1.臺積電上調資本支出預算
1.1.下游晶圓廠擴張需求旺盛
全球半導體市場規模逆勢增長，推動半導體專用設備需求：半導體專用設備市場與半導體行業的繁榮密切相關。其中，芯片制造設備是半導體專用設備行業需求最大的領域，下游新興產業的快速發展是半導體設備行業的最大驅動力。
半導體制造設備銷售額增長強勁，半導體產業鏈有望向中國轉移，中國將成為半導體設備的最大市場：據SEMI統計，2020年全球半導體設備銷售額將創下712億美元的歷史新高，同比增長19%。從地區來看，中國大陸首次成為全球最大的半導體設備市場，銷售額同比增長39%，達到187.2億美元。臺灣是第二大設備市場，在2019年表現出強勁增長后，2020年穩定在171.5億美元。
2019年和2020年按地區劃分的半導體設備（單位：億美元）
自2020年第四季度以來，芯片短缺嚴重，預計2022年將有所緩解，晶圓廠擴張需求強勁。半導體行業高需求的開始標志著2020年下半年對新能源汽車的高需求。緊張的芯片產能已經從汽車芯片逐漸蔓延到消費類芯片。對晶圓廠擴張的需求非常強勁。缺少芯片的主要原因如下：
在2019年之前，手機芯片的需求遠遠大于汽車芯片的需求。許多晶圓廠將汽車芯片生產線改造成手機芯片生產線，導致全球汽車芯片產能大幅下降。2020年下半年后，新能源汽車需求增加，汽車芯片訂單大幅增加，下游晶圓廠完全沒有準備。
疫情對半導體行業的整體產能造成了沖擊。
晶圓產能緊張，下游廠商提高產品價格：晶圓短缺已成為常態，從8英寸晶圓領域擴展到12英寸領域。目前，許多芯片代工廠正在滿負荷運轉，但產能仍然緊張，難以滿足巨大的代工需求。因此，國內外媒體和產業鏈預測，至少晶圓短缺導致的全球芯片短缺要到2022年下半年才會開始緩解。下游芯片制造商由于晶圓短缺而面臨供應短缺，并因此提高了價格。
為了應對產能缺口，晶圓制造商擴大了產能：為了應對產能差距，晶圓制造商增加了產能。據統計，2020年，大陸共有12家晶圓廠建成投產，每月新增產能144.5萬片。
晶圓廠產能擴大，新廠預計將帶來大量半導體設備需求：截至2021 4月，中國在建的一些晶圓廠項目已經統計，已知投資規模為957.2億元，可提供45萬至55萬片/月的生產能力。半導體設備是晶圓廠最大的投資，約占總投資的75-80%。預計隨著晶圓廠產能擴張項目的建設，對半導體設備的需求將很大。
1.2、下游資本支出增速提升，半導體設備景氣度持續上升
半導體設備行業受下游廠商資本支出影響較大，具有一定的周期性屬性。隨著近年來下游需求的增長，2020年全球半導體行業資本支出將達到732億美元，增速將由負轉正。
2020年，臺積電的資本支出達到172億美元，未來幾年資本支出將繼續擴大。根據臺積電第一季度電話會議，預計2021資本支出將增至300億美元，未來三年（21-23年）的資本支出總額將達到1000美元。1億美元，其中80%用于先進工藝（3nm、5nm、7nm），10%用于先進封裝和掩模制造，10%用于特種工藝。
2.梳理半導體產業鏈
2.1梳理半導體產業鏈
半導體是指在室溫下導體和絕緣體之間具有導電性的材料，廣泛應用于各種電子產品中。半導體產品可細分為四類：集成電路、分立器件、光電子器件和傳感器。它們廣泛應用于5G通信、計算機、消費電子、網絡通信、汽車電子、物聯網等行業。
特種設備是半導體生產的基礎：各種半導體的生產過程主要包括芯片設計、晶圓制造、封裝和測試等過程。每個生產過程都需要在相應的特種設備技術允許的范圍內進行設計和制造。半導體專用設備技術復雜，設備的技術參數和運行的穩定性對半導體生產的效率、質量和產量起著至關重要的作用。
從產業鏈來看，半導體產業鏈涉及材料裝備、芯片設計、晶圓制造和封裝測試等配套產業，以及半導體產品終端應用產業。以集成電路為代表的半導體產品應用廣泛，下游行業需求的增長是半導體行業快速發展的核心動力。
2.2半導體設備梳理
2.2.1各設備投資比例
半導體制造過程主要包括三個主要環節：硅片制造、晶圓制造以及封裝和測試。在成熟市場中，晶圓制造設備約占80%，檢測、封裝、硅片制造和其他（如掩模制造）設備分別約占8%、6%、3%和3%。
晶圓加工設備投資比例
晶圓制造工藝是生產鏈中最重要的資產，晶圓制造設備投資約占設備總投資的80%。在晶圓加工設備的投資中，光刻設備投資占比高達25%，其次是薄膜沉積，占比15%，第三是前端測試設備、蝕刻設備和封裝設備，占比10%。其次是包裝和測試設備（8%）、清潔設備（7%）、離子注入設備（3%）和晶體生長（2%）。
2.2.2光刻機
光刻機的基本原理是：將高能激光穿過標線片，將標線片上的電路圖案穿過聚光透鏡（投影透鏡），將圖像縮小十六分之一，然后在晶片上的預涂光刻膠層上成像（圖像復制）。
主要制造商：光刻機制造商集中度高。在世界主要公司中，荷蘭ASML可以覆蓋所有級別的光刻機產品，在高端光刻機的生產方面處于世界領先地位。其他著名的光刻機制造商包括日本的佳能（Canon）和日本的尼康（Nikon）。
2.2.3蝕刻設備
基本原理：蝕刻是一種通過化學或物理方法選擇性地從硅片表面去除不需要的材料的過程，通常是在顯影和檢查之后，以便在涂有膠水的硅片上正確復制掩模圖案。
半導體制造中有兩種基本的蝕刻工藝，干法蝕刻和濕法蝕刻，其中干法蝕刻是蝕刻亞微米尺寸器件的最重要方法。
干法蝕刻，也稱為等離子體蝕刻，是指使用氣體化學蝕刻劑與硅片上未被光刻膠覆蓋的材料發生物理或化學反應（或兩者兼有），以去除暴露的表面材料工藝。
濕法蝕刻是指使用液體化學試劑（酸、堿、溶劑等）化學去除硅片表面材料的過程。由于其線寬控制和蝕刻方向性的限制，目前僅用于蝕刻硅片上的某些層或清潔殘留物。
主要生產企業：硅蝕刻機制造商眾多，主要包括日本泛林半導體、應用材料、東京電子；中國制造商包括中微、北方華創等。其中，中微的介質刻蝕機已進入5納米工藝。
2.2.4.清潔設備
清潔設備是非常重要的半導體設備，對確保芯片產量至關重要。它被廣泛應用于半導體生產的各個方面。在光刻、蝕刻、沉積和其他工藝中需要重復清潔，以避免雜質影響芯片產量和性能。
根據工藝，清洗設備主要可分為濕式清洗設備和干式清洗設備。其中，濕法清潔路線占芯片制造清潔步驟數量的90%以上。濕法清潔設備的工作原理如下：使用特定的化學溶液和去離子水，在不損壞晶圓表面的情況下清潔晶圓表面，以去除晶圓制造過程中的顆粒、天然氧化物層、有機物、金屬污染和犧牲層。在濕法清洗工藝路線下，可分為單片機清洗、罐體清洗、組合清洗和批量旋轉噴霧清洗。
主要制造商：全球清潔設備市場高度集中，日本的SCREEN和TEL是領先的公司。其他制造商包括SEMES、LAMRESEARCH，以及國內制造商勝美半導體、智純科技和北方華創。
2.2.5.離子注入設備
基本原理：離子注入機是一種將特定種類的離子注入具有特定參數的特定材料中，并執行核心摻雜過程的設備。要將半導體制成器件并改變其電財產，必須摻雜雜質，離子注入機是執行摻雜過程的標準設備。
主要制造商：全球IC離子注入機行業市場基本被應用材料占據，其他主要制造商包括美國的Axecelis、日本的住友重工和中國的中科新。
2.2.6.涂膠顯影設備
基本原理：涂膠和顯影設備是在光刻過程中與光刻機配合使用的涂膠、烘焙和顯影設備，包括涂膠機（SpinCoater）、顯影劑和噴涂機（SprayCoater）。涂膠顯影設備和光刻機在線工作，形成配套的晶圓加工和光刻生產線，完成精細光刻工藝。
涂敷器：將光致抗蝕劑涂敷在清潔干燥的晶片表面。將硅片固定在真空滑動臺上，將液體光致抗蝕劑滴在硅片的中心，通過旋轉獲得均勻的光致抗抗蝕劑涂層。
顯影劑：用顯影劑溶液溶解正性光刻膠的暴露區域（負性光刻膠為未暴露區域）。將硅片冷卻至約23°C（與顯影劑溫度相同），并與顯影器發生化學反應，溶解暴露區域，形成設計的三維圖案。
噴膠器：在不規則表面的晶圓上涂上光刻膠。通過將光刻膠霧化成液滴，光刻膠液滴被氮氣（N2）吹出并噴射到襯底或晶片的表面上，并且承載晶片的熱板通過加熱蒸發光刻膠溶劑。樹脂保留在基板或晶片的表面上，從而形成相對均勻的光致抗蝕劑覆蓋。
主要生產企業：在當前全球膠水開發設備市場上，日本東京電子（TEL）處于領先地位，市場份額達86%。此外，SCREEN、SEMES等企業也表現強勁。在國內膠水涂布和開發設備市場，鑫源微作為唯一的本土企業，市場份額約為4%，TEL約為91%，SCREEN約為5%。
2.2.7.薄膜沉積設備
基本原理：薄膜沉積技術的工作原理是通過物理或化學方法實現一系列涉及原子的吸附。吸附原子在表面擴散并在適當的位置聚結，然后逐漸形成薄膜并生長。目前，市場上的薄膜沉積設備根據工藝主要分為三種：ADL（原子層沉積）、PVD（物理真空涂層）和化學真空涂層（CVD）。
ALD技術：一種方法（技術），通過交替地將氣相前體脈沖送入反應器并在沉積基底上化學吸附和反應來形成沉積膜。當前體到達沉積基底的表面時，它們在其表面發生化學吸附并發生表面反應。原子層沉積反應器需要在前體脈沖之間用惰性氣體進行清潔。
CVD技術：將含有氣體反應物或液體反應物的蒸汽和反應所需的其他氣體引入反應室，在襯底表面發生化學反應，形成薄膜。
PVD技術：在真空條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術，利用氣體放電使目標材料蒸發并電離蒸發的材料和氣體，利用電場的加速使蒸發的材料及其反應。產品沉積在工件上。
主要制造商：在國際薄膜沉積設備市場上，主要有應用材料、泛林半導體、TEL等制造商。在國內市場，主要公司是NAURA和沈陽拓晶。其中，NAURA涵蓋CVD、ALD和PVD三條產品線。而沈陽拓晶主要專注于CVD和ALD。NAURA和沈陽拓晶都有達到14/28nm的技術節點。
2.2.8.通道前數量測試設備
基本原理：預量檢測是根據光學原理和電子束原理進行的。它用于晶圓的加工和制造過程。它是一種物理和功能測試，用于檢測產品在工藝的每個步驟后的加工參數是否達到了水平。
根據測試目的，前端體積檢測可以細分為測量和檢測。測量主要是測量芯片的薄膜厚度、關鍵尺寸、配準精度和其他材料財產，如薄膜應力、摻雜濃度和其他材料財產，以確保其滿足參數設計要求；檢測主要用于識別和定位產品。表面雜質顆粒污染、機械劃痕、晶片圖案缺陷等問題。
一線測量設備種類繁多，包括橢圓儀、四探針、熱波系統、相干檢測顯微鏡、光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡等。
主要生產企業：由于技術和資金壁壘極高，一線測量設備行業對行業內公司的研發能力有很強的要求。目前，國內外市場高度集中，國際市場的龍頭公司主要包括美國的KLA、日本的日立和美國的ONTO。
2.2.9.成套設備
基本原理：包裝過程不是：劃片、芯片裝載、粘合、塑料包裝、爆燃、電鍍、印刷、肋骨切割和成型、外觀檢查、成品測試、包裝和運輸。相應地，包裝設備包括切割和減薄設備、劃片機、放置機、固化設備、焊絲焊接/粘合設備、塑料包裝、肋骨切割設備等。
主要生產公司：在包裝設備生產領域，全球市場上具有代表性的公司包括日本的新川公司、川崎公司、荷蘭的貝西公司和中國香港的亞太公司。其他國內包裝設備制造商包括CLP 45、深圳翠濤、蘇州阿克雷斯、大連嘉豐、富世三甲等。
2.2.10.測試設備
基本原理：檢測設備是指在整個生產過程中或幾個關鍵工序后，對硅片或晶圓的質量和性能進行定量檢測的設備，包括探針站、測試機、分揀機。檢查產品在生產過程中和生產后的各項財產是否符合設計要求。
半導體測試包括晶圓可接受性測試（WAT）、晶圓檢驗（CP）和成品測試（FT）。晶圓可接受性測試主要用于監控工藝穩定性、確定裝運標準等。；晶片檢測（CP）是測試一些基本的器件參數，如閾值電壓、導通電阻、源極-漏極擊穿電壓等。；成品測試（FT）是對封裝芯片的功能和電氣參數進行測試。
主要廠商：目前市場集中度較高，呈現高度集中的格局。美國的Teradyne、Cohu、日本的Advantest等知名外國公司憑借強大的技術和品牌優勢，在高端市場占據領先地位。
2.3.全球半導體產業鏈的競爭格局
2.3.1.全球半導體設備市場
就收入而言，全球排名前十的半導體設備公司大多是美國和日本公司。從整體半導體設備市場來看，美國和日本公司優勢明顯，市場集中度高，CR10高達76.6%。在2020年全球收入前十的半導體設備公司中，有四家美國公司、四家日本公司和兩家荷蘭公司。其中，收入超過100億美元的公司有四家，分別是美國應用材料公司（AMAT）、荷蘭ASML、美國Lam研究公司（LamResearch）和日本東京電子公司（TEL）。
蝕刻、薄膜、測試、清潔等領域打破了國內空白，技術突破迅速。近年來，中國企業持續加大投資，在技術上取得關鍵突破，打破了許多領域的空白。市場已經開始實現中國的替代。例如，微蝕刻機的研發已經達到了5納米的技術節點；北方華創和拓晶的薄膜沉積設備已達到14/28nm的技術節點；智純科技的清潔設備已進入中芯國際、華虹等企業的供應鏈；華峰測控的測試機已進入ASE、STMicroelectronics等國際封裝測試領導者的供應鏈。
2.3.2.全球半導體產業鏈的競爭格局
在全球范圍內，美國和日本公司在整個半導體產業鏈的大多數領域都具有明顯的優勢。其他國家和地區，如中國臺灣、韓國和歐洲，在一些領域發展良好。
明確地：
芯片設計：芯片設計行業的大多數領先公司都是美國公司。主要有高通、博通、聯發科、英偉達等。
晶圓制造：晶圓制造業高度集中，臺積電領先地位穩定，2021Q1市場份額超過50%。韓國的三星、美國的GlobalFoundries和臺灣的UMC等其他公司的市場份額相對較高。
包裝和測試：2020年包裝和測試行業的CR10為83.98%，行業高度集中。主要有臺灣的ASE、美國的Amkor、臺灣的PTI和新加坡的聯合技術公司。
半導體前端設備：美國和日本公司有很大的優勢。該領域的領先公司包括荷蘭ASML、美國AMAT、日本TEL、日本SCREEN、美國科天和韓國SEMES。
包裝測試設備：包裝測試設備市場也高度集中在頭部。在測試設備方面，2019年，日本的Advantech和美國的Teradyne的市場份額合計為90%。在包裝設備方面，主要公司有新川、川崎等。
材料：在眾多細分的半導體材料市場中，美國和日本公司仍然占據主導地位。在硅片方面，日本信越化學、日本SUMCO、德國Siltronic和韓國LG是主要公司；在靶材方面，日本JX Nippon Mining Metals和美國霍尼韋爾是領先的公司；在CMP拋光材料方面，陶氏化學、日本富士美和日本HinotoKenmazai是領先的公司；在光刻膠方面，日本的JSR，日本的信越化學。和美國的陶氏化學公司是領先的公司；在電子特殊氣體方面，美國空氣化學公司和美國普萊克斯公司。日本的大陽制酸和其他公司都是領先的公司；在光掩模方面，美國的光電子、日本的DNP和日本的Toppan占據了80%以上的市場
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