半导体设备由大量零部件组成，零部件的性能、质量和精度直接决定着设备的可靠性和稳 定性，因此半导体设备零部件需要在材料、结构、工艺、品质和精度、可靠性及稳定性等 性能方面达到半导体设备及技术要求。半导体零部件是半导体行业的基石。常见的半导体 零部件有密封圈（O-Ring）、传送模块（EFEM）、射频电源（RF Generator）、静电吸盘（ESC）、 硅环等结构件（Si）、真空泵（Pump）、气体流量计（MFC）、喷淋头（Shower Head）等。

　　半导体零部件产业通常具有高技术密集、学科交叉融合，同时在价值链上举足轻重等特点。 半导体设备零部件是半导体设备厂商最主要的营业成本来源，在半导体设备厂商营业成本 中占 90%左右，经我们测算得出其占半导体设备总价值量的 50%左右。半导体设备零部件 是半导体产业赖以生存和发展的关键支撑，其水平直接决定我国在半导体产业创新方面的 基础能级。

　　目前我国半导体零部件产业尚处于起步期，核心零部件仍然依赖进口。根据芯谋研究，目 前石英、喷淋头、边缘环等零部件国产化率达到 10%以上，射频发生器、MFC、机械臂等 零部件的国产化率在 1%-5%，而阀门、静电吸盘、测量仪表等零部件的国产化率不足 1%。 我们认为，通用零部件的国产化率低，主要原因在于通用零部件的设计和生产要求高，国 内加工商通常难以满足要求，由于我国半导体设备发展还未成熟，在通用零部件的采购上 也较为被动，不敢轻易尝试国产新品种。

　　按照各类零部件在设备上的不同功能，可其大致分为机械加工件类、物料传送类、电气类、 真空类、气液输送类、光学类、热管理类等。

　　按照零部件在各类半导体设备中适用性的不同，又可将上述各类零部件分为通用型和专用 型两类。专用型零部件一般仅用于一类半导体设备，通用型零部件适用于两类及以上半导 体设备，各类半导体设备中有较多通用性零件。

　　机械加工类零部件主要包括石英制品、陶瓷制品、腔体和抛光类，不同类别的零部件有不 同的应用与技术难点。以 ESC 静电吸盘为例，它在半导体制造中用于固定晶圆，以氧化铝 陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，同时加入其他导电物质使得其总体电阻率满足功能性要 求，对陶瓷材料的导热性，耐磨性及硬度都有所要求，且陶瓷内部有机加工构造精度要求 高，陶瓷层和金属底座结合要满足均匀性和高强度的要求。

　　物料传送类零部件包括机械手臂、EFEM、轴承、精密轨道、步进马达等。机械手臂在半 导体设备中起到搬运作用，可在集群工具和线性配置的工艺模块之间安全地同时传输单个 或多个晶圆。因为晶圆硅晶片极其容易受到其他颗粒的污染，所以一般在真空环境下进行。 在此环境下，大部分材料的机械手臂一般难以完成工作，制作机械手臂的材料需要耐高温、 耐磨、并且硬度要求也很高。

　　电器类零部件分为可编程、传感器、发生器、射频电源以及供电系统等，主要应用 于刻蚀、清洗、CMP 抛光等步骤中。其中，可编程是通过数字式或模拟式的输入输 出来控制各种类型的机械设备或生产过程；射频电源是用于射频电路或射频设备的电源， 要求电源供电平稳，瞬间供电要求较高；传感器包括压力传感器、温度传感器等；发生器 包括臭氧发生器、CO2 混合发生器、氢气发生器、兆声波发生器等。

　　真空类零部件包括真空泵、真空阀、真空规、高真空压力计以及气体流量计，主要应用于 刻蚀、清洗以及对环境清洁度要求较高的 PVD 工艺中。真空泵的技术难点在于气体动力 学设计、材料、微米级精密加工、表面处理以及精密装配等；真空阀的技术难点在于材料 等级高、耐磨抗腐蚀等；真空规的技术难点在于测量工艺的要求高及型号多样；高真空压 力计的难点在于测量超高真空工艺环境压力以及形制特殊。

　　气液输送类零部件包括气柜、气体流量计、气体控制模块、传输阀门、电磁阀以及过滤器。 其中，气柜用于贮存各种工业气体，同时也用于平衡气体需用量的不均匀性，可分为低压气柜和高压气柜两大类，主要用于刻蚀、CMP 工艺中；气体流量计是对气体进行流速测量 和控制的一种零部件，要求响应速度快、精确度高、稳定性好、耐腐蚀性好、使用寿命长； 过滤器由筒体、不锈钢滤网、排污部分、传动装置及电气控制部分组成，按获得过滤推动 力的方法不同，分为重力过滤器、真空过滤器和加压过滤器三类。

　　光学类设备零部件主要用于半导体光刻机。一套完整的光刻机包括多个组成系统，主要包 括曝光系统、自动对准系统、整机软件系统等。其中，曝光系统更是包含了照明系统和投 影物镜。在组成光科技的所有核心精密零件中，光学镜头、光学光源以及工作台又可以说 是核心中的核心。 光刻机的光学光源所包含的光源波长是决定光刻机工业能力的重要部分。需要特别注意的 是，光刻机所需要的光源，必须具备体积小、功率高以及稳定的几个特点。越来越小、功 能更强大、更节能的微芯片是数字化的基础。为了实现这一点，芯片的结构必须逐渐变得 更精细。这只能通过光学系统和光学组件越来越精确，使光的波长越来越短来实现。

　　热管理类零部件用于管理与控制半导体设备的温度，包含热电组件、热电温度等。 热电模块是板状半导体冷却装置，当电流流过两种不同金属的结点时会产生热量，它利用 这份热量来工作。它们结构紧凑、重量很轻，通常用于汽车的温度控制座椅、冷却冷却器、 光通信、生物技术、空调以及各种消费电子产品。每个热电系统都需要一个温度来 进行管理。大多数现有的温度控制解决方案并不适合控制热电模块，这时需要使用专为控 制热电模块的独特需求而设计的温度。

　　2021 年半导体设备厂商北方华创、芯源微、中微公司、盛美上海、拓荆科技、华海清 科毛利率均值为 42.02%，国际龙头应用材料、泛林半导体、东京电子（东京电子为 2021 财年）毛利率分别为 47.32%、46.53%、45.50%，综合以 40%作为半导体设备厂商综合毛利 率； 上述几家半导体设备厂商直接材料费用占营业成本比例均值为 90.88%，以 90%作为半 导体设备厂商直接材料占营业成本比例； 假设零部件成本在直接材料费用中占比 90%，综合以上假设可估测半导体设备零部件价值 占半导体设备总价值的 48.6%。

　　根据 Semi，2021 年全球半导体设备市场规模为 1030 亿美元，2022 年市场规模将达到 1140 亿美元；根据调研机构预估数据，2030 年半导体设备市场规模将达到 1400 亿美元。

　　由以上数据可测算出全球半导体设备零部件市场 2022 年预期规模为 554 亿美元，2030 年 预期规模为 680 亿美元。 Semi数据显示，2020年中国半导体设备销售额为187.2亿美元，占全球总销售额26.3%， 由于各国及地区半导体产业资本支出变动有不确定性，因此以 26.3%作为预测期内中国大 陆占全球半导体设备销售额比例，可以测算出中国半导体设备零部件市场 2022 年预 期规模为 145 亿美元，2030 年预期市场规模约为 180 亿美元。

　　根据芯谋研究，以 2020 年中国晶圆厂商采购的 8-12 吋晶圆设备零部件产品结构为依据， 在各类零部件中应用较多的有石英制品（11%）、射频发生器（10%）、泵（10%）、阀门（9%）、静电吸盘（9%）、喷淋头（8%）等。 进一步测算得到中国各细分零部件市场规模——以 2022 年为例，前三位的石英制品 为 16.03 亿美元、射频发生器和泵均为 14.57 亿美元。

　　光刻机的价值量在半导体设备中占比大，镜头光源等关键零部件与其他设备不通用。假设 光刻机销售额在半导体设备中占 25%，可以得到全球光刻机零部件市场 2022 年预期规模为 138.51 亿美元，2030 年预期规模约为 170.1 亿美元。

　　根据华海清科招股说明书，CMP 设备用到的的机械加工件基本为 CMP 设备专用，且机械 加工件在其原材料费用中占比最大，2019 和 2020 年占比均超过 40%。

　　根据 Semi，假设 CMP 设备在半导体设备市场规模中占比为 2017 年-2019 年占比的均值 3.2%，且 CMP 设备专用零部件占 CMP 设备零部件总价值量的 40%，可以得到全球 CMP 设 备专用零部件市场 2022 年预期规模为 7.09 亿美元，2030 年预期规模为 8.71 亿美元。

　　头部半导体设备子系统供应商的市场地位趋于稳固。2000-2010 年半导体设备零部件市场 CR10 总体呈增长趋势，2010 年-2020 年总体稳定在 50%左右。

　　细分品类的集中度往往较高。例如在静电吸盘领域，基本由美国和日本半导体企业主导， 市场份额占 95%以上，主要有美国 AMAT（应用材料）、美国 LAM（泛林），以及日本 Shinko （新光电气）、TOTO、NTK 等。

　　通用型零部件种类及对应厂商分布广，大多营收规模较小。半导体设备用到多种通用型零 部件，如密封圈、 机械手、射频电源、静电吸盘、硅环等结构件、真空泵、气体流量计、 精密轴承、喷淋头等主要零部件。半导体零部件市场碎片化特征明显，单一产品的市场空 间很小，同时技术门槛又高，因此少有纯粹的半导体零部件公司。各个零部件子行业中一 般有两到多家厂商，大部分头部厂商的相关营收在 10 亿美元以下。

　　半导体设备零部件国产率整体较低。目前国产率超过 10%的仅有石英制品、喷淋头、边缘 环组件等几类，其他零部件国产率均较低，尤其是阀门、测量计、密封圈等几乎完全依赖 进口。据国内主流代工厂数据，目前全年日常运营过程中领用的零部件（括维保更换和失 效更换的零部件）达到 2000 种以上，但国产占有率仅为 8%左右，美国和日本占有率分别 为 59.7%和 26.7%。

　　半导体设备零部件国产化率低主要由于以下因素：1）很多半导体设备零部件是比较复杂 的电子和机械产品，开发技术难度较大，精度要求高；2）半导体设备对材料要求高；3） 半导体设备零部件市场小、碎片化特征明显，之前厂商出于盈利性考虑未发展相应业务。 半导体设备零部件行业增长因素主要有：1）半导体产业扩产带动设备需求增长； 2）国产半导体设备渗透率提高带动半导体设备零部件国产化；3）新冠疫情造成部分零部 件产能紧张，国外厂商零部件交期延迟，为国产替代带来契机；4）更多厂商在现有 业务基础上切入半导体设备零部件行业，国产化零部件也将越来越受重视。

　　“纵向”布局是指厂商通过由现有技术开发或收购等方式，在半导体设备零部件业务之外 也开展其他领域的业务或由其他业务切入半导体相关业务，成为覆盖多个行业的平台型企 业。如深耕真空部件的 VAT 集团作为全球半导体设备真空阀件头部厂商，同时还开展医药、 光伏、显示等领域的真空阀件业务。 “横向”布局是指厂商深耕半导体设备零部件行业，通过研发与收购等方式进入行业内多 个子赛道，成为覆盖行业内多类产品的平台型企业。如 MKS 拥有半导体设备真空部件、 射频发生器、流量计等多类产品线 年 MKS 半导体设备零部件收入占公司总营收 62%。

　　MKS 等“横向”平台型企业，近几年也通过收购等方式，开拓其他行业内相关业务，形成 “横向”+“纵向”的新发展格局。

　　通过对龙头公司的分析研究，我们发现在半导体设备零部件这个细分赛道众多、且多数呈 现出“小而美”特征的大赛道中，以下 4 类公司均有望胜出：1）专注行业壁垒高、天花板高的单一零部件，打造专精特尖公司，例如：超科林 ； 2）聚焦半导体设备行业，拓展零部件产品种类的横向发展公司，例如：Ferrotec； 3）深耕单一“通用型”零部件，但下游应用广泛的纵向发展公。