A. 半导体零部件之阀门行业研究:国产替代方兴未艾
(报告出品方/作者:兴业证券,李双亮、王佩麟)
1、真空阀:真空系统核心零部件,瑞士 VAT 主导市场
1.1、真空阀:真空系统核心零部件,主要起隔离/控制/传输作用
真空阀指的是用在真空系统中的阀门,其作用通常为隔离真空区域(如工艺腔室) 或控制气体进出量。真空阀在半导体设备中普遍应用,贯穿半导体制造过程始终。
从类型划分,真空阀包括隔离阀、控制阀(调节阀)、传输阀、泄压阀/排气阀、气体计量阀、止回阀等。在半导体设备的真空系统中,隔离阀、控制阀、传输阀 应用较多。
具体而言,隔离阀用于隔绝/接通作用,如连接真空泵,控制气体进入真空泵系统; 控制阀主要控制气体流量和压力;传输阀用于晶圆在腔体之间的传输。
隔离阀常见类型有角阀和闸阀。闸阀通过闸板的升降实现隔绝/接通,通常用于腔体 和真空泵之间;角阀用于排气管路和抽气系统连接,适用于真空系统中的排气管路 和抽气系统。
控制阀主要用于真空腔体和分子泵之间,包括摆阀(钟摆阀)、蝶阀等。摆阀通过旋转运动控制隔离和流量调节,蝶阀的阀瓣围绕轴线旋转,实现快速精确的调节。
传输阀是长方形截面的阀门,用于连接真空腔室,实现晶圆在不同腔室之间的传输。
1.2、真空阀要求严苛,瑞士 VAT 主导市场
真空阀要求在密封性、流量控制、颗粒产生、振动、稳定性等方面表现优异,尤其是 在半导体制造这种对工艺环境有极高要求的领域。瑞士 VAT 公司在全球半导体真空阀市场中占据约 75%的份额,2022 年实现收入 11.45 亿瑞士法郎,其中阀门产品收入 9.33 亿瑞士法郎。
全球半导体真空阀市场规模约 10 亿美元,而泛半导体真空阀市场规模则达 12.7 亿 美元。市场格局集中,除了瑞士 VAT 之外,MKS、VTEX、CKD、SMC、Ulvac 等 厂商也占据一定市场份额。
1.3、国际龙头梳理
1.3.1、瑞士 VAT 公司
瑞士 VAT 公司作为全球真空阀龙头,2022 年实现收入 11.45 亿瑞士法郎,阀门产 品收入 9.33 亿瑞士法郎,服务收入 2.13 亿瑞士法郎。其中,半导体为最大下游应 用,收入为 7.17 亿瑞士法郎。
VAT 公司提供全面的隔离阀、控制阀、传输阀、快速关闭阀等产品,为各领域提供 最佳解决方案。其真空闸阀、角阀、蝶阀、摆阀等产品在行业标准中占据领先地位。
2、流体系统阀门:流体系统核心元件,美厂占据重要地位
2.1、半导体工艺设备供气和气路系统中广泛应用的关键元件
除在真空系统中应用广泛外,阀门也是半导体行业高纯流体系统的核心元件,主要 用于开关截止、流量调节和流向改变。在半导体制造工艺设备内部的气体管路系统 和供气系统中,需要大量高纯阀门参与控制。
供气系统将电子气体从气源送往工艺设备端,其中包括气柜(Gas Cabinets)、多 功能阀箱/阀盘(Valve Manifold Boxes/Panels)、二次配阀盘(Hookup)等环节,均 需使用阀门。
2.2、流体系统阀门要求更显严苛,美国厂商占据重要地位
流体系统对阀门有着极高要求,包括洁净度、材质纯度、抗腐蚀能力、快速吹扫无 泄露、流体控制精度等。例如,半导体工艺设备需要使用腐蚀性强的气体,管路和 阀门容易腐蚀,因此对材料和表面电化学处理有严格要求。
Gas Box 作为气路系统的核心部件,内部包含各种介质控制气路,需要可靠稳定的流体系统元件,高纯阀门需满足体积紧凑、满足 SEMI 标准的泄漏率和洁净度要求。 随着晶体管微缩和新材料引入,对阀门的性能提出了更高要求。
2.3、全球龙头厂商梳理
2.3.1、Swagelok
美国 Swagelok 公司提供流体系统产品、组装和服务,为油气、化工、半导体、清 洁能源等各个行业提供隔膜阀、波纹管阀、单向阀、调压阀、ALD 阀等产品。
针对半导体行业,Swagelok 产品覆盖阀门、调压阀、接头、软管、过滤器、焊接系 统等,尤其在超高纯阀门领域,Swagelok 提供多种型号,为半导体流体系统提供全面高质量解决方案。
2.3.2、Fujikin
日本 Fujikin 公司提供阀门、接头、流体系统等产品,涵盖半导体、太空开发、氢 能利用、制药和食品、锂电池等多个领域。Fujikin 在半导体领域提供隔膜阀、单 向阀、波纹管阀等各种阀门。
3、国产替代紧迫性凸显,优质厂商有望突破放量
3.1、国产设备厂商成长空间巨大,零部件国产替代正当时
国内存储厂商和逻辑制程厂商在扩产,但受美国制裁影响,扩产速度受到限制。 随着本土晶圆厂快速扩产和外资晶圆厂在大陆投资放缓,设备市场规模主要由国 内晶圆厂采购形成。自主可控趋势下,设备整体国产化率有望显著提升,国产化 空间巨大。
3.2、半导体阀门国产替代方兴未艾,尤其流体阀门国产化空间极大
美国制裁加剧设备进口限制,零部件自主可控需求增强。国内晶圆厂产线中半导体阀门仍依赖海外厂商。其中,真空阀市场主要由瑞士 VAT 主导,流体阀市场主要由美国 Swagelok、美国 Parker Hannifin、日本 Fujikin 等厂商主导。流体阀门要求严苛,国产替代紧迫性尤为明显。国内已 有厂商如新莱应材、晶盛机电、九天真空等在真空阀领域具备国产替代基础,未来成长空间巨大。
3.3、优质国产厂商梳理
3.3.1、新莱应材
新莱应材是半导体真空和气体系统国产化率较低、竞争格局较好的行业领先厂商, 产品包括真空法兰、管件、阀、腔体等,以及超高纯管道、隔膜阀、卸荷阀等气 体产品。公司与海内外设备龙头以及知名 fab 厂有良好合作关系,预计将是细分 领域国产替代的排头兵。
3.3.2、晶盛机电
晶盛机电提供光伏和半导体设备,延伸至蓝宝石材料、碳化硅材料及关键零部件, 包括金刚线、石英坩埚、精密零部件等。在阀门产品方面,公司与日本 Primet 合 作,实现隔膜阀量产,用于半导体和光伏设备。
3.3.3、九天真空
九天真空提供真空阀、薄膜规等产品,广泛应用于战略支柱行业。公司拥有齐全的 真空产品线,包括插板阀、翻板阀、调节阀等,为客户提供全面的真空技术解决方案。