國內半導體設備：先天不足，后天奮起

　　中芯國際創(chuàng)始人張汝京對我國集成電路產(chǎn)業(yè)曾有過這樣的點評，“我國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展最薄弱的環(huán)節(jié)就是材料和設備，但這也意味著市場機遇?！苯?jīng)過長期發(fā)展，我國企業(yè)在半導體應用、封裝測試領域已發(fā)展到全球領先，擁有了完整的終端產(chǎn)業(yè)鏈，但在產(chǎn)業(yè)鏈前端環(huán)節(jié)非常薄弱。關于材料以及封裝 ，小編在前文都有提及，感興趣的朋友可以去看一下。這一篇文章，我們將著重來說半導體設備。

　　半導體設備是半導體產(chǎn)業(yè)最為重要的一環(huán)，是生產(chǎn)部門不可或缺的生產(chǎn)資料。從半導體產(chǎn)業(yè)鏈中可以看出，無論是上游設計制造，還是下游封裝測試，幾乎每一個產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)都需要相關設備的投入。半導體設備主要應用于IC制造(前端設備)、IC封測(后道設備)兩大領域。

　　其中，IC制造設備又包括晶圓制造設備和晶圓加工設備。其中晶圓制造設備主要由硅片廠(如SUMCO、金瑞泓、上海新昇)進行采購，最終產(chǎn)品為硅片;晶圓加工設備主要由代工廠(Foundry，如臺積電、中芯國際、上海長虹)或IDM企業(yè)(如Intel、Samsung)進行采購，最終產(chǎn)品為芯片;IC封測設備通常由專門的封測廠(如日月光、Amkor、長電科技)進行采購，包括揀選、測試、貼片、鍵合等多個環(huán)節(jié)。

　　半導體設備格局一覽

　　據(jù)Gartner統(tǒng)計，全球規(guī)模以上晶圓制造設備商共計58家，其中日本的企業(yè)最多，達到 21 家，占36%，其次是歐洲13家、北美10家、韓國7家，而中國大陸僅4家，分別是上海盛美、上海中微、Mattson(亦莊國投收購)和北方華創(chuàng)，占比不到7%。

　　從半導體設備需求端來看，近幾年銷售額前三大地區(qū)分別是韓國、中國臺灣和大陸。從半導體設備銷售額情況看，從2014 年開始，北美半導體設備投資逐年減少，日本基本維持穩(wěn)定，整個半導體制造的產(chǎn)能轉移到了韓國、中國臺灣和大陸三地。另外，從這三個地區(qū)市場份額占比來看，中國大陸買家買下了全球 15%的半導體設備，市場份額提升了近一倍，且一直處于穩(wěn)步上升的狀態(tài)。

　　圖：2017全球半導體設備市場規(guī)模(單位：十億美元)

　　從供給側來看，半導體設備是一個高度壟斷的市場。根據(jù)各細分設備市場占有率統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在光刻機、PVD、刻蝕機、氧化/擴散設備上，前三家設備商的總市占率都達 90%以上，而且行業(yè)龍頭都能占據(jù)一半左右的市場，所以，要想在半導體裝備市場中分一杯羹，就必須在細分領域能夠做到全球前三。

　　美國處于領先地位

　　來自SEMI的最新數(shù)據(jù)顯示，北美半導體設備制造商3月出貨金額為24.2億美元，比2月微增0.4%，年增16.7%，創(chuàng)17年來新高。這主要得益于近兩年內存及晶圓代工投資持續(xù)帶動。

　　美國半導體設備的發(fā)展起源于二戰(zhàn)后期，由于軍用計算機的帶動，造就了最初的半導體產(chǎn)業(yè)，在之后的二三十年中，美國半導體產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，奠定了其半導體設備行業(yè)的堅實基礎。

　　來自北美的設備商主要包括：應用材料，泰瑞達、Axcelis Technologies，KLA-Tencor，Lam Research，Kulicke & Soffa、Nanometrics，Rave，Rudolph Technologies，Ultratech，Ushio等。

　　雖然在所有半導體設備廠商和市場中，美國跟隨在日本和歐洲之后，處于第三的位置。但就晶圓處理設備而言，其實力非常強勁，在全球晶圓處理設備供應商前5名中，美國就占據(jù)了3席，分別是排名第一的應用材料(AMAT)，市占率19%左右;第二的Lam Research，市占率13%左右;以及排名第5的KLA-Tencor，市占率6%左右。

　　具體而言，晶圓處理設備中，幾個主要工序的設備也都基本處于行業(yè)龍頭的高度壟斷之中。其中，在PVD領域，應用材料公司占據(jù)了近 85%的市場份額，CVD占30%;刻蝕設備方面，Lam Research最多，市占率達53%，而KLA-Tencor在半導體光學檢測領域，全球市占居冠。在各個領域中，前三大巨頭的市場份額相加均超過70%，整個市場呈現(xiàn)強者恒強、高度壟斷的狀態(tài)。

　　應用材料可以說是全球最大的半導體設備公司了，產(chǎn)品橫跨CVD、 PVD、刻蝕、CMP、RTP等除光刻機外的幾乎所有半導體設備。應用材料2017財年營收為145.3億美元，其中，半導體設備收入95.2億美元。

　　半導體設備行業(yè)技術壁壘非常高，隨著制程越來越先進，對半導體設備的性能和穩(wěn)定性提出了越來越高的要求，需要投入大量的研發(fā)資金。應用材料公司一直保持著在研發(fā)上的高投入，其30%的員工為專業(yè)研發(fā)人員，擁有近12000 項專利，平均每天申請4個以上的新專利。正是這種持續(xù)的高研發(fā)投入，促成了應用材料的內部創(chuàng)新，構成了較高的技術壁壘，使其自1992年以來一直保持著世界最大半導體設備公司的地位。

　　中國市場現(xiàn)狀

　　據(jù)Semi預測，2018年中國的設備銷售增長率將創(chuàng)新高，為49.3%，達到113億美元，中國大陸將緊隨韓國，成為世界第二大半導體設備需求市場。

　　圖：中國大陸半導體設備市場規(guī)模(單位：十億美元)

　　2017～2020年，中國大陸將有26座新晶圓廠投產(chǎn)，成為全球新建晶圓廠最積極的地區(qū)，整個投資計劃占全球新建晶圓廠高達 42%，成為全球新建投資最大的地區(qū)。目前，中國12英寸晶圓廠共有22座，其中在建11座，規(guī)劃中1座;8英寸晶圓廠18座，其中在建5座。

　　在這樣大興土木的行業(yè)背景下，對半導體設備的需求和投資必然巨大。粗略計算，已經(jīng)公布的半導體產(chǎn)線投資金額將超過1000億美元。按照行業(yè)規(guī)律，在總投資中80%用于設備投資，從而可計算出設備投資額為800 億美元。

　　在晶圓廠設備構成中，光刻機占比最大，占39%，其次是沉積設備，占比為 24%，刻蝕設備第三，占比為14%，材料制備占比8%，表面處理設備和安裝設備分別占比2%，其他設備占比11%。

　　據(jù)此，可以計算出，2017-2019年國內集成電路光刻設備市場空間為312億美元，沉積設備市場空間為192億美元，刻蝕設備市場空間為112億美元，材料制備設備市場空間為64億美元。

　　我國與先進國際水平相比仍然存在較大差距

　　未來幾年，我國對半導體設備的需求量巨大。中國半導體設備企業(yè)雖然在近年內呈現(xiàn)出了高增長態(tài)勢，但是畢竟發(fā)展時間有限，與美、日等國家比起來還是存在明顯差距。

　　2008 年之前我國半導體設備基本全靠進口，因此國家設立了國家科技重大專項——極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝科技項目(簡稱 02專項)研發(fā)國產(chǎn)化設備。但是，由于設備制造對技術和資金需求要求比較高，只有北方華創(chuàng)、中微半導體、上海微電子等少數(shù)重點企業(yè)能夠承擔 02專項研發(fā)工作，整個行業(yè)集中度相對較高。

　　雖然在02專項的支持下，我國半導體設備實現(xiàn)了從無到有，但相比國內龐大的市場規(guī)模而言，自給率不足15%。

　　即使在發(fā)展水平相對較高的 IC 封裝測試領域，我國與先進國際水平相比仍然存在較大差距。尤其是單晶爐、氧化爐、 CVD 設備、磁控濺射鍍膜設備、 CMP 設備、光刻機、涂布/顯影設備、 ICP 等離子體刻蝕系統(tǒng)、探針臺等設備市場幾乎被國外企業(yè)所占據(jù)。

　　我國本土半導體設備企業(yè)不算少，但總體不強，銷售額占比在國內市場還不足15%，在國際市場幾乎為 0。究其原因，還是技術上的落后。

　　目前，國產(chǎn)半導體設備處于局部有所突破，但整體較為落后的狀態(tài)。尤其與國際半導體設備巨頭應用材料、 ASML、LAM Research、KLA-Tencor等相比，國產(chǎn)半導體設備公司的實力仍然偏弱，絕大部分企業(yè)無法達到國際上已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)的10nm工藝，部分企業(yè)突破到28nm或14nm工藝，但在使用的穩(wěn)定性上與國際巨頭差距較大，較難大批量進入量產(chǎn)線，也較難進入國際代工巨頭的生產(chǎn)線。

　　雖然我國整體上與國際領先水平存在一定的差距，但也不乏表現(xiàn)相對突出的設備企業(yè)，如設備制造龍頭北方華創(chuàng)、在刻蝕機領域做出突破的中微半導體、封測領域龍頭長川科技、從事高純工藝系統(tǒng)的至純科技以及國內單晶生長設備稀缺標的晶盛機電等。