近年來，美國對華半導體限制層層深入，從卡芯片（華為不能買芯片），到卡制造（華為不能找代工），卡設(shè)備（中芯國際買不到最先進設(shè)備），沿產(chǎn)業(yè)鏈條向上。

繼2022年10月美國對中國大陸半導體設(shè)備制裁升級后，2023年荷蘭、日本相繼加入限制陣營，主要聚焦在先進制程領(lǐng)域。

近年來，國家層面始終堅定并不斷強調(diào)集成電路產(chǎn)業(yè)重要性和產(chǎn)業(yè)鏈自主可控必要性，并從政策和市場兩方面推動行業(yè)發(fā)展。

在自主安全和國產(chǎn)替代背景下，本土化成為趨勢，半導體設(shè)備進口替代邏輯持續(xù)強化。隨著晶圓廠加速國產(chǎn)設(shè)備導入，半導體設(shè)備各環(huán)節(jié)國產(chǎn)替代有望加速發(fā)展。#半導體#

半導體設(shè)備行業(yè)概覽

設(shè)備是奠定半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。

半導體專用設(shè)備泛指用于生產(chǎn)各類半導體產(chǎn)品所需的生產(chǎn)設(shè)備，屬于半導體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵支撐環(huán)節(jié)。

半導體設(shè)備在半導體產(chǎn)業(yè)鏈的位置：

半導體專用設(shè)備是半導體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)先導者，芯片設(shè)計、晶圓制造和封裝測試等需在設(shè)備技術(shù)允許的范圍內(nèi)設(shè)計和制造，設(shè)備的技術(shù)進步又反過來推動半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

以半導體產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)難度最高、附加值最大、工藝最為復雜的集成電路為例，應用于集成電路領(lǐng)域的設(shè)備通?？煞譃榍暗拦に囋O(shè)備（晶圓制造）和后道工藝設(shè)備（封裝測試）兩大類。

在晶圓制造中，可分為7大工藝，分別為氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、清洗和金屬化，所對應的專用設(shè)備主要包括氧化/擴散設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、機械拋光設(shè)備等。

集成電路主要資本開支中用于芯片制造設(shè)備的設(shè)備投資占比約80%。

半導體設(shè)備分類：

資料來源：《半導體制造技術(shù)》

半導體設(shè)備核心環(huán)節(jié)

硅片制造是半導體加工的第一大環(huán)節(jié)。

行行查 | 行業(yè)研究數(shù)據(jù)庫 資料顯示，硅片制造過程中涉及的設(shè)備主要分為生長爐以及其他加工設(shè)備，后者包括切割機、磨片機、刻蝕機、拋光機、清洗機等。

晶圓制造過程復雜，涵蓋的工序較多。

硅片在經(jīng)過研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。

晶圓制造的工藝流程主要包括擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、拋光、金屬化。典型的晶圓制造過程復雜耗時，需要花費6-8周的時間，涵蓋350多道步驟。

晶圓制造過程中，主要運用到的核心設(shè)備有薄膜沉積設(shè)備、光刻設(shè)備和刻蝕設(shè)備；而PVD/清洗/量測設(shè)備市場規(guī)模位于第二梯隊。

1、刻蝕設(shè)備

集成電路制造主要是是通過薄膜沉積、光刻和刻蝕三大工藝循環(huán)，將所有光罩的圖形逐層轉(zhuǎn)移到晶圓上。

刻蝕作為晶圓前道生產(chǎn)工藝中最重要的三類設(shè)備之一，價值量占比達到25%。

隨著半導體器件結(jié)構(gòu)復雜程度提升，尤其線寬縮小不結(jié)構(gòu)3D化也橫向拉動單一半導體器件刻蝕用量大幅提升。

刻蝕技術(shù)主要分為干法刻蝕與濕法刻蝕。

干法刻蝕主要利用反應氣體與等離子體進行刻蝕，濕法刻蝕主要利用化學試劑與被刻蝕材料發(fā)生化學反應進行刻蝕。干法刻蝕是目前主流的刻蝕技術(shù)。

SEMI預計未來5年，全球刻蝕設(shè)備市場有望實現(xiàn)5%的復合年增速，預計2025年市場規(guī)模將達到155億美元。

刻蝕設(shè)備分類及主要應用領(lǐng)域：

全球刻蝕設(shè)備市場格局來看，廠商競爭激烈，中國企業(yè)嶄露頭角。

據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)，全球刻蝕機的市場份額仍被泛林半導體（46.71%）、東京電子（26.57%）和應用材料（16.96%）三巨頭主導。

日立高新和細美事分別占據(jù)全球3.45%和2.53%的市場份額。

國內(nèi)中微公司在全球市場的占有率為1.37%，科磊占比1.23%，北方華創(chuàng)占比0.89%，愛發(fā)科占比0.19%，屹唐半導體占比0.10%。

2、薄膜沉積設(shè)備

薄膜沉積設(shè)備通常用于在基底上沉積導體、絕緣體或者半導體等材料膜層，使之具備一定的特殊性能。

薄膜沉積設(shè)備按照工藝原理的不同可分為物理氣相沉積（PVD）設(shè)備、化學氣相沉積（CVD）設(shè)備和原子層沉積（ALD）設(shè)備。

CVD占沉積設(shè)備整體市場份額的64%，其技術(shù)路線較多，具有較好的孔隙填充和膜厚控制能力，因此是應用最廣的沉積設(shè)備。

從市場格局來看，薄膜沉積設(shè)備主要被日本、美國和歐洲的廠商主導。

據(jù)Gartner數(shù)據(jù)，PVD設(shè)備方面，應用材料具有絕對份額優(yōu)勢，占據(jù)85%的市場份額；應用材料、泛林半導體和東京電子是CVD設(shè)備市場中的佼佼者，分別占比30%、21%和19%；ALD設(shè)備中，東京電子和ASMI是行業(yè)龍頭，分別占有31%和29%的市場份額。

國內(nèi)廠商中，北方華創(chuàng)和拓荊科技的薄膜沉積設(shè)備研發(fā)進展較為領(lǐng)先，中微公司在深耕用于LED制造的MOCVD的同時加碼鎢填充CVD設(shè)備。

北方華創(chuàng)的CVD、PVD等相關(guān)設(shè)備已具備28nm工藝水平；14nm先進制程薄膜沉積設(shè)備與ALD設(shè)備已在客戶端通過多道制程工藝驗證并實現(xiàn)應用。

中微公司的鎢填充CVD設(shè)備可應用于先進邏輯器件接觸孔填充，以及64層、128層和200層以上的3D NAND中的若干關(guān)鍵薄膜沉積步驟。

拓荊科技的部分CVD設(shè)備已廣泛應用于中國晶圓廠14nm及以上制程集成電路制造產(chǎn)線，并已展開14nm及以下制程產(chǎn)品驗證測試；部分ALD設(shè)備已應用于中國晶圓廠28nm及以上制程集成電路制造產(chǎn)線，并已展開28nm及以下制程產(chǎn)品驗證測試。

2、光刻機

光刻機是芯片制造中光刻環(huán)節(jié)的核心設(shè)備，技術(shù)含量、價值含量極高。

它采用類似照片沖印的技術(shù)，把掩模版上的精細圖形通過光線的曝光印制到硅片上，經(jīng)過十余代的發(fā)展迭代。

光刻機產(chǎn)業(yè)鏈主要包括上游設(shè)備及配套材料、中游光刻機系統(tǒng)集成和生產(chǎn)及下游光刻機應用三大環(huán)節(jié)，技術(shù)極為復雜，涉及系統(tǒng)集成、精密光學、精密運動、精密物料傳輸、高精度微環(huán)境控制等多項先進技術(shù)，部分機型所需的零部件更是多達數(shù)十萬件，因此光刻機的生產(chǎn)通常涉及上千家供應商。

資料來源：智研咨詢

光刻機技術(shù)壁壘極高，荷蘭阿斯麥一家獨大。

2022年ASML光刻機營收約161億美元，較2021年131億成長23%，Canon光刻機營收約為20億美元，Nikon光刻機業(yè)務(wù)營收約15億美元，其中Canon與Nikon產(chǎn)品部分光刻機用于面板業(yè)，部分用于半導體，2022年三大企業(yè)光刻機營收合計接近200億美元，合計市場份額超過90%。

國內(nèi)對標產(chǎn)品為ASML的DUV光刻機：TWINSCAN NXT:2000i。以NXT:2000i為例，各子系統(tǒng)拆分如下：上海微電子負責光刻機設(shè)計和總體集成，北京科益虹源提供光源系統(tǒng)，北京國望光學提供物鏡系統(tǒng)，國科精密提供曝光光學系統(tǒng)，華卓精科提供雙工作臺，浙江啟爾機電提供浸沒系統(tǒng)。#光刻機#

上海微電子用于前道制造的600系列光刻機：

資料來源：上海微電子

4、涂膠顯影設(shè)備

涂膠顯影設(shè)備是光刻工序中與光刻機配套使用的涂膠、烘烤及顯影設(shè)備，包括涂膠機、噴膠機和顯影機。

涂膠/顯影機作為光刻機的輸入（曝光前光刻膠涂覆）和輸出（曝光后圖形的顯影），主要通過機械手使晶圓在各系統(tǒng)之間傳輸和處理，從而完成晶圓的光刻膠涂覆、固化、顯影、堅膜等工藝過程。

其不僅直接影響到光刻工序細微曝光圖案的形成，顯影工藝的圖形質(zhì)量對后續(xù)蝕刻和離子注入等工藝中圖形轉(zhuǎn)移的結(jié)果也有著深刻的影響，是集成電路制造過程中不可或缺的關(guān)鍵處理設(shè)備。

光刻工藝流程：

在前道涂膠顯影設(shè)備領(lǐng)域，日本廠商東京電子（TEL）在全球的市場份額高達87%。

國產(chǎn)廠商芯源微憑借多年技術(shù)積累，于2018年自主研發(fā)出首臺國產(chǎn)高產(chǎn)能前道涂膠設(shè)備，并成功通過下游集成電路制造廠工藝驗證。目前芯源微生產(chǎn)的前道涂膠顯影設(shè)備已獲得了多個前道大客戶訂單及應用。其前道涂膠顯影設(shè)備業(yè)務(wù)將顯著受益于國產(chǎn)替代機遇。

5、清洗設(shè)備

半導體清洗是指針對不同的工藝需求對晶圓表面進行無損傷清洗以去除半導體制造過程中的顆粒、自然氧化層、金屬污染、有機物、犧牲層、拋光殘留物等雜質(zhì)的工序。

為減少雜質(zhì)對芯片良率的影響，實際生產(chǎn)中不僅需要提高單次清洗效率，還需在幾乎所有制程前后進行頻繁清洗。

按照清洗原理來分，清洗工藝可分為干法清洗和濕法清洗，目前90%以上的清洗步驟以濕法工藝為主。

在濕法清洗工藝路線下，主要包括單片清洗設(shè)備、槽式清洗設(shè)備、組合式清洗設(shè)備和批式旋轉(zhuǎn)噴淋清洗設(shè)備等，其中以單片清洗設(shè)備為主流。

清洗設(shè)備分類：

在全球清洗設(shè)備市場，日本公司占據(jù)主導地位，DNS占據(jù)40%以上的市場份額，TEL、SEMES、拉姆研究等也在行業(yè)占據(jù)了較高的市場份額，市場集中度較高。

國內(nèi)市場中，DNS和TEL仍然占據(jù)較大市場份額，盛美、北方華創(chuàng)則分別占據(jù)了10%和5%左右的市場份額，一定程度上打破了進口壟斷，開啟國產(chǎn)替代。

我國半導體清洗領(lǐng)域的廠商包括盛美上海、北方華創(chuàng)、芯源微和至純科技等，清洗設(shè)備國產(chǎn)化率約為31%。

相比于其他半導體設(shè)備，清洗設(shè)備的技術(shù)門檻較低，未來五年有望率先實現(xiàn)全面國產(chǎn)化。#芯片#

6、氧化/擴散設(shè)備

下游對半導體產(chǎn)品性能需求的不斷提升，將對上游熱處理設(shè)備市場產(chǎn)生拉動效應，在此趨勢下，熱處理設(shè)備預計將獲得更大的發(fā)展空間。

國內(nèi)屹唐半導體作為唯一一家中國企業(yè)以11.50%的市場份額列居第二，國際市場中的其他三位主要公司分別是國際電氣、維易科以及斯庫林。#中芯國際#

7、CMP設(shè)備

化學機械研磨/化學機械拋光（CMP）是目前公認的納米級全局平坦化精密加工技術(shù)。

在硅片制造環(huán)節(jié)，在完成拉晶、硅錠加工、切片成型環(huán)節(jié)后，在拋光環(huán)節(jié)，為最終得到平整潔凈的拋光片需要通過CMP設(shè)備及工藝來實現(xiàn)。

在集成電路制造環(huán)節(jié)，芯片制造過程按照技術(shù)分工主要可分為薄膜淀積、CMP、光刻、刻蝕、離子注入等工藝環(huán)節(jié)，CMP設(shè)備必不可少。

在先進封裝領(lǐng)域，硅通孔（TSV）技術(shù)、扇出（Fan Out）技術(shù)、2.5D 轉(zhuǎn)接板（interposer）、3D IC等都需要使用CMP設(shè)備。

集成電路制造過程及CMP工藝應用場景：

資料來源：華海清科

全球CMP設(shè)備廠商中，應用材料占據(jù)絕大部分份額，占比70%，其次為荏原機械，占比25%。

國內(nèi)廠商中也涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的企業(yè)，主要有華海清科、天雋機電、中電45所、爍科精微等，填補了國內(nèi)CMP設(shè)備廠商空白。但是相比國外廠商，CMP設(shè)備國產(chǎn)化率仍有較大提升空間。

目前華海清科CMP設(shè)備主要應用于28nm及以上制程生產(chǎn)線，14nm仍在驗證，領(lǐng)先于國內(nèi)其他廠商。其設(shè)備已廣泛應用于中芯國際、長江存儲、華虹集團、大連英特爾、廈門聯(lián)芯、長鑫存儲、廣州粵芯、上海積塔等行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先集成電路制造企業(yè)的大生產(chǎn)線，占據(jù)國產(chǎn)CMP設(shè)備銷售的絕大部分市場份額。

8、離子注入機

離子注入機是一個非常龐大的設(shè)備，包含了幾個子系統(tǒng)：氣體系統(tǒng)、電機系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和最重要的射線系統(tǒng)。

離子注入設(shè)備及主要工藝流程：

資料來源：《圖解芯片技術(shù)》、《半導體制造技術(shù)導論》

在離子注入機市場，美國公司壟斷絕大部分市場份額，應用材料(AMAT)占據(jù)了約70%的市場份額，亞舍立(Axcelis)占據(jù)了約20%的市場份額。

日本也擁有日新、日本真空、住友重工等離子注入機知名廠商。

國內(nèi)企業(yè)中，只有凱世通和中科信具備集成電路離子注入機的研發(fā)和生產(chǎn)能力。

凱世通（萬業(yè)企業(yè)旗下）自主研發(fā)的首臺低能大束流離子注入機率先在國內(nèi)12 英寸主流集成電路芯片制造廠完成設(shè)備驗證工作。高能離子注入機順利在某12 英寸集成電路芯片制造廠完成交付，低能大束流重金屬離子注入機、低能大束流超低溫離子注入機都順利通過廠商驗證。

中科信“90-65nm大角度離子注入機研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”項目以較高分數(shù)通過國家重大專項驗收，多種型號的45-28nm離子注入機通過國際尖端工藝的驗證。產(chǎn)品包括中束流、大束流、高能、特種應用及第三代半導體等離子注入機，12英寸45-22nm低能大束流離子注入機研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目的實施則進入一個全新的自主創(chuàng)新階段。

9、去膠設(shè)備

隨著先進芯片制造工藝的發(fā)展，干法去膠設(shè)備的技術(shù)不斷提高，逐漸成為先進光刻中關(guān)鍵步驟，市場規(guī)模也在逐漸擴大。

全球干法去膠設(shè)備領(lǐng)域呈現(xiàn)多寡頭競爭的發(fā)展趨勢，前五大廠商的市場份額合計超過90%。

去膠設(shè)備國產(chǎn)化率74%。屹唐半導體市占率位居全球第一，已全面覆蓋全球前十大芯片制造商和國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)先芯片制造商，可用于90nm-5nm邏輯芯片、1y到2x納米系列DRAM芯片以及32層到128層3D閃存芯片制造中若干關(guān)鍵步驟的大規(guī)模量產(chǎn)。

屹唐半導體主要產(chǎn)品為各類等離子體干法去膠設(shè)備，其收購的Mattson在去膠領(lǐng)域具有長期技術(shù)積累，國產(chǎn)化率相對較高；盛美上海產(chǎn)品為濕法光刻膠剝離設(shè)備。#光刻膠#

資料來源：Gartner、東方證券

封裝與測試是集成電路的后道工序。

在芯片封裝完成后，通過測試機和分選機的配合使用，對電路成品進行功能及穩(wěn)定性測試，挑選出合格成品，并根據(jù)器件性能進行分選、記錄和統(tǒng)計，保證出廠的電路成品的功能和性能指標符合設(shè)計規(guī)范，實現(xiàn)對電路生產(chǎn)的控制管理。

分選機將芯片逐個傳送至測試位置，測試機對待測芯片施加輸入信號，采集輸出信號與預期值進行比較，判斷芯片的性能和功能有效性，而后分選機根據(jù)測試結(jié)果對芯片進行取舍和分類。#4月財經(jīng)新勢力#

晶圓檢測中的探針臺和測試機工作示意圖：

資料來源：MJC

10、測試機

半導體測試機又稱半導體自動化測試機。

測試機對芯片施加輸入信號、采集輸出信號，并將測試結(jié)果通過傳送給探針臺，探針臺據(jù)此對芯片進行打點標記，形成晶圓的Map圖。

測試機的主要細分領(lǐng)域為模擬測試機（包括分立器件測試機、模擬測試機和數(shù)?；旌蠝y試機）、SoC測試機、存儲器測試機和RF測試機，其技術(shù)特點和難點各有不同，單臺價格差異也甚遠，相對來說模擬測試機技術(shù)難度最低單臺價值最低，SoC和存儲器測試機難度最大、單臺價值量較高。

縱觀整個測試機市場，國外廠商測試機具有較大領(lǐng)先優(yōu)勢。

中國測試機市場來看，美國企業(yè)泰瑞達、科休，日本企業(yè)愛德萬三家市占率高達84%，國內(nèi)測試機大廠僅華峰測控、長川科技兩家，分別占據(jù)8%和5%的份額，無論從測試機總量的增長態(tài)勢還是從較低的國產(chǎn)化率來看，國產(chǎn)測試機在國內(nèi)市場中具有較大的市場發(fā)展空間。

資料來源：天風證券

技術(shù)難度較低模擬測試機已基本實現(xiàn)自產(chǎn)自用，但技術(shù)難度要求較高的SoC測試機、存儲器測試機及RF測試機國產(chǎn)自給率仍然很低。除模擬測試機能夠基本實現(xiàn)國產(chǎn)替代外，其余測試機細分品類的國產(chǎn)自給率仍很低，存儲器測試機、RF測試機的國產(chǎn)替代率分別為8%、4%。

至于市占最大的SoC測試機，自給率也較低，僅為10%左右，即使國內(nèi)如長川科技、悅芯科技等廠商能夠開發(fā)出SoC測試機，但實現(xiàn)像模擬測試機那樣的高自給率還需要較長國產(chǎn)替代進程。

各類測試機國內(nèi)主要廠商及國內(nèi)自給率：

資料來源：創(chuàng)道硬科技

11、分選機

分選機主要應用于芯片設(shè)計檢驗階段和成品終測（FT）環(huán)節(jié)，是終測環(huán)節(jié)重要檢測設(shè)備之一。

先進封裝多用于功能復雜的電子設(shè)備所用芯片，芯片的尺寸既不能太小也不能太大，并且一般呈現(xiàn)扁平形態(tài)，對其測試一般會選用平移式分選機；同時，以汽車芯片為例，傳統(tǒng)采用重力式分選機的汽車芯片由于尺寸進一步微縮，部分將轉(zhuǎn)向平面式封裝；整體來看，平移式分選機優(yōu)勢顯著，應用場景進一步拓寬將帶來一定的市場增量。

分選機的主要廠商有科休、科利登、愛德萬、鴻勁、長川科技等，據(jù)半導體產(chǎn)業(yè)縱橫在2022年統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，其分別占據(jù)21%、16%、12%、8%、2%的市場份額，2018年5月科休收購科利登（Xcerra），進一步提升了全球分選機市場的集中度。

本土分選機企業(yè)主要有長川科技（重力式和平移式分選機）、金海通（平移式分選機）、上海中藝（重力式分選機）、格朗瑞（轉(zhuǎn)塔式分選機）等。

12、探針機

探針臺的主要作用是將晶圓和測試機相連接，具體過程為：探針臺將晶圓逐片自動傳送至測試位置，芯片的Pad點通過探針、專用連接線與測試機的功能模塊進行連接。

探針臺要求的精確定位程度非常高，因而具備比分選機更高的壁壘。

全球探針臺市場主要由東京精密與東京電子兩家日本企業(yè)占據(jù)，兩者的市場份額可以達到80%以上。

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