全球半导体设备行业数据分析报告

千亿美金的半导体设备赛道，或即将迎来上行周期：

全球半导体产业发展呈现周期性：技术和宏观环境驱动的10年大周期和由资本开支驱动的3-4年的小周期，根据历史周期判断，2024年全球半导体资本开支有望上修。

半导体突破是发展之重，前道设备是半导体生产之重：半导体设备作为行业基石，与资本开支关系密切，2022年市场规模达到1076.5亿美元，国际限制半导体设备向我国出口之下，半导体设备国产替代是必经之路，国内晶圆厂逆势扩产拉动国产半导体设备需求进一步上行。半导体制造分为前道制造和后道封测，前道设备价值量占据总设备价值量约80%。前道制程的工艺模块可以归类为前段工艺（FEOL）、中段工艺（MOL）和后段工艺（BEOL），前段工艺负责形成器件、后段工艺负责形成金属互连，中段工艺将器件与金属层连接起来。模块工艺是由不同的单项工艺组合而来，单项工艺包括光刻、涂胶显影、薄膜沉积、刻蚀、离子注入、CMP、清洗等，其中薄膜沉积、刻蚀和光刻设备是价值量最大的三类设备。

1、千亿美金的半导体设备赛道，迎来上行周期

1.1 半导体产业链概览

半导体产业链可按照主要生产过程进行划分，整体可分为上游半导体支撑产业、 中游晶圆制造产业、 下游半导体应用产业：
上游半导体材料、设备产业为中游晶圆制造产业提供必要的原材料与生产设备；中游半导体制造产业负责生产出半导体产品，WSTS将其分类为分立器件、集成电路、传感器和光电子器件，其中集成电路是最主要的产品，其2022年销售额达到4799.88亿美元，占全球半导体总销售额的82.74%。集成电路（IC，芯片）又可以进一步分为模拟芯片、逻辑芯片、存储芯片和微处理器。

1.2 半导体行业周期性明显：技术和宏观环境驱动10年长周期，资本开支驱动3-4年短周期

半导体行业周期性十分明显，基本呈现10年一个长周期，3-4年一个短周期：
长周期上看，全球半导体市场呈现 10 年左右的周期性波动特征。在长跨度时间周期上，全球半导体年度销售额历史增速呈现出大约每 10 年一个“M”形的波动特征。

长周期原因1——基础技术更迭驱动产品更新换代

长周期原因2——宏观经济环境：从下面的图可以看出全球半导体销售额增速与全球GDP增速呈现一定的相关性，上面图中的蓝色“M”系我们对于半导体销售额增速的大致拟合，可看出宏观环境对技术驱动的M型长周期有一定加强或者扰动作用

资本开支驱动3-4年短周期：将资本支出同比增速曲线按照极大值点进行划分，可以观察到每个极大值时点的间隔长短不一，平均而言大约在 3~4 年左右。按此周期看，2024年全球半导体行业资本开支有望修复。

1.3 半导体设备为行业基石，与行业资本开支情况密切相关，技术节点向前带动设备投资量增加

一般而言，晶圆厂的资本开支中，20%-30%用于厂房建设，70%-80%用于设备投资。根据中微公司，国际最先进的芯片生产线需求百亿美元投资，其中约70%用于购买设备，涉及十大类设备，170多种细分设备，需要的设备数量总共超3000台。根据SEMI，前道设备投资量占总设备投资量的约80%，前道的晶圆制造设备可以分为刻蚀、沉积、光刻、检测、离子掺杂等品类，其中，刻蚀设备、薄膜沉积设备和光刻机是占比最高的三类设备，根据Gartner统计，全球刻蚀设备、薄膜沉积设备和光刻机分别占晶圆制造设备价值量的22%，22%和17%。
相同产能下，集成电路设备投资量随制程节点先进程度提升而大幅增长。摩尔定律提出晶体管数量每隔 18 至 24 个月翻倍，技术节点的进步也带动了单位产能对应的设备资本开支，比如5nm节点下每万片产能对应的设备投资大概是30亿美元，超14nm节点下同产能设备投资量的两倍，大概是28nm节点下同产能设备投资量的4倍。

1.4 国际限制下，国产替代是必经之路，国内晶圆厂逆势扩产，将拉动国内半导体设备需求

全球半导体设备销售额从2012年的369.2亿美元增长至2022年的1076.5亿美元，10年CAGR达到11.29%，其中，中国大陆的半导体设备销售额从2012年的24.9亿美元增长至2022年的282.7亿美元，10年CAGR为27.5%，远超全球增速。
2022年，全球半导体设备销售额1076.5亿美元，同比2021年的1026.4亿美元增长5%，2022年中国大陆连续第三年成为全球最大的半导体设备市场，2022年中国大陆的设备投资同比放缓5%，为283亿美元。中国台湾地区是第二大设备支出地区，2022年增长8%，达到268亿美元，实现连续四年增长。韩国的设备销售额下降了14%，为215亿美元。欧洲的年度半导体设备投资激增93%，北美增长了38%。世界其他地区和日本的销售额分别同比增长34%和7%。
我国的半导体设备进口依赖很严重：从2021年中国晶圆厂设备采购额看，国内自给率仅为11%。国内晶圆厂逆全球半导体资本开支下行趋势而动，积极扩产，叠加国际限制因素，国产设备需求有望大幅增加。