2025年产业变迁，价值跃迁：聚焦半导体设备与材料投资机会

半导体设备行业科普

集成电路制造设备泛指用于加工、制造各类集成电路产品所需的专用设备， 属于集成电路产业链上游支撑环节。根据 Gartner 统计数据，集成电路制造设备 投资一般占集成电路制造领域资本性支出的 70%-80%，且随着工艺制程的提升， 设备投资占比也将相应提高——当集成电路制程达到 16 及 14 纳米时，设备投资 占比可达 85%。 按照工艺流程，集成电路制造设备通常可分为前道工艺设备（芯片制造）和 后道工艺设备（芯片封装测试）两大类。其中，前道芯片制造主要包括六大工艺 步骤，分别为：热处理（Thermal Process）、光刻（Photo-lithography）、刻蚀（Etch）、 离子注入（Ion Implant）、薄膜沉积（Deposition）、机械抛光（CMP），所对应的 专用设备主要包括快速热处理（RTP）/氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀/去胶设 备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。后道封装测试工序和相应 设备包括减薄、划片、测试、分选等。

根据 SEMI，2025 年全球原始设备制造商（OEM）的半导体制造设备总销售 额预计将达 1330 亿美元，同比增长 13.7%，创历史新高；2026、2027 年有望攀 升至 1450、1560 亿美元，增长主要由人工智能相关投资拉动，涵盖先进逻辑、 存储及先进封装技术。

下游结构看，用于 Foundry 和 Logic 应用的 WFE 销售额 2025 年预计同比 增 9.8%至 666 亿美元，先进节点投资保持韧性，预计 2026、2027 年再增 5.5% 和 6.9%，达 752 亿美元。芯片制造商持续为 AI 加速器、高性能计算及高端移动 处理器扩产，行业将迈向 2 nm 环绕栅（GAA）节点的大规模量产。存储相关资 本支出受 AI 部署带动 HBM 需求及技术迭代推动，2027 年前将大幅扩张。NAND 设备市场 2025 年预计增长 45.4%至 140 亿美元，受益于 3D NAND 堆叠技术进 步及主流产能扩张，预计 2026、2027 年再增 12.7%和 7.3%，分别达到 157 亿 美元和 169 亿美元。DRAM 设备 2025 年预计增长 15.4%至 225 亿美元，2026、 2027 年再增长 15.1%和 7.8%，存储厂商持续扩产 HBM 并升级更先进制程以满 足 AI 与数据中心需求。

中国大陆集成电路制造设备行业起步较晚，但随着半导体第三次产业转移、 国家对集成电路行业的高度重视以及国内企业多年的技术研发和积累，集成电路 制造设备市场近年迎来了高速增长。尽管中国大陆集成电路制造设备市场规模在 不断提升之中，但主要核心集成电路制造设备仍依赖于进口，国产化能力亟待提 升。在政策红利、全球贸易摩擦、社会资本涌入等内外部因素综合推动下，中国 大陆集成电路行业生态圈逐步优化，各类国产集成电路制造设备加速客户导入， 国内企业实力逐步增强。

行业增长逻辑及当前发展阶段

本质上来看，全球半导体行业是摩尔定律与终端应用创新相互促进下，台式 机—移动 PC—智能手机—AIoT/汽车/高性能计算的创新周期更迭的结果。反映到 半导体设备行业，从下游来看，则直接得益于逻辑（包括代工、IDM 厂等）、DRAM、 NAND 三大主线下游的变革与扩产。 研究全球半导体设备龙头发展路径，可以发现：1）全球成熟工艺扩产阶段， 半导体设备厂商完善自身产品布局，凭借行业高壁垒特性形成卡位优势，规模则 围绕终端“库存周期”呈现波动状态；2）逻辑芯片的扩产重点围绕“摩尔定律”， 先进制程给设备公司带来更陡峭的成长曲线；3）存储芯片的扩产重点围绕“价格 周期”，周期性强，波动相对更大；4）技术驱动周期更长，价格周期则相对更短。

技术驱动：微缩+3D 化，带来刻蚀/薄膜等关键工艺通胀

DRAM：AI 驱动进入 HBM 扩产周期，未来 3D DRAM 带隙带来更多设备需 求。DRAM 在进入 20nm 以下节点后，制程上的微缩相对放缓，头部存储厂商在 10nm+节点上，拓展 1x、1y、1z、1a（（1α）、1b（（1β）、1c（（1γ）、1d（（1δ） 等工艺节点。2013 年以来，全球头部半导体设备公司 DRAM 相关销售收入基本 遵循价格周期，同时伴随工艺制程迭代呈现阶梯式震荡上行趋势，2016-2021 年 两轮存储价格周期下，应用材料、泛林、东京电子 DRAM 相关收入从 11.1、13.1、 6.5 亿美元分别增长至 35.8、27.4、24.9 亿美元，五年复合年增速达 26%、16%、 31%。而 2022 年以来，随着生成式 AI、大模型训练的爆发，AI 芯片对高带宽内 存的需求激增，HBM 应用规模持续扩大，推动原厂持续加大扩产力度。

AI 应用对内存的带宽和功耗提出了极高要求，传统 HBM 虽通过 TSV 堆叠提 升了带宽，但仍存在功耗高、热管理困难的问题。3D DRAM 可以通过定制化堆叠 设计，将计算单元与存储单元垂直集成，缩短数据传输距离，从而大幅提高带宽 同时降低功耗。美光从 2019 年开始进行 3D DRAM 研究，主要聚焦无电容结构 （如 2T0C-DRAM）和材料优化；三星也在 2024 年推出基于 VCT 技术的 3D XDRAM 样品，并计划于 2025 年推出基于 4F2 架构的商用产品；海力士 2025 年 计划将 3D DRAM 层数提升至 10 层以上，目标 2027 年实现量产。3D DRAM 的 创新变革对设备端也将产生深远影响，3D DRAM 垂直堆叠、无电容结构等的技 术特征将推动设备需求从传统光刻向刻蚀、沉积、键合转移。泛林预计，从 1b 到 3D DRAM，刻蚀、薄膜沉积等关键设备开支密度将实现 1.7 倍增长。

3D NAND：128 层到 5xx，刻蚀/薄膜等关键设备开支密度预计实现 1.8 倍增 长。2013 年，三星首次量产 24 层 128Gb 的 3D NAND 产品 V-NAND，3D NAND 因能通过垂直堆叠存储单元大幅提升容量、降低单位成本，成为行业未来发展方 向，全球头部存储厂商进入 2D NAND 向 3D NAND 转型的关键期，驱动 2014- 2027 年 NAND 扩产大周期。3D NAND 的扩产和堆叠层数增加驱动刻蚀和沉积设 备价值量大幅提升。根据 Yole 测算，2019-2025 年，3D NAND 三大核心工艺设 备中，刻蚀设备市场规模约占 69%-73%，沉积设备则约占 23-24%。在 3D NAND 制造工艺中，刻蚀环节工艺难点主要在于高深宽比（HAR）刻蚀，而沉积环节工 艺难点则在于 ONON 堆栈沉积、硬掩模沉积以及字线填充。

目前 NAND 技术正从“容量扩张”向“性能与容量协同提升”转型，核心趋 势围绕高密度堆叠、新型存储架构、智能化优化展开，以应对 AI、大数据等新兴 应用对存储的极致需求。3D NAND 是当前 NAND 技术的主流方向，堆叠层数的 提升是提高存储密度的核心途径。2025 年，三星、SK 海力士等厂商已实现 400 层以上 3D NAND 的量产，而长江存储的 2xx 3D TLC NAND 也已商业化，位密 度突破 20Gb/mm²。未来，堆叠层数将继续向 500 层以上演进，但技术挑战也随 之加剧：高深宽比刻蚀、层间对准误差、通道电阻增大等问题成为制约因素。为 解决这些问题，厂商开始采用晶圆键合等技术，将外围电路与存储阵列分别在两 片晶圆上制造再键合，以提高有效密度和性能。泛林预计，从 128 层到 5xx，刻 蚀/薄膜等关键设备开支密度预计实现 1.8 倍增长。

逻辑/代工：从 5nm 到 CFET 架构，单片设备开支预计将增长 2 倍

传统平面晶体管（Planar FET）、FinFET（（式式场效应晶体管）至至 GAA 技 术，均依赖“平面微缩”提升密度，但随着制程向 1nm 及以下推进，平面布局的 N/PFET 间距限制（水平方向的物理边界）成为密度提升的致命瓶颈。CFET 通过垂 直堆叠 N 型（nFET）与 P 型（pFET）晶体管，将“水平间距”转化为“垂直间距”， 彻底打破了这一限制，其 3D 堆叠结构、高纵横比特征及异质材料集成的特性， 也对半导体设备的精度、兼容性、多功能性提出了前所未有的挑战。比如，CFET 多层堆叠结构要求各层图案的对准精度达到亚纳米级，以避免层间错位导致的性能退化，这使得高数值孔径（High NA）EUV 光刻成为制造 CFET 的必备设备； 因其高纵横比以及更高的精度要求，原子层刻蚀也成为核心设备。泛林预计，随 着逻辑代工技术从 5nm 向 CFET 过渡，单片晶圆设备开支也将实现近 2 倍增长。

（一）价格周期：周期上行，AI 驱动半导体需求再上新台阶

根据 WSTS 预测，在传统复苏以及 AI 等新技术创新驱动下，2025 年预计全 球半导体市场销售额将继续增长至 7722 亿美元，同比增速约为 22.5%；长期来 看，我们预计端侧 AI 将继续泛化普及，向手机、PC、可穿戴设备、智能家居、机 器人等多类终端渗透，催生新的智能应用场景，同步带动全球半导体芯片需求增 长。

分下游看，受益 AI 和高性能计算驱动，预计 2026 年全年半导体逻辑芯片市 场继续保持高增速达到 3909 亿美元，同比增长 32.1%；存储芯片同样受益 AI 驱 动，且供给侧产能紧张推动存储价格持续上涨，预计 2026 年全球存储芯片市场 规模将增长至 2948 亿美元，同比增长达 39.4%。

（二）国产替代：下游晶圆厂到上游设备，均存在极大国产替代 空间

1. 国产存储：两存全球市占不到 10%，IPO 募资加速产能扩充

长鑫存储：已完成 IPO 辅导验收，募资加速扩产充分利好上游设备材料 2025 年 7 月 7 日，证监会官网披露，长鑫科技集团股份有限公司正式开启 IPO 辅导备案；10 月 10 日，中国证监会网站信息显示，长鑫科技上市状态已更 新为“辅导验收”，辅导机构为中金公司和中信建投。长鑫存储成立于 2016 年，专 注于动态随机存取存储芯片(DRAM)的设计、研发、生产和销售，目前已推出多款 DRAM 商用产品并持续迭代，广泛应用于移动终端、电脑、务务器、虚拟现实、物联网等领域，是国内 DRAM 芯片龙头。但从全球视角来看，2025 年第三季度 全球 DRAM 市场仍由 SK 海力士、美光、三星寡头垄断，三家合计市占率超 90%， 长鑫存储市占率不到 6%。在此轮 AI 驱动的新一轮存储大周期背景下，我们认为， 依赖中国强大的终端市场，未来长鑫存储将非常有望凭借持续的产品迭代和中国 大陆的成本和规模优势，在全球 DRAM 市场中大展拳脚，实现市占率大幅提升， 比肩全球头部厂商。产品角度，2024 年长鑫存储推出新一代 16Gb DDR5 产品， 跳过 17nm（D1y）节点直接采用 16nm（D1z）节点，进一步缩小与海外厂商工 艺差距，同时布局 HBM 直面 AI 浪潮。根据 Trendforce 数据，2025 年底长鑫存 储产能预计将达到 30 万片/月，同比增长近 50%；IPO 募资将极大缓解其资金压 力，助力长鑫存储在高景气上行周期里加速产能扩张，追赶全球龙头。

长江存储：国内 NAND 芯片龙头，技术具备全球竞争力，完成股改有望推进 IPO

2025 年 9 月 25 日，长江存储控股完成股份改制，公司名称由“长江存储科 技控股有限责任公司”变更为“长江存储控股股份有限公司”；控股股东完成股改， 公司治理结构更为优化，为进一步 IPO 留下充分空间。长江存储成立于 2016 年， 是国内领先的 3D NAND 迪存制造商，采用自主创新的晶栈®Xtacking®架构，已 成功实现从 32 层到 232 层 3D NAND 的技术跨越，其 3D NAND 迪存晶圆及颗 粒，嵌入式存储芯片及固态硬盘等产品和解决方案，广泛应用于移动通信、务务 器及数据中心等领域。从全球视角看，2025 年第三季度，全球 NAND 市场仍由 三星、海力士、铠侠、美光、迪）等美日韩系厂商主导，长江存储市占率不到 8%， 份额仍非常低。而技术端，2025 年 2 月，韩国媒体 ZDNet Korea 独家报道称， 三星电子与长江存储签署了专利许可协议，将从长存获得 3D NAND（“合合键合” 专利，主要用于下一代（V10）迪存芯片开发上，长存独创的晶栈®Xtacking®架 构具备全球领先性。我们认为，其后续 IPO 将极大助力长江存储加码技术追赶和 产能扩产，加速其在全球市场获得一席之地。

2. 国产算力：需求爆发叠加流片受限，先进逻辑产能短缺严重

需求侧，年初 Deepseek 火爆出圈，国产算力体现出巨大的发展潜力。AI 算 力部署自 2023 年爆发至今已逾两年，ChatGPT 率先引爆海外算力建设；2025 年 初 Deepseek 爆火出圈，国产算力崭露头角。根据 IDC 数据，2025 年中国智能 算力规模预计为 1037.3EFLOPS，2028 年达到 2781.9EFLOPS，2025-2028 年 三年复合增速 38.9%；2025 年中国通用算力规模将为 85.8EFLOPS，到 2028 年 达到 140.1EFLOPS，2025-2028 年三年复合增速为 17.8%。字节跳动、百度、 阿里巴巴等大厂均开发并更新迭代了自有大模型，且性能极具竞争力，这也带来 了对海量算力的要求。需求推动下，端厂商纷纷加大资本开支，阿里巴巴表示未 来三年将投入超过 3800 亿元用于建设端和 AI 硬件基础设施，总额超过过去十年 总和；腾讯控股 2024 年资本开支投入为 768 亿元，预计 2025 年将继续增长。

3. 国产设备：2024 年半导体设备国产比例仅 16.8%，而三大美系设备 厂份额 40%，去美化仍有很大空间

根据 SEMI，2024 年中国大陆半导体设备市场销售规模约 496 亿美元，同比 增长 35%，占全球市场比重为 42%。从下游来看，存储厂商继续加大先进工艺扩 产力度，以求规模效应和抢占国际份额，二三线成熟逻辑产线随着需求复苏稳步 扩产，国产半导体设备份额持续提升。2024 年中国大陆 2024 年主要半导体设备 公司合计营收约 598 亿元，同比增长 44%，合计国产份额约 16.8%。海外厂商部 分，受美国出口管制影响，国内产线加大力度囤货海外关键工艺机台，以保障后 续扩产需求。2024 年全球 TOP5 半导体设备厂商中国大陆销售收入合计约 354.5 亿美元，合计国内市场份额约 72%；应用材料、泛林、科磊三大美系设备厂中国 大陆地区收入规模合计约 198 亿美元，占国内市场比例约 40%，去美化仍有很大 空间。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）