核心观点 - 半导体设备与材料行业已从国产情怀步入硬核分化时代 投资需要深度认知与冷静解剖而非激情 [3][56] - 国产替代是地缘政治压力倒逼出的生存空间 其节奏呈阶梯式跳跃 外部制裁升级对国内厂商是暴力催熟 [10][45][59] - 行业最大机会在成熟制程的制造扩张 而非先进制程的军备竞赛 中国优势区和主战场在成熟制程 [9][41][58] - 能存活的企业必须是攻守兼备的双栖物种 进攻靠新技术研发能力 防守靠旧产品迭代能力 [6][57] - 投资设备和材料是投资数字世界的底层基础设施 具备最强确定性和持续性 [13] 企业能力维度 - 企业需具备攻守兼备的双栖能力 进攻靠新技术研发抢夺高技术高利润环节 防守靠旧产品迭代降本增效黏住客户形成稳定现金流 [6] - 一切需归结到盈利的持续兑现 这是检验故事的终极试金石 [7] - 评估设备公司需剖析供应链自主度 这决定成本结构 产能稳定性和长期毛利率 [17] - 研发投入暴增 2024年设备板块研发费用超100亿 增速42.5% 高研发投入是未来高份额和高利润的前提 [47] 下游需求维度 - 下游需求分裂为两条赛道 先进制程(≤28nm)是科技军备竞赛 驱动为摩尔定律 特点是指数级增长 工序步骤 设备复杂度 投资金额呈指数上升 但中国玩家短期难贡献利润 [8] - 成熟制程(>28nm)是制造业扩张 驱动为电动车 IoT 工业控制的海量芯片需求 特点是线性增长 市场空间巨大且稳定 是中国最肥沃最现实的主粮仓 [9] - 数据中心/服务器是未来5年增长最快驱动力 CAGR 18% 智能手机/消费电子进入成熟低速增长期 投资需更关注云端计算和AI相关芯片及设备材料 [39] - 晶圆需求结构性机会 先进逻辑(≤28nm)增速最快 代表技术升级方向 成熟逻辑(>28nm)增量最大 代表产能扩张规模 中国优势区在此 存储(DRAM/NAND)增长稳健但波动大 [40][41][42] 国产替代维度 - 国产替代是地缘政治压力倒逼出的生存空间 节奏呈阶梯式跳跃 每次外部制裁升级都打开新替代窗口 [10] - 需判断环节替代紧迫性 迫在眉睫不得不做(光刻 EDA 设备零部件)逻辑是确定性 水到渠成锦上添花(已突破刻蚀 清洗)逻辑是成长性 [10] - 制裁不断加码且精准化 从针对个别公司扩展到先进制程 特定技术 关键设备再到组建联盟 围堵是系统性长期性 国产替代不是可选题而是生存题 [45] - 国产化率现状 已突破领域(国产化率>20%)包括清洗设备 CMP 刻蚀 进入规模化放量和利润兑现阶段 正在突破领域(国产化率5%-20%)包括薄膜沉积 热处理 处于客户验证和产能爬升阶段 未来2-3年业绩弹性最大 亟待突破领域(国产化率<5%或几乎为0)包括光刻机 量测/检测 涂胶显影 是最难啃骨头也是最大潜在机会 [47] 设备层次与市场 - 设备国产化挑战分层 整机集成(如刻蚀机 薄膜设备)已有突破 但核心子系统(软件 算法 控制单元)和关键零部件(射频电源 真空泵 超高精度阀 陶瓷件)仍被卡脖子 [16] - 真正投资机会嵌套 整机厂壮大必然培育国产供应链 下一个中微公司可能藏在能做顶级射频电源或特种陶瓷件的隐形冠军里 [16] - 单条产线投资飙升 每5万片晶圆产能设备投资从28nm的30亿美元飙升至3nm的160亿美元 解释为何中国聚焦成熟制程扩产是务实且市场巨大的战略 [33] - 全球设备市场由应用材料(AMAT) 阿斯麦(ASML) 泛林(LAM)等美欧巨头垄断 CR3超过50% 国产替代空间巨大但挑战巨大 是虎口夺食 每抢下1%份额都是巨大收入增量 [33] - 国产厂商崭露头角 北方华创 中微公司等出现在全球格局图中 份额还很小(1-3%) 但实现从0到1突破 未来增长空间巨大 [34] - 中国市场增速持续高于全球 表明中国半导体产业扩张强度和自主化决心 不受全球行业周期波动太大影响 是由内部需求(产能扩张)和政策驱动的独立β [36] 材料领域 - 材料是多元化与专用性 多而不通 光刻胶和硅片技术know-how天差地别 很难产生平台型巨头 只会诞生单项冠军 投资需更深专业功底对每个细分领域独立评估 [17] - 市场大自供低 道尽材料现状与机会 中国是全球最大材料市场 但产值与市场份额严重不匹配 [53] - 认证壁垒极高 材料纯度 稳定性 一致性要求变态高 认证周期2-5年 一旦认证通过不会轻易更换 客户粘性极强 [50] - 国产化率更低 除个别品种(如CMP抛光液 靶材)外 硅片(尤其是12英寸) 高端光刻胶 电子特气(多种) 抛光垫等高度依赖进口 材料替代比设备更难 是化学配方 工艺经验和质量管理的长期积累 [50] - 制造材料(429亿美金)技术壁垒更高价值更大 是国产化重点和难点 [54] 技术趋势与成本 - 半导体制造复杂昂贵高壁垒 前道工艺占设备投资80% 光刻 刻蚀 薄膜沉积是三大核心主设备 检测设备贯穿全过程是保证良率的眼睛 价值重要性急剧提升 [20] - 后道封装测试技术含量和设备价值不断提升 先进封装(如2.5D/3D Chiplet)成为超越摩尔定律关键 不再是低端劳动密集型产业 [20] - 晶圆厂更换设备供应商谨慎 认证周期长风险高 一旦国产设备通过验证就形成极强客户粘性 护城河极深 [20] - 从2D到3D 存储芯片从2D NAND转向3D NAND 逻辑芯片从平面晶体管转向FinFET再转向GAA 本质在Z轴(垂直方向)做文章 因平面缩放趋近极限 [25] - 技术路线转变是后来者最大机会 在旧路线追赶巨头很难 但在新方向(如GAA架构所需新设备 新材料)差距相对较小 提供换道超车可能性 [26] - 摩尔定律放缓但成本定律仍在生效 为提升性能降低功耗 采用新技术(如EUV 3D集成)代价是资本开支急剧攀升 2021-2024年晶圆设备开支占半导体销售额比例持续攀升至16-18% [28] - 制造步骤暴增 从90nm到5nm步骤增加数倍 需要更多设备 更多材料 良率管理难度指数级上升 检测/量测设备价值量占比持续提升 是巨大常被忽视赛道 [29][30][31] 国内外竞争格局 - 国内外玩家同台竞技 每个细分赛道有巨人(AMAT LAM TEL)和正在挑战巨人的中国队长(中微 北方华创 拓荆 盛美等) 投资能在中国市场逐步取代海外巨头的企业 [17]

台积电发展历程 - 公司成立于1986年，张忠谋担任董事长，启动资金4800万美元，其中行政院发展基金占48.3%，飞利浦占27.5%[4] - 1988年完成两轮融资，总额2.82亿美元，1987年开始生产，最初采用工研院的2微米和3.5微米技术[4] - 1994年上市时已发展到0.6微米三金属逻辑工艺，1990-1994年间晶圆出货量达250万片，销售额从22亿新台币增长至193亿新台币[7] 技术演进 - 1995年引入钨塞改善平坦化工艺，1997年采用CMP技术并推出0.35微米工艺[11][13] - 1998年推出0.25微米工艺，采用氟硅酸盐玻璃作为低k介电材料，营收达新台币500亿元[14] - 2000年180纳米工艺采用FSG电介质，销售额较1999年增长127%，1992-2000年CAGR达50%[19][21] - 2004年推出90纳米工艺，首次在300毫米晶圆上全面量产，被30多家客户采用[37] - 2010年宣布28纳米工艺采用后栅极HKMG技术，提供高性能、低功耗等多个版本[64][67] 产能扩张 - 2006年第四季度300毫米晶圆总产能达27.1万片，被IC Insights列为全球第四大IC厂商[46][49] - 2009年晶圆出货量达770万片8英寸当量，年产能提升至1000万片，营收从730亿新台币增长至2960亿新台币[61] - 2011年Fab 12和Fab 14月产能超27万片，Fab 15建成后将增加10万片以上月产能[80] 行业地位 - 2006年成为全球最大晶圆代工厂商，销售额比第二大厂商高出2.5倍以上[46] - 2009年拥有超过400家客户，全年生产7000多种产品[61] - 2014年20纳米产品量产，第四季度28纳米工艺占营收42%[83]

DRAM技术基础与演进 - DRAM作为主存储器依赖1T-1C位单元结构，通过电容器存储电荷、晶体管控制访问，排列成字线和位线阵列实现数据读写[1] - 当前DRAM芯片进入10nm级技术节点，单元阵列半间距范围从19nm缩小至10nm，AI驱动需求正推动研发向10nm后时代迈进[2] - 技术演进需要高纵横比柱状电容器、垂直栅极晶体管架构以及单元设计从6F²向4F²过渡等创新[2] DRAM外围电路架构 - DRAM芯片功能实现需外围晶体管支持，包括常规逻辑晶体管、感测放大器和行解码器三类，分别承担地址译码、电荷差异放大和高压传递功能[3][5] - 外围晶体管传统上与存储器阵列并排制造，但未来可能采用类似3D NAND的晶圆键合方案，将外围电路与存储器阵列分置不同晶圆[5][6] - 外围设备需跟上存储器阵列缩微步伐，在面积缩减和性能提升方面持续演进[5] 外围晶体管技术平台要求 - 三类外围晶体管各有特殊要求：逻辑晶体管需高导通电流/低关断电流；感测放大器需低阈值电压和高一致性；行解码器需厚栅极氧化层承受约3V偏压[7] - 所有外围晶体管必须承受550°C-600°C的DRAM存储器退火温度，且因成本考量需采用比逻辑工艺更简单的解决方案[9] - 行业倾向为不同外围晶体管采用单一技术平台，同时满足低漏电和低功耗要求，特别是移动应用场景[9] 高k/金属栅极技术演进 - 2018年前DRAM外围晶体管采用多晶硅/二氧化硅栅极，为维持成本趋势线技术不如高性能逻辑先进[10] - 自2007年起imec与合作伙伴开发DRAM兼容高k/金属栅极晶体管，目前几乎所有内置DRAM设备均采用该技术[11] - imec提出先栅极和后栅极两种集成方案，先栅极在退火前沉积金属栅极，通过掺杂调整阈值电压；后栅极采用替代金属栅极流程提高热稳定性[12][14] 源极/漏极与接触优化 - 源极/漏极结需维持超浅掺杂梯度，imec通过预非晶化注入和结共注入解决退火过程中的掺杂扩散问题[15] - 针对接触电阻挑战，imec开发热稳定NiPt硅化物模块，通过额外注入和退火步骤稳定硅化物界面[16] - 2024年imec引入铌基接触金属替代传统钛材料，在后栅极FinFET平台实现创纪录低接触电阻和更高导通电流[25] FinFET外围技术突破 - imec开发热稳定FinFET外围平台，相比平面结构具有更优的导通/关断电流比、短沟道控制和驱动电流，高层鳍片可减少阈值电压失配[17] - 2021年imec首次实验演示先栅极FinFET集成流程，使用Vth移位器材料调整功函数，退火后仍保持性能指标，并开发高达80纳米高鳍片工艺[18] - 2022年提出后栅极FinFET工艺流程，2024年展示采用钼基功函数金属的pMOS器件，阈值电压达0.12V，相同硅面积下导通电流比平面结构高三倍[20][22][23] 未来技术发展方向 - 长远可能采用颠覆性方案，如将外围电路与存储器阵列分置不同晶圆键合，降低热稳定性要求[6][27] - 持续创新聚焦材料、模块和集成方案，平衡制造复杂性与性能水平，推动DRAM微缩之路延续[11][27]