半導(dǎo)體設(shè)備是支撐電子行業(yè)發(fā)展的基石，也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)市場空間最廣闊，戰(zhàn)略價(jià)值最重要的一環(huán)。從整體來看，中國大陸的半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)，同全球半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)一樣，享受著本土晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)，地方規(guī)劃重點(diǎn)扶持的政策福利。從國內(nèi)市場而言，供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)合理化和地緣政治的需求，帶來了國內(nèi)設(shè)備市場國產(chǎn)替代的動(dòng)能。因此，國產(chǎn)設(shè)備商享有晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)+國產(chǎn)化提速的雙重增速。

根據(jù)SEMI2022年7月中旬發(fā)布的報(bào)告預(yù)測，半導(dǎo)體制造設(shè)備全球總銷售額預(yù)計(jì)將在2022年再次突破記錄達(dá)到1175億美元，比2021的1025億美元增長14.7%，并預(yù)計(jì)在2023年增至1208億美元。全球半導(dǎo)體設(shè)備作為一個(gè)具有顯著的周期性特點(diǎn)的行業(yè)，將實(shí)現(xiàn)罕見的連續(xù)四年的快速增長。本輪的半導(dǎo)體設(shè)備周期在全球范圍內(nèi)延續(xù)的時(shí)長超出預(yù)期。

半導(dǎo)體設(shè)備分類、發(fā)展現(xiàn)狀及驅(qū)動(dòng)因素

1.分類

以產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用環(huán)節(jié)來劃分，半導(dǎo)體設(shè)備可分為前道工藝設(shè)備（晶圓制造）和后道工藝設(shè)備（封裝測試）兩個(gè)大類。其中后道工藝設(shè)備還可以細(xì)分為封裝設(shè)備和測試設(shè)備。設(shè)備中的前道設(shè)備占據(jù)了整個(gè)市場的80%-85%，其中光刻機(jī)，刻蝕機(jī)和薄膜設(shè)備是價(jià)值量最大的三大環(huán)節(jié)，各自所占的市場規(guī)模均達(dá)到了前道設(shè)備總量的20%以上。因此，全球半導(dǎo)體設(shè)備前十名廠商之中，有多家是平臺(tái)型企業(yè)，橫跨多個(gè)半導(dǎo)體工藝環(huán)節(jié)。

2.發(fā)展現(xiàn)狀

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈龐大復(fù)雜的特性，使得很難有某一家公司能夠在所有設(shè)備領(lǐng)域做到全覆蓋。來自全球各個(gè)國家的企業(yè)共享整個(gè)市場。

從2021年的全球競爭格局來看，第一梯隊(duì)top5的收入規(guī)模均在百億規(guī)模左右或以上，排名前top10的公司營收體量也要在20億美元以上。對(duì)比國內(nèi)設(shè)備龍頭北方華創(chuàng)2021年電子裝備業(yè)務(wù)（包含集成電路業(yè)務(wù)和泛半導(dǎo)體業(yè)務(wù)）約為79.5億元人民幣的營收，我國半導(dǎo)體裝備行業(yè)的營收規(guī)模距行業(yè)頭部廠商仍存在較大差距，替代空間巨大。

按照2021財(cái)年半導(dǎo)體業(yè)務(wù)收入排名，全球前五大半導(dǎo)體設(shè)備廠商分別為應(yīng)用材料242億美元營收，ASML約211億美元營收，東京電子171億美元營收，泛林半導(dǎo)體165億美元應(yīng)收，柯磊82億美元營收。分地區(qū)來看，排名前十的廠商中有五家日本公司，四家美國公司，以及一家荷蘭公司。

2021年全球營收排名前五的設(shè)備廠商均屬于前道設(shè)備的應(yīng)用廠商，與前道設(shè)備占據(jù)80%以上的設(shè)備市場相匹配。同時(shí)，前五大廠商中有三家是平臺(tái)型（應(yīng)用材料，泛林半導(dǎo)體，東京電子），橫跨刻蝕，薄膜，清洗，離子注入等多個(gè)領(lǐng)域，對(duì)比來看，國內(nèi)許多公司也在橫向拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域以不斷突破天花板,向平臺(tái)型轉(zhuǎn)型。比如，中微公司從刻蝕及化合物半導(dǎo)體外延設(shè)備延展到集成電路薄膜設(shè)備；萬業(yè)企業(yè)從離子注入設(shè)備延展到其嘉芯半導(dǎo)體子公司，覆蓋除光刻機(jī)之外的幾乎全部前道大類；盛美上海從清洗，電鍍等業(yè)務(wù)逐步覆蓋，爐管，沉積及其他前道品類。

3.驅(qū)動(dòng)因素

先進(jìn)制程發(fā)展、工藝流程改進(jìn)，半導(dǎo)體設(shè)備迎來新需求。

（1）新能源，AIot推進(jìn)成熟制程設(shè)備發(fā)展加速

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)波動(dòng)性成長，產(chǎn)業(yè)鏈最下游電子應(yīng)用終端發(fā)生新變化，產(chǎn)生新需求。半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)呈現(xiàn)波動(dòng)性上漲的趨勢。近二十年間半導(dǎo)體設(shè)備的周期性正在減弱，行業(yè)成長趨勢加強(qiáng)。得益于各類電子終端的芯片需求，智能化，網(wǎng)聯(lián)化，AIOT的發(fā)展，行業(yè)規(guī)模連續(xù)四年出現(xiàn)大幅度的正增長。2022年仍將維持較高增速，這在半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展歷史上極為罕見。

先進(jìn)制程（5nm以下先進(jìn)制程）的擴(kuò)產(chǎn)和研發(fā)投入變得十分巨大，同時(shí)成熟制程的芯片需求量大大提升。根據(jù)ASML的財(cái)報(bào)顯示，Arf光刻機(jī)單價(jià)在6000萬歐元左右，EUV光刻機(jī)單價(jià)在1.5億歐元左右，而最新一代預(yù)告的3nm/2nm世代光刻機(jī)預(yù)計(jì)的單價(jià)將在3億歐元以上，先進(jìn)制成的研發(fā)和突破成本以指數(shù)曲線的形式上升。在先進(jìn)制程未來2nm，1nm的發(fā)展方向愈發(fā)接近物理極限的同時(shí)，成熟制程經(jīng)濟(jì)效益在不斷提高，車規(guī)MCU,超級(jí)結(jié)MOS，光伏IGBT等成熟制程芯片大量缺貨，交付期延長，使得行業(yè)重新審視成熟制程產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益，臺(tái)積電也在2022年提出在未來三年將成熟制程擴(kuò)產(chǎn)50%。我國半導(dǎo)體設(shè)備廠商精準(zhǔn)卡位12英寸成熟制程所對(duì)應(yīng)設(shè)備，覆蓋28nm/14nm以上節(jié)點(diǎn)成熟制程領(lǐng)域并不斷完善。

（2）從襯底到芯片：工藝流程決定設(shè)備使用需求量變化

芯片產(chǎn)線的精細(xì)化，自動(dòng)化程度高，芯片/設(shè)備對(duì)于環(huán)境的要求高。

半導(dǎo)體設(shè)備處于產(chǎn)業(yè)鏈最上游環(huán)節(jié)，中游的芯片代工晶圓廠采購芯片加工設(shè)備，將制備好的晶圓襯底進(jìn)行多個(gè)步驟數(shù)百道上千道工藝的加工，配合相關(guān)設(shè)備，通過氧化沉積，光刻，刻蝕，沉積，離子注入，退火，電鍍，研磨等步驟完成前道加工，再交由封測廠進(jìn)行封裝測試，出產(chǎn)芯片成品。

芯片的制造在極其微觀的層面，90nm的晶體管大小與流行感冒病毒大小類似。在制程以納米級(jí)別來計(jì)量的芯片領(lǐng)域，生產(chǎn)加工流程在自動(dòng)化高精密的產(chǎn)線上進(jìn)行，對(duì)設(shè)備技術(shù)的要求極高。無論是設(shè)備的制造產(chǎn)線，還是晶圓廠的生產(chǎn)產(chǎn)線，所有芯片的生產(chǎn)加工均在無塵室中完成。任何外部的灰塵都會(huì)損壞晶圓，影響良率，因此對(duì)于環(huán)境和溫度的控制也有一定的要求。在代工廠中，晶圓襯底在自動(dòng)化產(chǎn)線上在各個(gè)設(shè)備間傳送生產(chǎn)，歷經(jīng)全部工藝流程大致所需2-3個(gè)月的時(shí)間，這其中不包括后道封裝所需要的時(shí)間。通常來說，晶圓廠中的設(shè)備90%的時(shí)間都在運(yùn)行，剩余時(shí)間用于調(diào)整和維護(hù)。

前道工藝步驟繁雜，工序繁多，是芯片出產(chǎn)過程中技術(shù)難度較大，資金投入最多的環(huán)節(jié)。在芯片代工廠中的芯片的工藝制備流程如下：氧化、勻膠、曝光、顯影、刻蝕、沉積、研磨、離子注入、退火。離子注入完成之后，繼續(xù)沉積二氧化硅層，然后重復(fù)涂膠，光刻，顯影，刻蝕等步驟進(jìn)入另一個(gè)循環(huán)，用以挖出連接金屬層（導(dǎo)電層）的通孔，從而使互通互聯(lián)得以是現(xiàn)在晶圓中。實(shí)現(xiàn)這一功能的是使用物理氣相沉積的方式沉積金屬層。上述步驟在晶圓的生產(chǎn)制造中將重復(fù)數(shù)次，直到一個(gè)完成的集成電路被制作完成。最后，將制備好的晶圓進(jìn)行減薄，切片，封裝，檢測。完成后到的工藝流程，至此，一顆完整的芯片制作完成。

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