半导体设备行业的关键拐点,可以沿着一条清晰的主线来理解:以薄膜沉积等核心工艺设备的技术突破为起点,伴随制程微缩与晶圆尺寸升级持续迭代,并在资本开支周期与产业转移中完成龙头更替。 应用材料正是这条主线的典型样本——它成立于半导体行业发展初期的1967年,凭借自主研发的薄膜沉积系统进入半导体设备市场,并在1992年成为全球最大的半导体设备厂商,此后一直保持这一位置。从单点工艺设备起步,到形成平台化布局,再到行业重心向中国等增速更高的市场迁移,构成了行业数十年的演进脉络。
拐点一:从单点工艺设备切入,薄膜沉积是起点
半导体设备行业的早期格局,是从少数关键工艺环节的专用设备起步的。应用材料在1967年成立后,正是以自主研发的薄膜沉积系统成功进入半导体设备市场,随后跟随半导体行业一同发展壮大。
这一路径的意义在于:薄膜沉积属于芯片制造的核心工艺环节之一,率先在这一环节形成自研能力,等于拿到了进入晶圆厂供应链的入场券。 此后,行业龙头的成长逻辑逐渐从"单点突破"转向"平台化扩张"——应用材料通过自研与收购并重的策略不断拓宽产品线,例如在1981年通过自主研发切入刻蚀赛道,又通过1996至2011年间的一系列收购案,增加了CMP等设备的供应,最终形成覆盖外延、离子注入、氧化/氮化、快速热处理、物理气相沉积、化学气相沉积、化学机械平坦化、电化学沉积、原子层沉积、刻蚀、选择性加工、计量检测等多类工艺的产品布局,收入规模超过两百亿美元。
拐点二:制程微缩与工艺复杂度提升,设备价值量随之抬升
随着制程不断微缩,晶圆厂对设备精度与工艺覆盖广度的要求同步提高,这成为推动设备行业结构变化的第二个拐点。
一方面,单一工艺环节的设备需要持续迭代。资料显示,应用材料在完成对Varian的收购后,于第二年推出了20nm设备,体现出制程节点推进与设备能力升级之间的紧密咬合。另一方面,工艺步骤增多使得晶圆厂更倾向于向具备多品类供应能力的平台型厂商采购,这也是平台化企业能够持续扩大份额的重要原因。
在这一过程中,薄膜沉积、刻蚀、CMP等核心赛道的重要性不断上升,也成为后来者切入的主要方向。以国内为例,北方华创由七星电子和北方微电子战略重组而来,其中北方微电子的产品均为半导体设备,包括刻蚀设备和薄膜沉积设备;两家公司在同一实控人北京电控的推动下于2015年合并重组,目前形成四大产品线并行的平台化布局。
拐点三:资本开支周期与产业转移,重塑龙头格局
半导体设备行业具有明显的周期性。资料中的历史数据表明,资本开支增速与半导体市场增速之间存在较强的联动,晶圆厂扩产高峰之后往往伴随产能波动,进而影响设备需求。市场对于周期后续走向也存在分歧:一种观点认为扩产高峰后几乎必然带来产能过剩,最终导致设备需求萎缩;另一种观点则认为资本开支增速未达到危险线,扩产幅度并不大,在物联网和汽车电子等新兴应用需求旺盛的情况下,产能过剩的可能性较小。
与此同时,产业转移是改变行业格局的另一条主线。国内半导体设备市场占全球的比例在持续提升,根据浙商证券的计算,国内半导体设备市场增速过去5年平均高出全球17.4%,需求明显更加强劲。处于增速更高的市场,叠加国产替代逻辑,国内设备企业的业绩增速快于国际龙头,两者的体量差距也在持续缩小——北方华创与应用材料的营收比,已从2017年的1.2%提升到2021年的4.3%。
常见问题
半导体设备行业最关键的一个拐点是什么?
如果只选一个,薄膜沉积等核心工艺设备的自主突破是最具起点意义的拐点。应用材料于1967年成立后,正是凭借自主研发的薄膜沉积系统进入半导体设备市场,此后才逐步走向平台化并登顶全球。对后来者而言,能否在核心工艺环节形成自研能力,往往决定了能否真正进入这一赛道。
为什么平台化布局对设备厂商如此重要?
因为制程微缩使工艺步骤增多,晶圆厂更倾向一站式采购,产品线越完整越容易获得份额。应用材料通过自研与收购并重,将产品线从薄膜沉积拓展到刻蚀、CMP、离子注入、计量检测等多个环节,收入规模超过两百亿美元;北方华创同样以四大产品线并行的方式推进平台化布局。
国内设备企业与国际龙头的差距在缩小吗?
从收入维度看,差距仍然悬殊,但比例在持续改善。北方华创与应用材料的营收比已从2017年的1.2%提升到2021年的4.3%,其半导体设备业务收入涨幅超过8倍,而同期应用材料为2.1倍。这一变化背后,是国内半导体设备市场增速高于全球、以及国产替代逻辑的共同作用。