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真空泵,亟待國產(chǎn)突破的半導體設備核心零部件
2024-01-23  閱讀

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康沃真空網(wǎng)真空,亟待國產(chǎn)突破的半導體設備核心零部件

    一、什么是真空泵

    真空泵,是指利用機械、物理或化學(xué)方法,在某一封閉空間中改善、產(chǎn)生和維持真空環(huán)境的裝置,是真空設備的核心零組件。

    按照真空度和氣壓范圍來(lái)劃分,真空泵可分為低真空、中真空、高真空及超高真空四類(lèi),應用于不同的真空要求環(huán)境。

    真空泵,亟待國產(chǎn)突破的半導體設備核心零部件

    按照工作原理來(lái)劃分,真空泵可分為氣體傳輸泵和氣體捕集泵兩大類(lèi)。

    氣體傳輸泵是指,能使氣體不斷的吸入和排出,從而達到抽氣目的的一種真空泵,主要包括變容真空泵和動(dòng)量真空泵兩類(lèi):

    1)變容真空泵的工作原理是基于氣體的膨脹與壓縮,泵腔充滿(mǎn)氣體,其入口被周期性的隔離,然后將氣體輸送到出口,氣體在排出前一般被壓縮;

    2)動(dòng)量真空泵的工作原理是基于氣體粘滯效應和擴散效應產(chǎn)生的曳力以及分子牽引力,將動(dòng)量傳遞給氣體分子,使氣體由入口不斷地輸送到出口。

    氣體捕集泵是基于物理和化學(xué)吸附原理,氣體分子被吸附或冷凝而保留在泵內表面上的一種真空泵,主要包括吸附泵、吸氣劑泵、吸氣劑離子泵、低溫泵等類(lèi)型。

真空泵,亟待國產(chǎn)突破的半導體設備核心零部件    

    二、產(chǎn)品分類(lèi):真空泵品類(lèi)多樣,且技術(shù)路徑差距大

    泛半導體領(lǐng)域真空泵產(chǎn)品主要有三大類(lèi):干泵、分子泵、低溫泵。

    1、干泵

    干泵是指通過(guò)電機帶動(dòng)轉子,將氣體由一個(gè)排放口排出,以實(shí)現抽氣功能的一種真空泵,其主要包括爪式真空泵、渦旋式真空泵、羅茨式真空泵螺桿式真空泵。主要應用在集成電路、光伏產(chǎn)業(yè)、平板顯示和LED等領(lǐng)域中,市場(chǎng)規模最大,約占半導體真空泵的60%-70%。

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    2、分子泵

    分子泵是指利用高速旋轉的轉子,把動(dòng)量傳輸給氣體分子,使之獲得定向速度,從而被壓縮至排氣口,后被前級抽走的一種真空泵,主要包括渦輪分子泵和磁懸浮分子泵。其中渦輪分子泵主要應用在工業(yè)領(lǐng)域,而磁懸浮分子泵則在半導體領(lǐng)域的規模較大,也可用于光伏產(chǎn)業(yè)和面板等領(lǐng)域,分子泵約占半導體真空泵的市場(chǎng)規模的20%-30%。

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    3、低溫泵

    低溫泵是指利用低溫表面冷凝、吸附氣體而達到抽氣目的的一種真空泵,低溫泵內設有由液氦或制冷機冷卻到極低溫度的冷板。它使氣體凝結,并保持凝結物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力,從而達到抽氣作用,獲得超真空,但由于是存儲型泵,必須定期釋放和再生,因此市場(chǎng)規模僅約占半導體真空泵的10%。

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    低溫泵結構圖

    三、市場(chǎng)規模:受益于半導體國產(chǎn)化+光伏高景氣,中國真空泵市場(chǎng)規模近百億元

    真空泵下游主要為泛半導體領(lǐng)域,包括集成電路、光伏、LED、平板顯示、鋰電池等,在2019年時(shí),泛半導體領(lǐng)域占比約46%,且隨著(zhù)半導體國產(chǎn)化的進(jìn)行和光伏行業(yè)景氣向上,預計市場(chǎng)規模占比將持續上升,因此本文主要估算半導體和光伏領(lǐng)域真空泵市場(chǎng)規模。

     真空泵,亟待國產(chǎn)突破的半導體設備核心零部件

    1、半導體真空泵:核心零部件國產(chǎn)化加速,成長(cháng)空間穩步提升

    真空泵通常用于半導體單晶拉晶、刻蝕、薄膜沉積、離子注入等工藝流程。

     真空泵,亟待國產(chǎn)突破的半導體設備核心零部件

    我們測算,2022-2025年,中國大陸半導體真空泵市場(chǎng)規模45/51/58/67億元。核心假設如下:

    (1)根據SEMI數據,2021-2025年,全球晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能將從約916萬(wàn)片提升至約1226萬(wàn)片(12寸等效),帶來(lái)真空泵的新增和替換需求。其中,中國大陸12寸晶圓廠(chǎng)全球產(chǎn)能占比將從19%提升至23%,8寸晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能提升66%。

    (2)根據中科儀招股書(shū),12寸晶圓產(chǎn)線(xiàn)每3.5萬(wàn)片/產(chǎn)能需要2000臺真空泵,存量真空泵每年更換約20%,真空泵單價(jià)約10萬(wàn)元。

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    2、光伏真空泵:電池片迭代持續推進(jìn),光伏設備零部件需求旺盛

    真空泵為光伏拉晶、光伏電池片設備的核心零部件之一,主要應用于拉晶和電池片環(huán)節。

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    我們測算,2022-2025年,中國大陸光伏真空泵市場(chǎng)規模11.9/13.2/14.5/15.8億元。核心假設:

    (1)我們以CPIA預計2022-2025全球光伏裝機容量為估算條件,進(jìn)行保守估算;

    (2)考慮光伏產(chǎn)線(xiàn)3年全部更新,存量產(chǎn)能每年更新1/3,假設產(chǎn)能利用率為80%,當年存量產(chǎn)能按上一年全球新增裝機量/80%估算;

    (3)單晶拉晶環(huán)節真空泵價(jià)格7萬(wàn)元/臺,單GW需求100臺,電池片環(huán)節真空泵價(jià)格8-10萬(wàn)元/臺,假設9萬(wàn)元/臺,單GW需求60臺。

     真空泵,亟待國產(chǎn)突破的半導體設備核心零部件

    綜上,2022年,中國半導體和光伏領(lǐng)域真空泵測算市場(chǎng)規模為56.9億元,此外,我們通過(guò)查找海關(guān)數據,發(fā)現2022年,真空泵進(jìn)口額度為72億元,因此估算真空泵市場(chǎng)近百億元。

    四、競爭格局:光伏領(lǐng)域已實(shí)現國產(chǎn)化,半導體仍由國外廠(chǎng)商主導

    目前光伏領(lǐng)域已實(shí)現國產(chǎn)化,半導體仍由國外廠(chǎng)商主導。海外廠(chǎng)商主要包括Atlas(收購了英國Edwards,全球龍頭)、PfeifferVacuum(德國)、Ebara(日本)、Kashiyama(日本)等,而國內廠(chǎng)商:1)干泵在半導體領(lǐng)域國產(chǎn)化率6%,僅有漢鐘精機和中科儀分別占有1%和5%的市場(chǎng)規模;2)分子泵國產(chǎn)化率約1%;3)低溫泵國產(chǎn)化率也非常低。

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