半导体设备的需求结构，正随着产品周期的切换而改变。 在半导体行业的产品周期、产能（资本开支）周期、库存周期这三大嵌套周期中，产品周期是最重要的长周期，它决定资本开支周期和库存周期。过去十几年，行业增长明显由以智能手机为代表的消费电子主导；当前正在活跃的，则是以物联网和汽车电子为代表的新兴应用。由于半导体设备市场增速基本与行业资本开支同向波动，下游应用结构的切换，会经由资本开支传导到设备需求。新兴应用能否成为新一轮景气周期的驱动力，需结合后续资本开支与行业数据持续验证。
三大周期嵌套：产品周期为何最关键
半导体行业存在三大周期：产品周期（长周期）、产能或资本开支周期（中周期）、库存周期（短周期），三者相互嵌套。
- 产品周期：每隔约10到20年，划时代的新技术和新产品出现，带动半导体需求爆发性增长，行业增长由产品周期主导。
- 产能周期：产线建设周期较长，至少需要两年，产能难以快速释放；叠加摩尔定律下制造技术不断迭代，厂商很少预判景气度提前扩产，产能因此常与需求错配。
- 库存周期：晶圆制造从拿到订单到交付约需一个季度，芯片设计企业需提前一个季度下单，预测需求与实际需求的差值形成库存周期。
产品周期之所以最重要，在于它决定了后两者的方向与幅度。
从下游应用到设备：资本开支的传导
下游爆款应用拉动半导体需求，进而影响资本开支，最终传导至设备。全球半导体资本开支增速呈现周期性波动，半导体设备市场增速基本与资本开支同向波动。从历史数据看，两者波动方向一致：
| 年份 | 全球半导体资本开支（十亿美元） | 同比增长 |
|---|---|---|
| 2017 | 96 | 40% |
| 2018 | 106 | 10% |
| 2019 | 102 | -4% |
| 2020 | 114 | 10% |
| 2021 | 154 | 35% |
数据来源：IC Insights，万联证券研究所
设备端同样呈现周期波动：全球半导体设备市场规模从2012年的370亿美元，波动上行至2021E的1040亿美元（同比45%）。可见，下游产品周期一旦切换，设备需求的景气驱动逻辑也会随之变化。
设备市场的基本盘
无论下游如何切换，设备市场的结构特征相对稳定：
- 前道为主：前道设备对应晶圆制造，后道对应封装测试，前道设备在整个设备市场中占比在80%以上。
- 三大核心设备：在七种前道工艺设备中，刻蚀、薄膜沉积和光刻是最核心的三大细分设备。
- 一代工艺，一代设备：每一代制程工艺都有对应的设备，大部分上一代设备不能再应用于更先进制程产线，设备技术门槛持续提高。
- 格局集中：2020年全球前五大半导体设备厂商市场份额合计超过70%，头部厂商大部分为美欧日企业。
常见问题
物联网与汽车电子接棒，对半导体设备意味着什么？
产品周期决定资本开支周期与库存周期。以物联网和汽车电子为代表的新兴应用成为当前活跃的下游，意味着设备需求的景气驱动逻辑可能随资本开支变化而调整。这一传导能否兑现为新一轮景气周期，仍需以资本开支与行业数据验证。
半导体设备需求主要看哪个周期？
半导体设备主要与产能周期相关性较强，其市场增速基本与行业资本开支同向波动。而产能周期又受最重要的产品周期决定，因此观察设备需求，通常要沿着“产品周期→资本开支→设备”的链条展开。
为什么半导体设备行业集中度这么高？
半导体设备技术壁垒非常高，且“一代工艺，一代设备”要求设备厂商超前于晶圆制造环节开发新一代设备，需要很强的研发能力。2020年全球前五大设备厂商份额合计超过70%，其他厂商份额都在5%以下。