芯片设备科普_汤力力

汤力力

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这里引用的都是券商的数据，不作为投资依据。
这篇重点科普设备、材料之后说。
感兴趣芯片制作过程可以自己去研究,多数朋友应该看不下去。

一、芯片设备材料的展望。
1、当前，半导体领域的全面“军备竞赛”已经启动，我国在大力投入做半导体，美国参议院通过 520 亿美元芯片补贴法案，欧盟也公布《芯片法案》高调加入全球芯片竞赛。作为半导体产业的基石，半导体材料领域大有可为。

2、半导体设备是支撑电子行业发展的基石，也是半导体产业链上游环节市场空间最广阔，战略价值最重要的一环。从整体来看，中国大陆的半导体设备行业，同全球半导体设备行业一样，享受着本土晶圆厂扩产，地方规划重点扶持的政策福利。从国内市场而言，供应链结构合理化和地缘政治的需求，带来了国内设备市场国产替代的动能。因此，国产设备商享有晶圆厂扩产+国产化提速的双重增速。

二、半导体设备分类。
1、以产业链应用环节来划分，半导体设备可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两个大类。其中后道工艺设备还可以细分为封装设备和测试设备。设备中的前道设备占据了整个市场的 80%-85%，其中光刻机，刻蚀机和薄膜设备是价值量最大的三大环节，各自所占的市场规模均达到了前道设备总量的 20%以上。因此，全球半导体设备前十名厂商之中，有多家是平台型企业，横跨多个半导体工艺环节。

2、按照 2021 财年半导体业务收入排名，全球前五大半导体设备厂商分别为应用材料 242 亿美元营收， ASML 约 211 亿美元营收，东京电子 171 亿美元营收，泛林半导体 165 亿美元应收，柯磊 82 亿美元营收。分地区来看，排名前十的厂商中有五家日本公司，四家美国公司，以及一家荷兰公司。 2021 年全球营收排名前五的设备厂商均属于前道设备的应用厂商，与前道设备占据 80%以上的设备市场相匹配。

3、半导体相关产业链梳理。

1、光刻机。
目前全球光刻机市场几乎由 ASML、尼康和佳能三家厂商垄断，其中又以 ASML 一家独大。由于光刻机需要超十万个零部件，在各大晶圆厂不断扩产的背景下，光刻机的交货时间一再推迟，EUV 光刻机的交期已经推迟到 24 个月以后。从销量来看，2021 年 ASML 占比 65%，出货量达到 309 台，力压尼康和佳能，其中 EUV/ArFi/ArF 高端光刻机占比分别为 100%/95.3%/88%。从销额来看，EUV 光刻机单价超过 1 亿欧元，最新一代 0.55NA 大数值孔径 EUV 光刻机单价甚至超过 4 亿欧元，全球仅有 ASML 可提供，使其占据市场绝对龙头地位，2021 年市场份额达到 85.8%。

目前国内具备光刻机生产能力的企业主要是上海微电子（未上市）装备有限公司，主要致力于半导体装备、泛半导体装备、高端智能装备的开发、设计、制造、销售及技术服务。

2、刻蚀机
从全球范围来看，刻蚀设备主要由美国泛林半导体、日本东京电子以及美国应用材料三家占据领先地位， 2020 年三家市场份额合计占比近 9 成。目前国内有中微公司和北方华创两家刻蚀设备供应商，从营收端来看，2020 年和 2021 年中微公司和北方华创刻蚀设备营收占国内总刻蚀市场规模的 9.19%和 10.48% 左右，随着公司的订单逐步释放，国产化率有望明显提升。

3、薄膜沉积设备
根据不同的应用演化出了 PECVD、LPCVD、溅射 PVD、 ALD 等不同的设备用于晶圆制造的不同工艺。其中，PECVD 是薄膜设备中占比最高的设备类型，占整体薄膜沉积设备市场的 33%；ALD 设备目前占据薄膜沉积设备市场的 11%；SACVD 是新兴的设备类型，属于其他薄膜沉积设备类目下的产品，占比较小。

从全球市场份额来看，薄膜沉积设备行业呈现出高度垄断的竞争局面，行业基本由应用材料（AMAT）、先晶半导体（ASMI）、泛林半导体（Lam）、东京电子（TEL）等国际巨头垄断。2019 年，ALD 设备龙头东京电子和先晶半导体分别占据了 31%和 29%的市场份额，剩下 40%的份额由其他厂商占据；而应用材料则基本垄断了 PVD 市场，占 85%的比重，处于绝对龙头地位；在 CVD 市场中，应用材料全球占比约为 30%，连同泛林半导体的 21%和 TEL 的 19%，三大厂商占据了全球 70%的市场份额。

CVD 设备需求量大，设备种类较多。国内从事 CVD 设备开发销售的公司主要有北方华创、中微公司和拓荆科技。北方华创主要研发 PVD、LPCVD 和 APCVD 设备，中微公司主要研发 MOCVD 设备，和拓荆科技的 PECVD 以及 SACVD 设备无直接竞争关系。各公司专注于不同细分领域，共同发展弥补国内企业在相关行业的短板。

4、其他前道设备。
除了光刻、薄膜沉积以及刻蚀三大核心工艺外，其他前道设备虽然占比不高，但同样不可或缺。从芯片制造工艺来看，包括涂胶显影设备、清洗设备、离子注入设备以及扩散设备。其中涂胶显影设备与光刻机共同完成光刻工艺；清洗机与 CMP 共同完成芯片的各步骤的清洗与抛光；离子注入机和扩散炉则专注于掺杂工艺。

日本厂商占据前道涂胶显影机领先地位，国内芯源微重点突破。在光刻工序涂胶显影设备领域，主要企业有日本东京电子（TEL）、日本迪恩士（DNS）、德国苏斯微（SUSS）、台湾亿力鑫（ELS）、韩国 CND 等，国内前道涂胶显影目前只有芯源微能提供相关产品。相对而言，芯源微技术水平整体弱于东京电子和迪恩士，产品的应用领域也不如竞争对手完整。

在全球清洗设备市场，日本 DNS 公司占据 40%以上的市场份额，此外，TEL、LAM 等也在行业占据了较高的市场份额，市场集中度较高。国内的清洗设备领域主要有盛美半导体、北方华创、芯源微、至纯科技。其中，盛美半导体主要产品为集成电路领域的单片清洗设备和单片槽式组合清洗设备；北方华创收购美国半导体设备生产商 Akrion Systems LLC 之后主要产品为单片及槽式清洗设备；芯源微产品主要应用于集成电路制造领域的单片式刷洗领域；至纯科技具备生产 8-12 英寸高阶单晶圆湿法清洗设备和槽式湿法清洗设备的相关技术。

全球 CMP 设备市场处于高度垄断状态，主要由美国应用材料和日本荏原两家设备制造商占据，两家制造商合计拥有全球 CMP 设备超过 90%的市场份额，尤其在 14nm 以下最先进制程工艺的大生产线上所应用的 CMP 设备仅由两家国际巨头提供。根据 SEMI 统计，2019 年美国应用材料和日本荏原机械市占率合计达 95%，而其他厂商总份额仅 5%。华海清科是目前国内唯一实现 12 英寸系列 CMP 设备量产销售的半导体设备供应商，打破了国际厂商的垄断，填补国内空白并实现进口替代。据其营收统计， 2021 年国内市场占有率已经达到 25.8%，有望实现 CMP 设备的完全国产替代。

5、测试设备。
设备主要有测试机、分选机和探针台三大类设备

2021 年全球测试机、分选机和探针机占半导体测试设备的比例分别为 63.1%、 17.4%和 15.2%，市场规模约为 49.2、13.6、11.9 亿美元。据此可以简单估算，2022 年测试机、分选机和探针机的全球市场规模分别约为 51.7、14.3 和 12.5 亿美元。

全球测试机行业被泰瑞达和爱德万占据大部分市场份额，据华经情报网援引 SEMI 数据，2021 年全球半导体测试机市场中泰瑞达、爱德万和科休的市场份额占比分别为 51%、33%、11%，合计市占率为 95%，份额高度集中。在国内市场，竞争格局相对分散，国内厂商华峰测控和长川科技的市占率分别为 8%和 5%

分选机市场国产替代空间较大，探针台由日本企业垄断。不同于测试机，全球分选机的竞争格局相对分散，2020 年前五大分选机厂商分别为科休、Xcerra、爱德万、台湾鸿劲、长川科技，市占率分别为 21%、16%、12%、8%、2%。其中大陆企业只有长川科技并且市占率仅为 2%

探针台市场几乎由日本东京电子和东京精密两家占据

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