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來源：芯智訊 2023年已經結束！在這一年里，受整個消費電子市場需求下滑的影響，全球半導體市場出現了同比12%的萎縮（IDC數據），眾多的半導體制造商紛紛大幅削減半導體設備的資本支出以控制過多的產能增長，導致2023年全球半導體設備同比下滑6.1%至1,009億美元（SEMI數據），這也是近4年來該市場首度陷入萎縮。 同時，也是在2023年里，美國于2022年10月出臺的對華半導體新規效力開始顯現，日本和荷蘭也跟進美國半導體新規，相繼出臺了針對先進半導體設備的出口管制政策，日本新規2023年7月23日生效，荷蘭新規2023年9月1日生效，但ASML的許可證到2023底依然有效。這也在一定程度上刺激了中國半導體制造商在有效期內加速采購所需的日本和荷蘭的半導體設備。同時，也進一步推動了半導體設備的國產化進程的加速。 SEMI的預測數據也顯示，中國市場的半導體設備銷售額將在2023年時將超過300億美元、創下歷史新高紀錄，將進一步擴大和其他區域的差距。 那么在2023年里，中國國產的半導體設備進展如何？國產化比例又提升到了多少？ 根據國內的半導體制造商的采購中標數據統計顯示，2023年1-11月，統計樣本中的晶圓產線合計中標875臺設備，其中國產設備整體中標比例約47%。 一、國產半導體設備產業現狀 對于國產半導體設備廠商而言，其驅動力除了行業規模的自然擴張，還包括在國內市場的國產替代。根據中國電子專用設備工業協會的數據，2021年，國產半導體設備銷售額為385.5億元，同比增長58.71%，占中國大陸半導體設備銷售額的比例為20.02%。 
以半導體晶圓制造設備為例，當前的國產設備對成熟制程的工藝覆蓋度日趨完善，并積極推進高端制程的工藝突破，產品正處于驗證密集通過、開啟規模化起量的成長階段。并且，各大半導體設備廠商基于產品上線量產的契機，也在與客戶密切開展工藝設備的合作研發、已有產品的迭代和細分新品類的擴充，利于產品競爭力和市場拓展的繼續深入。目前的半導體設備國產化率仍處于非線性增長區間，未來國產設備有望加速滲透。 通過對全球半導體設備市場競爭格局的分析可知，位居頭部的營收在百億美金量級的半導體設備龍頭公司，其業務結構基本覆蓋了半導體設備細分市場規模前三大的品類：刻蝕、光刻和沉積。鑒于此，對于本土半導體設備廠商而言，在光刻、刻蝕和沉積等“大賽道”深入布局的公司，具備更為廣闊的遠期收入空間，未來的發展前景十分廣闊。
半導體設備市場細分品類眾多，目前，本土半導體設備產業仍處于成長早期，在各個“細分賽道”率先卡位并建立競爭優勢的設備廠商，有望在下游客戶端搶占更優勢的生態位。包括先發的研發驗證機會、領先的供應份額以及積累更豐富的量產經驗，從而在細分品類中建立起更高的競爭壁壘。 在工藝技術方面，目前，國產半導體設備廠商在刻蝕、沉積、清洗、涂膠顯影、CMP、離子注入以及測試機、分選機、探針臺等核心工藝環節已取得長足進步，并且與海外傳統廠商形成了初步的技術對標。
具體到產品方面，以北方華創、中微公司、盛美上海為代表的國產半導體設備公司不斷完善產品的平臺化布局，可服務市場規模快速擴張，遠期收入空間不斷打開。另一方面，以拓荊科技、華海清科、芯源微、中科飛測等為代表國產半導體設備公司在各自專長的領域內已占據了領先的供應份額，不斷夯實技術和市場壁壘。 在后道領域，國產半導體設備廠商在測試機、分選機、探針臺等設備方面的配套較前道更為完善，并且以長川科技、華峰測控為代表的國產半導體設備廠商在SoC測試機、探針臺等高端新品研發和市場拓展也快速推進，整體已在后道設備市場具備一定的市場份額優勢。
北方華創 以國產半導體設備龍頭大廠北方華創為例，其產品管線布局完整，涵蓋ICP刻蝕、PVD、熱處理、ALD、外延（EPI）、LPCVD、清洗、UV cure、PECVD、CCP刻蝕等工藝等諸多環節。 2023年以來，北方華創相繼推出12英寸晶邊刻蝕機、12英寸去膠機等新產品，同時各類標桿產品相繼達到銷量里程碑（12英寸深硅刻蝕機累計銷量達到100腔，12英寸立式爐累計出廠500臺）。 截至三季度末，在刻蝕裝備方面，公司面向12英寸邏輯、存儲、功率、先進封裝等客戶，ICP刻蝕產品出貨累計超過2000腔；應用于提升芯片良率的12英寸CCP晶邊刻蝕機已進入多家生產線驗證。 薄膜裝備方面，突破了物理氣相沉積、化學氣相沉積和原子層沉積等多項核心關鍵技術，廣泛應用于集成電路、功率器件、先進封裝等領域，累計出貨超3000腔，支撐了國內主流客戶的量產應用。 立式爐裝備方面，累計出貨超過500臺，憑借優異的量產穩定性獲邏輯、存儲、功率、封裝、襯底材料等領域主流客戶的認可。 外延裝備方面，累計出貨近千腔，覆蓋集成電路、功率器件、硅材料、第三代半導體等領域應用需求。 清洗裝備方面，擁有單片清洗、槽式清洗兩大技術平臺，主要應用于12英寸集成電路領域。并在多家客戶端實現量產，屢獲重復訂單。 中微公司 中微公司目前產品也覆蓋了MOCVD、LPCVD、ALD、EPI、ICP、CCP、ALE等諸多環節。 在刻蝕方面：邏輯領域，公司12寸高端刻蝕設備已在從65納米到5納米的各個技術結點大量量產，并著力改進性能以滿足5納米技術以下的若干關鍵步驟加工的要求；存儲領域，公司致力于提供超高深寬比掩膜（≥40:1）和超高深寬比介質刻蝕(≥60:1)的全套解決方案，目前這兩種設備都已經開展現場驗證、進展順利。 在薄膜沉積方面：公司短時間實現多種LPCVD設備的研發交付以及ALD設備的重大突破，其中CVD鎢設備能滿足先進邏輯器件接觸孔填充、DRAM器件接觸孔應用、3DNAND器件中的多個關鍵應用需求；ALD鎢設備，能夠滿足3DNAND等三維器件結構中金屬鎢的填充需求，公司還在開發另一ALD產品系列，能夠滿足先進邏輯和存儲器件中金屬阻擋層和金屬柵極的應用需求。 在MOCVD方面：Prismo A7設備已在全球氮化鎵基LEDMOCVD市場居領先地位；用于Mini-LED生產的Prismo UniMax，已在領先客戶端大規模量產；用于硅基氮化鎵功率器件Prismo PD5已獲得重復訂單，用于碳化硅功率器件外延生產的設備正在開發中，即將開展樣機在客戶端的測試。 根據中微公司三季報顯示，其刻蝕設備在客戶端不斷核準更多刻蝕應用，市場占有率不斷提高并不斷收到領先客戶的批量訂單。公司在關鍵先進工藝節點的技術進展不斷推進，極高深寬比刻蝕設備、大馬士革刻蝕設備、EPI設備研發順利推進，四季度存儲芯片價格回暖，國存儲大廠擴產潛力有望為公司帶來訂單彈性。 盛美上海 盛美上海經過多年持續的研發投入和技術積累，先后開發了前道半導體工藝設備，包括清洗設備（包括單片、槽式、單片槽式組合、CO2超臨界清洗、邊緣和背面刷洗）、半導體電鍍設備、立式爐管系列設備（包括氧化、擴散、真空回火、LPCVD、ALD）、涂膠顯影Track設備、等離子體增強化學氣相沉積PECVD設備、無應力拋光設備；后道先進封裝工藝設備以及硅材料襯底制造工藝設備等。 根據公告，公司熱反應的ALD爐管首臺2022年已經進入客戶端，2022年底ArFTrack設備已經送往客戶端驗證。2023年2月公司首次獲得了歐洲半導體制造商的12腔單片SAPS兆聲波清洗設備訂單，3月公司首次獲得碳化硅襯底清洗設備訂單。目前盛美上海研發的SAPS、TEBO兆聲波清洗技術和Tahoe單片槽式組合清洗技術，可應用于45nm及以下技術節點的晶圓清洗領城。公司PECVD設備研發進展順利。未來ALD、Track及PECVD有望迎來良好的產品周期并貢獻公司收入增長。 除了已有的長江存儲、華虹集團、海力士、中芯國際、長鑫存儲、長電科技、通富微電、中芯長電、Nepes、金瑞泓、臺灣合晶科技、中科院微電子所、上海集成電路研發中心、華進半導體、士蘭微、芯恩半導體、晶合、中科智芯、芯德等主要客戶的重復訂單之外，今年新增加了中國領先的碳化硅襯底制造商等客戶。同時公司在歐洲全球性半導體制造商和多個國內客戶取得訂單和客戶群體的突破。 拓荊科技 拓荊科技目前擁有PECVD、SACVD、ALD、HDPCVD、鍵合設備等較為豐富的產品系列，部分產品已適配國內28/14nm邏輯芯片、19/17nm DRAM芯片和64/128層3DNANDFLASH晶圓制造產線，并成功實現產業化應用或驗證。 PECVD是拓荊科技核心產品，公司自成立以來就開始研制PECVD設備，經過十余年的研發和產業化經驗，目前PECVD、ALD、SACVD、HDPCVD等系列薄膜設備均已實現量產，其中，PECVD設備訂單量占比相對較高，ALD、SACVD、HDPCVD等新產品正在逐步擴大量產規模。目前，拓荊科技量產產品對于薄膜沉積產品的覆蓋度逐步從原有的33%增長至整個市場的50%左右。 以此為基礎，拓荊科技還將薄膜沉積設備逐漸拓展到SACVD、ALD、HDPCVD等設備領域，進一步豐富了薄膜沉積設備組合，目前三種設備中的部分產品型號已量產，并實現產業化應用。 此外，拓荊科技還有布局芯片三維集成領域，聚焦混合鍵合設備，其晶圓對晶圓鍵合產品也已實現產業化應用。 華海清科 作為國內的半導體設備大廠華海清科產品覆蓋了CMP、減薄、清洗、量測等多個環節。 在CMP設備方面：公司在邏輯芯片、DRAM存儲芯片、3DNAND存儲芯片等領域的成熟制程均完成了90%以上CMP工藝類型和工藝數量的覆蓋度，部分關鍵CMP工藝類型成為工藝基準（Baseline）機臺。2023上半年公司推出Universal H300機臺，產品為四個12英寸拋光單元雙拋光頭配置，面向集成電路、先進封裝、大硅片等領域客戶，已完成研發和基本性能驗證。Universal-150Smart產品兼容6-8英寸各種半導體材料拋光，已發往兩家第三代半導體客戶驗證。 在減薄設備方面：公司推出Versatile-GP300量產機臺，12英寸晶圓片內磨削TTV＜1um達到國際先進水平，實現國產設備在超精密減薄技術領域0-1突破。 在清洗設備方面：2023年上半年，應用于12英寸硅襯底CMP工藝后清洗設備和應用于4/6/8英寸化合物半導體清洗設備已推向相關細分市場。據公司2023年9月26日公告，公司首臺12英寸單片終端清洗機HSC-F3400機臺出機發往國內大硅片龍頭企業。 膜厚測量設備：FTM-M300產品可應用于Cu、Al、W、Co等金屬制程薄膜厚度測量，目前已發往多家客戶驗證，并實現小批量出貨。 離子注入設備：公司參股的芯崳半導體（上海）有限公司所開發的離子注入機產品研發順利，目前處于產品驗證階段。 芯源微 作為國內唯一可以提供量產型前道涂膠顯影設備的廠商，芯源微目前已完成在前道晶圓加工環節28nm及以上工藝節點的全覆蓋，并持續向更高工藝等級迭代。同時還有布局前道清洗設備和后道封測設備。 在涂膠顯影設備方面：公司第三代浸沒式高產能涂膠顯影設備平臺架構FT300（Ⅲ）發布后在客戶端導入進展良好，同時未來可作為通用性架構全面向下兼容ArF、KrF、I-line、offline等工藝。 在前道清洗設備方面：2023年上半年，公司前道物理清洗機已成為國內邏輯、功率器件廠商所采用的主流產品。公司新一代高產能物理清洗機也將進入客戶端驗證，可滿足存儲客戶對產能的高指標要求。 在后道封裝設備方面：公司與國內領先的chiplet廠商、SiC廠商保持了深度合作關系。此外，臨時鍵合機、解鍵合機均已進入客戶驗證階段，有望受益于chiplet的發展帶來增量需求。 公司目前擁有沈陽兩個廠區、上海臨港廠區，其中沈陽老廠區生產后道、小尺寸領域設備；新廠區生產前道Track、物理清洗機。上海臨港廠區生產基地已于2023年1月順利封頂。項目達產后生產前道ArF涂膠顯影機、浸沒式涂膠顯影機、單片化學清洗機等設備。 中科飛測 作為國內高端半導體檢測和量測設備龍頭，中科飛測自2014年成立以來一直專注于半導體檢測和量測設備領域，目前已成功推出了無圖形晶圓缺陷檢測設備、圖形晶圓缺陷檢測設備、三維形貌量測設備、薄膜膜厚量測設備等產品，可被廣泛應用于28nm及以上制程集成電路制造和先進封裝環節。 目前，中科飛測平臺化布局產品線持續豐富，更先進制程研發驗證進展順利： 無圖形基于缺陷檢測設備：量產型號已覆蓋2Xnm及以上工藝節點，1Xnm設備研發進展順利； 圖形缺陷檢測設備：廣泛應用于邏輯、存儲、先進封裝等領域，具備三維檢測功能的設備已在客戶進行工藝驗證，2Xnm明場納米圖形晶圓缺陷檢測設備、暗場納米圖形晶圓缺陷檢測設備研發進展順利； 三維形貌量測設備：支持2Xnm及以上制程，訂單穩步增長； 薄膜膜厚量測設備：已覆蓋國內先進工藝和成熟工藝的主要集成電路客戶，金屬薄膜膜厚量測設備為新增長點，市場認可度進一步提升； 套刻精度量測設備：90nm及以上工藝節點的設備已實現批量銷售，2Xnm設備已通過國內頭部客戶產線驗證,獲得國內領先客戶訂單。 關鍵尺寸量測設備：2Xnm產品研發進展順利。 經過多年的技術積累，中科飛測無圖形晶圓缺陷檢測設備等產品性能可比肩海外龍頭，產品已在中芯國際、長江存儲、長電科技和華天科技等國內知名客戶的產線上實現無差別應用。 長川科技 長川科技作為國內領先的后道設備廠商，其產品覆蓋了測試機、探針臺、分選機、AOI光學檢測設備等。 目前公司數模混合測試機技術成熟，數字SoC測試機D9000等正在快速放量，并且下游客戶不斷拓展，公司未來在存儲測試機領域有望進一步放量； 在分選機領域，公司形成轉塔式、平移式、重力式分選機全面布局，平移式三溫分選機為主要增長動力，能夠覆蓋-55~150℃溫度范圍，工位數量最高16個，每小時最大產能高達1200片，可車規級等IC測試需求； 在探針臺領域，公司產品支持幾乎所有8/12英寸CP測試需求，目前也開始逐步起量； 在前道測試設備領域，公司通過收購STI提升自身AOI光學檢測實力，形成前道檢測設備iFocus系列等，并且針對半導體關鍵制程尺寸量測需求開發了全自動關鍵尺寸量測設備NanoX-6000。 經過多年研發和積累，公司已成為國內領先的集成電路專用測試設備供應商，產品獲得了長電科技、華天科技、通富微電、士蘭微、華潤微電子、日月光等知名集成電路企業使用和認可。 華峰測控 作為為國內模擬芯片測試龍頭，華峰測控近年來也在集積極拓展延申功率芯片及SoC測試業務。 公司主力機型STS8200系列主要應用于模擬集成電路測試，STS8300機型主要應用于混合信號和數字測試領域，同時也拓展了分立器件、功率和第三代化合物半導體器件測試。 目前，STS8300全球裝機量已達到一定數量，開始建立生態圈，板卡已迭代第二代，產品將提供更高性能，更具性價比，8300上的數字板卡已具備400M測試能力，具備進入數字測試領域能力。IGBT、SiC、GaN等各方向均實現覆蓋。 今年6月，公司在上海舉辦的SEMICONChina 2023展會上推出了面向SoC測試領域的全新一代機型-STS8600，該機型擁有更多的測試通道數以及更高的測試頻率，并且配置水冷散熱系統，進一步完善了公司的產品線，拓寬了公司產品的可測試范圍。目前正在針對該機型進行性能驗證和單板開發。 二、國產設備中標比例不斷突破 我們以本土晶圓產線：中芯國際、華虹半導體、上海華力、長江存儲、合肥長鑫、積塔半導體、燕東微電子、福建晉華、粵芯半導體、武漢新芯、合肥晶合作為統計樣本，對其招標、中標數據進行分析。 按照圖示的統計口徑，根據采招網的數據，2023年11月，統計樣本中的晶圓產線合計產生135項招標。以華虹半導體、積塔半導體、燕東微電子等產線招標為主。 2023年1-11月，統計樣本中的晶圓產線合計招標1607項，其中，華虹半導體、積塔半導體、中芯國際的招標量位居前三。整體而言，設備招標以量測、擴散、刻蝕設備為主。
從中標情況來看，根據采招網的數據，2023年11月，統計樣本中的晶圓產線上合計中標362臺設備，以刻蝕、清洗、氣液系統設備居多；國產設備整體中標比例約42%，其中，爐管、PVD、CVD、硅片再生設備的國產中標比例顯著。 具體來說，2023年11月，統計樣本中的國內半導體設備廠商合計中標101臺設備，以北方華創、盛美上海、中微公司中標為主，在對應工藝環節的中標比例為32%。其中，北方華創中標16臺刻蝕設備、6臺爐管設備、5臺PVD設備、5臺濕法腐蝕設備、3臺清洗設備，在對應工藝環節的中標比例分別為22%/100%/100%/24%/5%。盛美上海中標15臺清洗設備、4臺硅片再生設備、1臺電鍍設備、1臺濕法腐蝕設備，在對應工藝環節的中標比例分別為23%/100%33%/5%。中微公司中標16臺刻蝕設備，在對應工藝環節的中標比例為22%。 2023年1-11月，統計樣本中的晶圓產線合計中標875臺設備，以刻蝕、測試機、氣液系統設備居多；國產設備整體中標比例約47%，其中，PECVD、外延、氧化、硅片再生設備的國產中標比例較高。
具體來說，2023年1-11月，統計樣本中的國內半導體設備廠商合計中標309臺設備，北方華創、中微公司、萬業企業中標量領先。其中，北方華創中標主要包括刻蝕、擴散、爐管設備，分別為34/10/7臺；中微公司中標主要為刻蝕設備，合計42臺。萬業企業中標主要包括氣液系統、沉積、CVD設備，分別為23/5/2臺。 2023年1-11月，統計樣本中的相關國產半導體設備廠商合計中標量在對應工藝環節的中標比例平均約為39%。其中，北方華創的外延/氧化設備、拓荊科技的PECVD設備和盛美上海的硅片再生設備在對應工藝環節的中標比例領先，均為100%。
進入2024年，隨著全球半導體市場的持續回暖，全球半導體設備市場也將迎來全面的增長，其中中國半導體設備市場規模仍將位居全球第一。 根據SEMI預計2024年半導體設備市場銷售額為1,053億美元，同比增長增4%。2025年預計將大幅增長18%至1,240億美元，將超越2022年的1,074億美元，創下歷史新高紀錄。SEMI也指出，截至2025年為止，中國大陸的半導體設備采購額有望持續增長、維持首位。 在國內半導體設備市場規模持續增長，美日荷先進半導體設備對華持續限制的背景之下，國產半導體設備的滲透率和市場份額將有望持續提升。 |
