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                      真空泵分類應用、全球市場競爭格局及國產化進程全分析
                      標簽: 真空泵
                      2022-10-10  閱讀

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                        【康沃真空網真空技術是建立低于大氣壓力的物理環境,以及在此環境中進行工藝制作、物理測量和科學試驗等所需的技術。真空技術主要包括真空獲得、真空測量、真空檢漏和真空應用四個方面。真空獲得設備,即獲得、改善和(或)維持真空環境的裝置,主要指真空,是真空技術中最關鍵的設備種類。

                        1、真空泵分類及作用機理

                        按照工作原理的不同,真空泵分為氣體傳輸泵和氣體捕集泵兩大類。

                        氣體傳輸泵可以被進一步分為變容真空泵和動量真空泵兩類。變容真空泵是利用泵腔容積的周期變化來完成吸氣和排氣的裝置,氣體在排出前被壓縮??煞譃橥鶑褪胶托D式兩種。動量真空泵是通過高速旋轉的葉片或射流,把動量傳輸給氣體或者氣體分子,使氣體連續不斷的從入口傳輸到出口的真空泵。

                        氣體捕集泵是使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、升華(蒸發)泵、吸氣劑離子泵、低溫泵等類型。

                      表1:氣體傳輸泵的分類及應用

                      真空泵分類應用、全球市場競爭格局及國產化進程全分析

                      圖源:中科儀招股說明書

                        2、真空泵市場

                        根據國際真空技術統計工作組( International Statisticsfor Vacuum Technology,后文簡稱ISVT)的分類,將真空行業分為8個類別,包括粗真空、工藝真空、工業真空、半導體工藝真空、半導體外薄膜沉積、太陽能、儀器制造以及科學研究。

                      圖1:ISVT根據真空度的不同要求和應用領域將真空行業分為8個類別

                      真空泵分類應用、全球市場競爭格局及國產化進程全分析

                      圖源:ISVT,  廣發證券

                        2019年真空泵市場規模為45.4億歐元,其中半導體需求占比達到37%左右,半導體相關真空市場需求約17.3億歐元(約135億人民幣)。

                      圖2:2019年全球真空市場構成(按市場規模)

                      真空泵分類應用、全球市場競爭格局及國產化進程全分析

                      圖源:ISVT,  廣發證券

                        半導體工業是真空泵非常重要的應用領域,是當前主要的增長動力。目前真空泵已經廣泛應用在半導體制造的多個工藝環節中, 包括刻蝕、 鍍膜、 擴散等等。為了將制造過程控制在更小的尺寸上,越來越需要以更高的精度和均勻性執行更多的半導體制造過程步驟。為了實現這一點,半導體工藝必須在極度受控的真空環境中運行。隨著功能和電路尺寸的減小,半導體制造中的工藝步驟數量將繼續增加,從而導致真空設備需求的增加。此外,小型化還需要新的制造技術,如多模和EUV光刻技術,這將進一步推動半導體制造商采用真空系統。

                        半導體制造中主要應用的真空泵類型包括干式真空泵以及渦輪分子泵。較早時,油式真空泵是半導體行業中常用的真空泵種類,目前干泵成為了半導體行業最主要的真空泵類型。與基于液體的水環泵、油封泵和蒸汽噴射系統相比,干泵設備除了能提高速度、工藝可重復性、靈活性和生產率之外,還能夠顯著節省運營成本、維護成本和安裝空間。干泵設備的關鍵優勢,不使用水或油來進行真空階段的密封或者潤滑,因為設備的運行成本非常經濟,可讓用戶優化真空工藝。另外,干泵消除了工藝過程污染油或油搭載進入尾氣處理系統的風險,他們不會產生廢物、或者污染寶貴的溶劑、產品或環境。

                        光伏行業的快速發展也是推動真空泵需求快速增長的推動力。太陽能電池的若干生產過程與半導體類似,包括拉晶、鍍膜等,也會用到干式真空泵。干式真空泵可用于光伏產業鏈中硅片的拉晶環節、電池片的鈍化鍍膜環節( PECVD/ALD等設備)、組件的層壓環節等。

                        3、全球競爭格局及國產化進程

                        全球真空領域的主要公司有Edwards(英國,被Atlas收購)、 Pfeiffer Vacuum(普發,德國)、 Ebara(荏原,日本)、 Kashiyama(堅山工業,日本)等,其中Atlas、Pfeiffer、 Ebara均為上市公司,這幾家龍頭公司均為成立多年的百年企業,在激烈的行業競爭中脫穎而出,技術實力雄厚。國內主要企業包括漢鐘精機、中科儀、中科科儀等。

                        01  Atlas(阿特拉斯·科普柯,瑞典)成立于1873年,以鐵路設備起家,后陸續切入氣動工具、壓縮機、船用發動機、柴油機等,經過不斷的兼并與剝離,目前集團有4塊業務,分別是真空業務、壓縮技術、工業技術、動力技術。

                        真空業務( Vacuum Technique)提供真空產品、排氣管理系統、閥門以及其他相關產品,具體產品包括:( 1)油封旋片真空泵;( 2)干式真空泵;( 3)渦輪分子泵;( 4)液環真空泵;( 5)減排和綜合系統;( 6)低溫泵等;可用于半導體、平板顯示、 LED、太陽能、光學涂層、科學研究等行業;除去設備之外,這部分還包括減排系統、設備監控、現場服務、備件、潤滑油等。2021年Atlas收入約1109億瑞典克朗(約716億元),其中真空部門收入約292億瑞典克朗(約190億元),占比26.3%,真空部門近三年的營業利潤率介于22%~25%之間。

                      圖1:2021年Altas真空部門收入構成

                      真空泵分類應用、全球市場競爭格局及國產化進程全分析

                      圖源:Atlas年報

                        Atlas的真空部門收入構成有3個維度可進行拆分:

                        從應用領域來看,電子行業收入占比達到70%,通用制造業和加工工業分別占比10%、 18%。從區域來看,以來自亞洲和大洋洲的收入為主,占比達到65%,其次為北美( 21%),歐洲( 13%),非洲/中東地區( 1%)。真空部門的總收入中,設備本身占比為76%,同時相關的服務占比為24%。

                        Atlas在真空領域進行布局,持續收購公司。繼2014年收購Edwards, Atlas于2016年收購了另一家真空技術領域的領導者德國leybold(萊寶),并于2017年單獨設立真空技術部門, 2019年7月Atlas收購了Brooks(布魯克斯)的低溫業務,此次收購包括低溫泵運營公司、以及Brooks在愛發科低溫真空( Ulvac Cryogenics)有限公司50%的股份,進一步增強了其真空業務的全球競爭力。

                        02  Pfeiffer Vacuum于1890年成立,以電燈泡的真空設備起家, 1951年開發了用于核工業的真空泵,從此公司真空泵業務開始向多領域擴張, 1958年公司發明并推出分子泵, 1985年發明分流渦輪分子泵,2010年兼并了阿爾卡特朗訊的真空技術部門“adixen”, 2019 年10月公司在我國江蘇無錫建廠,為真空領域的領先企業。

                        03  Ebara成立于1912年,目前旗下有3塊業務,分別是:( 1)流體機械及系統,主要包括泵、壓縮機、渦輪機、鼓風機等,主要用于石油、天然氣、液化天然氣等;( 2)環境工程,包括市政垃圾焚燒廠、工業垃圾焚燒廠、水處理廠等;( 3)精密器械,包括干式真空泵、 CMP(化學機械拋光)設備、電鍍設備及排氣處理設備,主要用于半導體、平板顯示、 LED和太陽能電池等領域。

                        04  漢鐘精機:主要產品有螺桿式制冷壓縮機和螺桿式空氣壓縮機,經過多年的發展,已成為中國大陸頗有實力的壓縮機生產廠家。2021年總收入為29.8億元,真空產品的收入為10.4億元。根據公司投資者關系活動記錄表,真空產品目前用于光伏和半導體行業,其中光伏行業主要在拉晶和電池片環節,拉晶環節占比較多,其次是電池片環節。在半導體行業,公司與國內部分機臺商、晶圓廠都已有合作,目前有一定的小批量出貨。光伏主要客戶有晶盛、捷佳、高景、晶科、晶澳等,半導體客戶有聯電、力積電、華虹、芯恩、和艦等。 

                        05  中國科學院沈陽科學儀器股份有限公司(中科儀)是真空儀器設備制造企業,主要業務包括真空科研設備、 LED高端裝備設備(包括PECVD、晶體生長爐等)、真空干泵及技術服務。根據公司招股說明書,公司在干式真空泵領域具有近20年的產品研發和生產經驗,承擔了“國家中長期科學和技術發展規劃綱要( 2006-2020)”、“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”( “02專項”)、 “高檔數控機床與基礎制造裝備”( “04專項”)等國家科技重大專項,公司的干式真空泵產品已在中芯國際、長江存儲、上海華力、北方華創等集成電路制造企業及集成電路裝備制造企業通過工藝驗證并批量應用,在光伏領域,公司干式真空泵產品已被隆基股份、晶盛機電等龍頭企業大批量采購使用。

                        06  北京中科科儀股份有限公司(中科科儀),前身為中國科學院北京科學儀器研制中心(原中國科學院科學儀器廠),是中國科學院首家事業單位整體轉改制企業。公司主要真空泵產品是分子泵及旋片泵,與一般的干式泵不同,分子泵主要應用于高真空和超高真空度范圍,干式泵主要應用于低真空度范圍。干式真空泵在大氣壓強下獨立使用實現低真空,而分子泵的正常工作需要一定的啟動壓強,其無法在大氣壓強下直接工作,分子泵的正常工作要求連接干式真空泵等低真空泵種作為前級預抽真空泵使用,分子泵作為二級泵使用。

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