【康沃真空網(wǎng)】真空泵，亟待國產(chǎn)突破的半導(dǎo)體設(shè)備核心零部件
一、什么是真空泵
真空泵，是指利用機(jī)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(shè)備的核心零組件。
按照真空度和氣壓范圍來劃分，真空泵可分為低真空、中真空、高真空及超高真空四類，應(yīng)用于不同的真空要求環(huán)境。
按照工作原理來劃分，真空泵可分為氣體傳輸泵和氣體捕集泵兩大類。
氣體傳輸泵是指，能使氣體不斷的吸入和排出，從而達(dá)到抽氣目的的一種真空泵，主要包括變?nèi)菡婵毡煤蛣?dòng)量真空泵兩類：
1）變?nèi)菡婵毡玫墓ぷ髟硎腔跉怏w的膨脹與壓縮，泵腔充滿氣體，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(yīng)和擴(kuò)散效應(yīng)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(nèi)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、低溫泵等類型。
二、產(chǎn)品分類：真空泵品類多樣，且技術(shù)路徑差距大
泛半導(dǎo)體領(lǐng)域真空泵產(chǎn)品主要有三大類：干泵、分子泵、低溫泵。
1、干泵
干泵是指通過電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子，將氣體由一個(gè)排放口排出，以實(shí)現(xiàn)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、羅茨式真空泵和螺桿式真空泵。主要應(yīng)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(guī)模最大，約占半導(dǎo)體真空泵的60%-70%。
2、分子泵
分子泵是指利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)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(jí)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(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，而磁懸浮分子泵則在半導(dǎo)體領(lǐng)域的規(guī)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(dǎo)體真空泵的市場(chǎng)規(guī)模的20%-30%。
3、低溫泵
低溫泵是指利用低溫表面冷凝、吸附氣體而達(dá)到抽氣目的的一種真空泵，低溫泵內(nèi)設(shè)有由液氦或制冷機(jī)冷卻到極低溫度的冷板。它使氣體凝結(jié)，并保持凝結(jié)物的蒸汽壓力低于泵的極限壓力，從而達(dá)到抽氣作用，獲得超真空，但由于是存儲(chǔ)型泵，必須定期釋放和再生，因此市場(chǎng)規(guī)模僅約占半導(dǎo)體真空泵的10%。
低溫泵結(jié)構(gòu)圖
三、市場(chǎng)規(guī)模：受益于半導(dǎo)體國產(chǎn)化+光伏高景氣，中國真空泵市場(chǎng)規(guī)模近百億元
真空泵下游主要為泛半導(dǎo)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(dǎo)體領(lǐng)域占比約46%，且隨著半導(dǎo)體國產(chǎn)化的進(jìn)行和光伏行業(yè)景氣向上，預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模占比將持續(xù)上升，因此本文主要估算半導(dǎo)體和光伏領(lǐng)域真空泵市場(chǎng)規(guī)模。
1、半導(dǎo)體真空泵：核心零部件國產(chǎn)化加速，成長空間穩(wěn)步提升
真空泵通常用于半導(dǎo)體單晶拉晶、刻蝕、薄膜沉積、離子注入等工藝流程。
我們測(cè)算，2022-2025年，中國大陸半導(dǎo)體真空泵市場(chǎng)規(guī)模45/51/58/67億元。核心假設(shè)如下：
（1）根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2021-2025年，全球晶圓廠產(chǎn)能將從約916萬片提升至約1226萬片（12寸等效），帶來真空泵的新增和替換需求。其中，中國大陸12寸晶圓廠全球產(chǎn)能占比將從19%提升至23%，8寸晶圓廠產(chǎn)能提升66%。
（2）根據(jù)中科儀招股書，12寸晶圓產(chǎn)線每3.5萬片/產(chǎn)能需要2000臺(tái)真空泵，存量真空泵每年更換約20%，真空泵單價(jià)約10萬元。
2、光伏真空泵：電池片迭代持續(xù)推進(jìn)，光伏設(shè)備零部件需求旺盛
真空泵為光伏拉晶、光伏電池片設(shè)備的核心零部件之一，主要應(yīng)用于拉晶和電池片環(huán)節(jié)。
我們測(cè)算，2022-2025年，中國大陸光伏真空泵市場(chǎng)規(guī)模11.9/13.2/14.5/15.8億元。核心假設(shè)：
（1）我們以CPIA預(yù)計(jì)2022-2025全球光伏裝機(jī)容量為估算條件，進(jìn)行保守估算；
（2）考慮光伏產(chǎn)線3年全部更新，存量產(chǎn)能每年更新1/3，假設(shè)產(chǎn)能利用率為80%，當(dāng)年存量產(chǎn)能按上一年全球新增裝機(jī)量/80%估算；
（3）單晶拉晶環(huán)節(jié)真空泵價(jià)格7萬元/臺(tái)，單GW需求100臺(tái)，電池片環(huán)節(jié)真空泵價(jià)格8-10萬元/臺(tái)，假設(shè)9萬元/臺(tái)，單GW需求60臺(tái)。
綜上，2022年，中國半導(dǎo)體和光伏領(lǐng)域真空泵測(cè)算市場(chǎng)規(guī)模為56.9億元，此外，我們通過查找海關(guān)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)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(jìng)爭(zhēng)格局：光伏領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，半導(dǎo)體仍由國外廠商主導(dǎo)
目前光伏領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，半導(dǎo)體仍由國外廠商主導(dǎo)。海外廠商主要包括Atlas（收購了英國Edwards，全球龍頭）、PfeifferVacuum（德國）、Ebara（日本）、Kashiyama（日本）等，而國內(nèi)廠商：1）干泵在半導(dǎo)體領(lǐng)域國產(chǎn)化率6%，僅有漢鐘精機(jī)和中科儀分別占有1%和5%的市場(chǎng)規(guī)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。
