处理器657亿美元，同比下降2.3％；逻辑元件1046亿美 元，同比下降4.3％。WSTS对2020年全球半导体市场发展持乐观态度。预计2020 年半导体有望逐渐恢复增长，全球销售额将增加5.9％，达到4330亿.27亿美元。WSTS认为，由于5G正式进入商用阶段，再加上数据中心相关投资的恢复以及新一 代游戏机即将推出，2020年半导体市场增速有望转负为正，包括模拟半导体、微处 理器、传感器、芯片、内存等产品，都有望重新迎来正增长。

设备需求动力有差异：逻辑晶圆厂商投资强劲，存储器产业投资偏弱 。从全球半导 体行业投资结构看，逻辑晶圆厂商投资积极（包括IDM厂商与晶圆代工厂），是带 动此轮全球半导体设备行业进入新一轮增长期的主要动力，而存储器投资启动迟缓。

一方面，由于5G、高效能运算（HPC）等推动先进逻辑制程市场需求、中长期看成 长动能充足，2019年包括台积电、英特尔、三星晶圆代工等资本支出都创下新高， 并且对未来几年资本开支维持乐观。根据台积电19Q4季度报告及说法会，Q4公司 投入资本开支56亿美元，2019全年整体资本开支达到149亿美元接近指引上限。展 望2020年，公司规划资本开支区间在150~160亿美元区间，其中80%用于投入7nm 及以下先进制程。根据英特尔19Q4财报，2020年公司资本支出预算170亿美元，其 中超过一半的支出将与英特尔下一代7纳米和5纳米制造工艺节点的额外工厂和设备 有关，2018-2019年公司资本支出分别为152亿美元、162亿美元。

另一方面，由于内存价格在2018-2019年的大幅下跌，包括美光、SK海力士等大厂 都削减了2019年资本支出。根据韩媒《Business korea》报导，三星电子、SK 海 力士2020年的投资计划仍然较为保守。尽管预期5G可以提振下游需求，但考虑需求 整体的不确定性、以及产品获利水平等，预期2020年海外内存巨头的产能不会明显 扩张。根据集邦咨询对2020年存储产业趋势分析报告，从全球内存厂晶圆投片量预 估来看，2020年Q4与2019年Q4相比总体成长只有约为5%。其中，三星2020年增 加30千片/月、海力士缩减10千片/月、美光增加10千片/月，而其余的产能增量将主 要来自与中国大陆。

海外半导体设备巨头迎来业绩向上拐点，主要是逻辑客户需求带动，而存储器客户 需求有企稳现象。 包括ASML、科天半导体、泰瑞达、东京电子等19Q4收入均实现 环比及同比正增长，同时毛利率迎来回升。总体上，需求的增长动力来自逻辑客户， 存储器客户收入仍在下滑。但处在设备链条前端的光刻机情况看，存储器客户的需 求有企稳现象。

科磊 2019Q4实现营收15.09亿美元，同比增35%（连续4个季度增速上行）；实现 Non-GAAP净利润4.22亿元，同比增13%。收入细分领域方面，Foundry增长强劲， Memory仍处负增长。Semiconductor Process Control（SPC，占总营收83%）中， Memory占比40%（YoY -25%，连续5个季度负增长），Foundry 占比52%（YoY +148%），Logic占比8%（YoY -39%）。

东京电子2019Q4实现营收约2954亿日元（YoY +10%），毛利率39.8%，归母净利 润493亿日元（YoY +1%），同时营收和利润同比增速均扭转了前3个季度的负增长 态势转负为正。按下游领域来分（仅针对SPE，FPD营收不分类），DRAM设备占 比13%（YoY -21%），Non-volatile Memory设备占比14%（YoY -45%），Foundry 设备占比19%（YoY +270%），MPU/AP等设备占比25%（YoY +140%）。

（ 三）国内：充分受益逻辑厂与存储器厂积极扩产，国产装备加速发展

根据芯思想研究院的统计，截止2019年底我国12英寸晶圆制造厂装机产能约90万片， 较2018年增长50%；8英寸晶圆制造厂装机产能约100万片，较2018年增长10%；6 英寸晶圆制造厂装机产能约230万片，较2018年增长15%；5英寸晶圆制造厂装机产 能约80万片，较2018年下降11%；4英寸晶圆制造厂装机产能约260万片，较2018 年增长30%；3英寸晶圆制造厂装机产能约40万片，较2018年下降20%。

根据芯思想研究院，统计的共57个国内晶圆厂建设项目，宣布投资总额超过15000 亿元。

国内半导体设备行业将充分受益逻辑厂与存储器厂双倍投资强度，具体的扩产逻辑 有所区别：

1.晶圆代工厂。 代工模式的核心在于“服务”，晶圆代工厂通常提供一个工艺技术 平台，根据客户需求提供客制化产品与服务，发展壮大的关键在于覆盖更多的客户、 满足客户更多的需求，因而晶圆代工厂的扩厂也是为了匹配客户需求、通常是顺应 市场需求发展趋势的。当市场需求旺盛时，积极的资本开支以满足日益增长的下游 需求，也是公司未来成长的动力。面向客户需求，晶圆代工厂的产能扩张情景主要 有2类：（1）产能需求。即现有产能利用饱满，为匹配客户产能需求而扩大产能。（2）工艺需求。即为满足客户更多需求或者扩大客户覆盖面，进行工艺升级而新增 产能。

2019年以来行业的积极变化是，产业景气度持续攀升，晶圆代工厂产能利用率不断 提升，促使代工厂积极规划资本开支。以中芯国际为例，根据公司季度报告，中芯 国际19Q4的产能利用率进一步提升至98.8%，公司计划2020年资本开支31亿美元， 较2019年的20亿美元大幅提升。

2.存储器厂。 与代工厂不同，存储器厂采用IDM模式，直接提供半导体产品。由于存 储芯片技术标准化程度高，各家厂商的产品容量、封装形式都遵循标准的接口，性 能也无太大差别，在同质化竞争情况下，存储厂商通过提升制造工艺，提供制造产 能，利用规模优势降低成本，从而赢得市场。为了提高竞争力、抢占市场份额，存 储器厂可能采取逆市扩张的策略。

当前中国存储器产业面临 重大机遇，促使国内存储器厂商积极进行工艺研发与产能 建设，长期性与规模性的下游投资将对国产装备创造极佳的成长环境。其中长江存 储与合肥长鑫都将在2020年进入积极的产能爬坡期，预期将促使设备需求大幅增长。根据集邦咨询，19年Q4长江存储产能2万片/月（12英寸），20年底有望扩产至7万 片/月；合肥长鑫目前产能2万片/月，预计2020年第一季度末达到4万片/月。

二、产能利用率攀升，代工厂资本开支强劲

（一）台积电：业绩持续增长，指引 20 年行业景气大幅改善

先进制程需求旺盛，推动业绩持续增长 。公司披露2019Q4业绩，实现收入104亿美 元，环比和同比均增长10.6%，单季度营业收入创下历史新高，驱动在于智能手机 和HPC客户新品对公司7nm先进制程拉动；2019Q4毛利率50.2%，较上年同期提高 2.5个百分点，较19Q3提高2.6个百分点，改善主要源于产能利用率提升。

根据公司19Q4季报，公司判断目前客户的整体库存水平已经修正至正常季节性状态。对于2020Q1，由于5G智能手机的拉动，公司预计其2020Q1表现将优于正常季节性 波动。公司指引2020Q1收入102~103亿美元，区间中值环比仅下降1.4%，同比大 幅增长44%；指引毛利率48.5%~50.5%。

根据公司月度营收报告，2020年1月台积电实现收入1036亿台币，同比增长32.8%， 月度营收已经连续6个月保持1000亿台币以上。

指引 2020年行业景气大幅改善，公司增速展望乐观。 公司披露2019年全球半导体行 业（不包括存储器）收入下滑3%，晶圆代工行业收入持平，公司全年收入（美元口 径）增长1.3%超过行业整体水平。展望2020年，公司预计全球半导体行业（不包括 存储器）收入增长8%，晶圆代工行业收入增长17%，公司有信心实现超过行业整体 的增速水平。在5G和HPC的推动下，公司预计其未来收入复合增速有望于原有 5%~10%目标的上限附近。

从台积电的历史数据来看，公司业绩持续增长是基于不断演进的先进制程需求。历 史看，台积电收入增长周期大致在2年左右，每一轮周期收入增速的订单通常对应着 当时先进制程收入占比达到40%~50%水平。5G 及 HPC 芯片因为要处理大量资料 传输及运算，功耗大幅提升，所以需要采用 7 纳米或 5 纳米等先进制程。随着5G 商用持续推进，从2019年4季度开始，基地台及智慧型手机芯片的晶圆代工需求强 劲增加，至于 5G 带来的大数据分析需求也让 HPC 芯片的晶圆代工订单大增。

19Q4台积电晶圆收入中7nm收入占比已经达到35%，10nm占比1%，16nm占比20%， 先进制程收入占比合计达到56%，相比Q3的51%继续大幅提升。根据台积电19Q4 业绩报告，公司预计2020年上半年实现5nm量产，下半年在移动终端和HPC的需求 下将快速扩产，2020年全年预计5nm贡献晶圆收入的10%。

顺应下游需求，资本开支积极。 台积电作为全球晶圆代工行业龙头，其资本开支计 划往往顺应下游需求，当下游需求旺盛，则大幅提高资本开支，包括从产能以及先 进工艺方面来满足日益增长的下游需求，持续的资本投入也是公司未来增长的重要 基础。

从历史看，台积电资本开支增速与收入、利润增速保持了较高的一致性。12年以来 台积电经历了3次资本开支扩张，分别为2012-2013年、2016-2017年、以及当前 2019-2020年。其中2012-2013年以及当前的资本开支扩张都与收入、利润高增长相匹配 。2014-2105年公司同样经历了业绩高增长，但资本开支反而下滑。因而在当 年业绩快速增长推动、同时叠加对前期2014-2015年资本开支的回补，2016-2017 台积电资本开支高速增长，16Q2-17Q2台积电资本开支季度增速平均值达到70.8%。

基于对未来5G和HPC持续对先进制程产生强烈需求的判断，Q3法说会上台积电将 2019年全年资本开支指引由10~11亿美元大幅上修至14~15亿美元，Q4公司投入资 本开支56亿美元，2019年全年资本开支达到149亿美元接近指引上限。展望2020年， 公司规划资本开支区间在150~160亿美元区间，其中80%用于投入7nm及以下先进 制程。

（二） 中芯国际：产能利用率维持高位，20 年计划资本开支强劲

产业景气度持续攀升，公司成熟制程产能利用率满载。 由于TWS、多摄像头、超薄 指纹识别等持续渗透，中芯国际的CIS、Power IC、Fingerprint IC、Bluetooth IC以 及Specialty Memory等产品下游需求保持旺盛，产业景气度持续攀升，公司产能利 用率持续提升。根据公司业绩公布，2019Q4公司产能利用率达到98.8%，已经是2016 年以来最高水平，较上一季度继续提升1.8个百分点，较上年同期提升8.9个百分点。

2019Q4中芯国际实现营业收入8.39亿美元，同比增长6.6%，结束了连续3个季度的 持续下滑；2019Q4公司毛利率23.8%，较上一季度提高3.0个百分点，较上年同期 提高6.8个百分点，主要得益于产能利用率的持续提升。根据19Q4业绩报告，公司 预计2020年将重启成长。目前看一季度营收比季节性来得好。2020Q1公司收入指 引仍保持环比增长（2%~2%），得益于成熟制程产能利用率的持续满载；毛利率指 引略有下滑（由23.8%下滑至21%~23%），下滑主要由于14nm产能开始爬坡。

半导体国产化持续加速 。2019Q4中芯国际与华虹半导体营业收入中，来自中国区收 入占比分别达到65.1%、63.2%，分别较2019Q1提高11.2个百分点、10.4个百分点， 显示半导体国产化进程加速。

顺应市场需求，新一轮资本支出计划将启动，产能扩张逐步显现。 根据公司季度报告，2019Q4中芯国际资本开支4.92亿美元，2019年全年资本开支20.29亿美元，略 高于2018年资本开支18.13亿美元，接近公司在2018Q4给出的19年资本开支指引21 亿美元。为了顺应下游客户需求，公司在季报中提出，将启动新一轮资本支出计划， 公司计划2020年用于晶圆厂运作的资本开支约为31亿美元，其中20亿美元用于扩充 拥有多数股权的上海300mm晶圆厂产能，上年为12亿美元；5亿美元用于扩充多数 股权的北京300mm晶圆厂产能，上年该项资本支出计划为2亿美元。

当前公司第一代14nm FinFET已成功量产并于2019Q4贡献有意义的营收（客户以国 内为主，产品涵盖中低端手机CPU、Modem及矿机等），产能计划从当前3-5K/月 扩充至2020年底的15K/月；12nm FinFET已进入风险生产，同时第二代FinFET N+1 技术平台研发与客户导入进展顺利。（详见广发海外报告《中芯国际（00981.HK）：半导体国产化持续加速，需求能见度不断提升》）

除了中芯国际，华虹半导体的无锡12英寸厂房在未来两年也将处于产能快速爬坡阶段， 将由当前的1万片/月扩充至2021年底的3万片/月。根据集微网，2019年9月华虹 无锡厂12寸线建成投片，开始55纳米芯片产品制造，该项目总投资100亿美元，月 产能4万片。该项目于18年3月开工，目前已完成1万片产能所需的设备安装和调试， 通线投产后将迅速爬坡，形成量产能力。

2019年公司用于华虹无锡12寸厂的资本开支合计7.91亿美元；用于华虹宏力8寸厂 的资本开支合计1.31亿美元。由于产业景气度回暖及成熟制程需求良好，华虹半导 体产能利用率从2019Q1的87.3%提升至2019Q3的96.5%。2019Q4公司的产能利用 率下滑至88.0%，主要是受无锡12寸厂在19Q4投产影响，其中8寸厂产能利用率 92.5%、12寸厂产能利用率31.6%。

（三）国内晶圆代工厂：先进与成熟工艺扩产并行，国产装备各展风采

下游需求旺盛叠加国产化趋势，国内晶圆代工市场景气上行，产能利用率攀升，推 动代工厂积极扩产。当前国内晶圆代工厂呈现先进与成熟工艺扩产并行的状态，为 国产状态发展提供了充分的空间。当前国内晶圆代工厂的扩产力量按照工艺水平可 以划分三类：

1.面向先进制程的12寸晶圆厂。 以中芯国际、华虹集团为代表的国内头部晶圆代工 厂，目标市场面向先进制程。包括中芯国际北京12寸厂（28nm）、中芯南方上海12 寸厂（14nm）、华力集成二期（28-14nm）、弘芯武汉12寸厂（14nm）。

2.面向成熟制程的12寸晶圆厂 。由于大尺寸硅晶圆的发展趋势，国内存在着一批面 向成熟制程的12寸晶圆厂正在扩产中。包括华虹无锡12寸厂（90-65nm）、晶合集 成合肥12寸厂（180-55nm）、万国半导体重庆12寸厂（90nm）、士兰微厦门12寸 厂（90nm）、粤芯广州12寸厂（180-130nm）。

3.其余8寸厂/6寸厂等。 包括中芯国际绍兴、宁波、天津8寸厂、士兰微8寸厂、积塔 半导体上海8寸厂、燕东微电子北京8寸厂等等。19年底以来半导体市况明显回温， 8英寸晶圆代工产能已吃紧。包括台积电、联电、世界先进的8英寸代工产能满载。伴随着旺盛的市场需求，国内8英寸也迎来扩产浪潮。

对国产装备而言，下游形成梯队的晶圆厂建设为其提供了充分的发展舞台。既有面 向国际先进水平的先进制程市场，又有当前主流的12寸成熟制程市场，此外众多的8 寸厂等为国产装备提供了良好的过渡市场。整体上看，国内各梯队晶圆代工厂的设 备国产化率的情况是，先进制程<12寸成熟制程<8寸厂，分别以华力集成、华虹无 锡12寸厂、积塔半导体8寸厂为例。根据中国招标网，截止2020年2月，主要的半导 体设备的国产化率分别为，华力集成（28nm）7.0%、华虹无锡（90-65nm）23.7%、 积塔半导体（8寸）34.4%。

1.一方面，先进制程是下游发展趋势，对设备商而言，这部分市场有着更大的市场 空间和更优的市场竞争环境，是企业未来的发展路径。但由于技术门槛很高，当前 整体国产化率还比较低，未来国产化空间广阔。以中微公司、盛美半导体、北方华 创为代表，部分产品的技术水平已经达到国际先进水平，正逐步提升其市占率；而 包括沈阳拓荆、华海清科等已经逐步进入该市场。

从华力集成二期的情况看，目前国产化率最高的两类设备是刻蚀设备、清洗设备， 国产化率分别达到17.2%、18.4%，主要是中微公司和盛美半导体；其次薄膜沉积设 备、涂布/显影/去胶设备、研磨抛光设备、氧化/扩散/热处理设备的国产化率超过5%。由于2018-2019年华力集成处在28nm工艺攻克、良率提升阶段，其设备招标集中在 2018年、2019年下半年，后续制造工艺逐步成熟、产能逐步爬坡，国产化率有望进 一步提升。

2.目前下游主流市场、份额最高的仍然是12寸的成熟制程。也是当前国内晶圆代工 厂扩产的一股主要力量。对设备商而言，这块市场是同时符合发展趋势、具备市场 空间，同时技术门槛没有28nm、14nm等先进制程那么高，所以目前国产化的程度 是比较高的。

以华虹无锡12寸厂为例，包括薄膜沉积设备、刻蚀设备、清洗设备、涂布/显影/去胶 设备、研磨抛光设备、氧化/扩散/热处理设备的国产化率已经超过10%。华虹无锡厂 也是于2019年开始量产，设备招标集中在2019年，随着后续产能爬坡，国产装备的 重复中标的概率较高。

3.此外， 8英寸晶圆代工厂具有成熟制程、特色工艺开发、产品多样化、固定成本低、 运营成本低等优势，而物联网等半导体第三波发展浪潮为200毫米晶圆厂注入了新的 活力。根据台湾经济日报，专业8英寸晶圆代工厂世界先进董事长方略表示，世界先 进最近受惠电源管理、面板驱动IC与CIS影像感测器订单需求回温，8英寸晶圆代工 产能已吃紧，而且是全面性，原估2019年第4季营收介于新台币68亿至72亿元，实 际表现应可向中高标靠近，且2020年首季动能仍强。

伴随着旺盛的市场需求，大陆迎来了8英寸扩产浪潮。中国大陆8英寸晶圆厂现有产 线23条，在建产线6条，目前产能约80万片/月。据SEMI预测，到2020年底，中国大 陆整体的8英寸硅晶圆供应产能将达到130万片/月。由于8寸的半导体设备门槛相对 较低，国产化率水平可以达到比较的水平，是国产替代的重要一环，是国产装备发 展的重要过渡市场。以至纯科技为例，公司积极切入半导体清洗设备市场，其槽式 清洗设备已经获得了中芯、万国、TI、燕东、华润等用户的正式订单，2018年新增 订单达到1700万美元。

以积塔半导体8寸厂为例，目前主要类型的设备，整体国产化率已经达到34.4%。其 中刻蚀设备、薄膜沉积设备、过程工艺控制的国产化率均达到30%左右；另外清洗 设备的国产化率达到69.0%，目前清洗设备合计招标29台，北方华创中标16台。

三、契合全球产能转移趋势，国内存储器厂积极扩产

（一）国内存储器投资：具备长期性与规模性，2020 年迎增速向上拐点

中国大陆在过去五年掀起了存储芯片制造厂建设热潮。目前我国三大存储阵营，主 要包括专注于3D NAND闪存的长江存储（紫光集团与武汉合作），专注于移动式内 存（DRAM）的合肥长鑫（兆易创新与合肥合作）以及利基型内存（NOR Flash， SRAM等）的福建晋华（联电与福建合作）。三个项目在2016-2017年开工，其中福 建晋华目前仍处于停滞状态，而长江存储与合肥长鑫都将在2020年进入积极的产能 爬坡期，预期将促使设备需求大幅增长。

长江存储： 总投资240亿美元，2018Q4成功实现32层NAND量产，2019年9月2日宣 布已开始量产基于Xtacking架构的64层256 Gb TLC 3D NAND闪存。产能规划方面， 根据集邦咨询数据，19年Q4长江存储产能在2万片/月（12英寸），到2020年底有望 扩产至7万片/月，2023年扩产至30万片/月产能。投资水平方面，根据湖北省发改委 发布信息，长江存储一期投资569.5亿元（对应10万片/月产能），其中2018、2019 年计划投资分别为200亿元、50亿元。