2022年半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、2022年半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析一、半導(dǎo)體行業(yè)概述：行業(yè)空間廣闊，中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模增速高于全球半導(dǎo)體指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，被廣泛應(yīng)用于各種電 子產(chǎn)品中。 半導(dǎo)體產(chǎn)品可細(xì)分為四大類(lèi)：集成電路、分立器件、光電子器件和傳感器。集 成電路作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心，占據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)規(guī)模的八成以上，其細(xì)分領(lǐng)域包括 邏輯芯片、存儲(chǔ)器、微處理器和模擬芯片等，被廣泛應(yīng)用于 5G 通信、計(jì)算機(jī)、消 費(fèi)電子、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車(chē)電子、物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)，是絕大多數(shù)電子設(shè)備的核心組成部 分。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈涉及材料、設(shè)備等支撐性行業(yè)，芯片設(shè)計(jì)、 晶圓制造和封測(cè)行業(yè)，半導(dǎo)體產(chǎn)品終端應(yīng)用行業(yè)等。以集成電

2、路為代表的半導(dǎo)體產(chǎn) 品應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，下游應(yīng)用行業(yè)的需求增長(zhǎng)是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。伴隨全球信息化、網(wǎng)絡(luò)化和知識(shí)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，特別是在以物聯(lián)網(wǎng)、人工智 能、汽車(chē)電子、智能手機(jī)、智能穿戴、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和安防電子等為主的新興應(yīng)用領(lǐng)域強(qiáng)勁需求的帶動(dòng)下，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)收入規(guī)模巨大。根據(jù)公司招股說(shuō)明書(shū)引 用的 Gartner 的數(shù)據(jù)顯示2018 年全球半導(dǎo)體行業(yè)收入為 4,761.51 億美元，2019 年受全球宏觀經(jīng)濟(jì)低迷影響，半導(dǎo)體行業(yè)景氣度有所下降，收入同比下降 11.97%， 為 4,191.48 億美元，2021 年半導(dǎo)體行業(yè)開(kāi)始復(fù)蘇，2024 年預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體行業(yè) 收入將達(dá)到 5

3、,727.88 億美元。依托龐大的中國(guó)終端應(yīng)用市場(chǎng)需求，中國(guó)大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的規(guī)模持續(xù)快速增長(zhǎng)， 其中集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尤為迅速。根據(jù)公司招股說(shuō)明書(shū)引用的中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié) 會(huì)發(fā)布的數(shù)據(jù)， 2013 年中國(guó)大陸集成電路產(chǎn)業(yè)的銷(xiāo)售規(guī)模為 2,508.5 億元，2018 年銷(xiāo)售規(guī)模為 6,532.0 億元，同比增長(zhǎng) 20.71%，2019 年銷(xiāo)售規(guī)模為 7,562.3 億 元，同比增長(zhǎng) 15.77%，2013 年至 2019 年期間，中國(guó)大陸集成電路產(chǎn)業(yè)的銷(xiāo)售 規(guī)模的年復(fù)合增長(zhǎng)率為 20.19%，高于全球同期增速。圖：2018-2024年全球半導(dǎo)體行業(yè)收入及增速縱觀全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，經(jīng)歷了由美

4、國(guó)向日本、向韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地 區(qū)及中國(guó)大陸的幾輪產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。目前中國(guó)大陸正處于新一代智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、 人 工智能、5G 通信等行業(yè)快速崛起的進(jìn)程中，已成為全球最重要的半導(dǎo)體應(yīng)用和消 費(fèi)市場(chǎng)之一。根據(jù)公司招股書(shū)引用的國(guó)際半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SEMI）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017 年 到 2020 年期間，全球?qū)⒂?62 座新晶圓廠投產(chǎn)，其中將有 26 座新晶圓廠座落中 國(guó)大陸，占比達(dá) 42%。新晶圓廠從建立到生產(chǎn)的周期大概為 2 年，未來(lái)幾年將是 中國(guó)大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展期。二、半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)：隨半導(dǎo)體行業(yè)周期波動(dòng)成長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)替代水平較低半導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備泛指用于生產(chǎn)各類(lèi)半導(dǎo)體產(chǎn)品所需的生產(chǎn)設(shè)備，屬于半導(dǎo)體行 業(yè)

5、產(chǎn)業(yè)鏈的支撐環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)先導(dǎo)者，芯片設(shè)計(jì)、晶 圓制造和封裝測(cè)試等需在設(shè)備技術(shù)允許的范圍內(nèi)設(shè)計(jì)和制造，設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步又反 過(guò)來(lái)推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)難度最高、附加值最大、工藝 最為復(fù)雜的集成電路為例，應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域的設(shè)備通常可分為前道工藝設(shè)備（晶 圓制造）和后道工藝設(shè)備（封裝測(cè)試）兩大類(lèi)。其中，在前道晶圓制造中，共有七 大工藝步驟，分別為氧化/擴(kuò)散（Thermal Process）、光刻（Photo-lithography）、 刻蝕（Etch）、離子注入（Ion Implant）、薄膜生長(zhǎng)（Dielectric and Metal Deposit

6、ion）、 清洗與拋光（Clean & CMP）、金屬化（Metalization），所對(duì)應(yīng)的專(zhuān)用設(shè)備主要包 括氧化/擴(kuò)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(jī)械拋光設(shè)備等。半導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備市場(chǎng)與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)景氣狀況緊密相關(guān)，其中芯片制造設(shè)備是半 導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備行業(yè)需求最大的領(lǐng)域。根據(jù)公司招股書(shū)引用的 Gartner 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)， 2018 年全球芯片制造廠商設(shè)備支出達(dá)到 589.44 億美元，受全球宏觀經(jīng)濟(jì)低迷影 響，2019 年略有下降為 554.80 億美元，2021 年半導(dǎo)體行業(yè)開(kāi)始復(fù)蘇，2024 年 將增長(zhǎng)至 602.14 億美元。2020 年-2024 年預(yù)

7、計(jì)年復(fù)合增長(zhǎng)率為 6.27%。隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈不斷向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移，中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。 根據(jù)公司招股書(shū)引用的 Gartner 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018 年中國(guó)大陸芯片制造廠商設(shè)備 支出達(dá)到 104.34 億美元，2019 年為 122.44 億美元，2020 年受全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 景氣度傳導(dǎo)的影響，將下降為 96.28 億美元，隨著 2021 年全球半導(dǎo)體行業(yè)逐漸復(fù) 蘇，2024 年將增長(zhǎng)至 128.42 億美元。未來(lái) 2020 年-2024 年預(yù)計(jì)年復(fù)合增長(zhǎng)率 為 7.47%。雖然中國(guó)半導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備企業(yè)銷(xiāo)售規(guī)模不斷增長(zhǎng)，但整體國(guó)產(chǎn)率還處于較低的 水平，目前中國(guó)半導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備仍主要依賴

8、進(jìn)口。根據(jù)公司招股說(shuō)明書(shū)引用的中國(guó) 電子專(zhuān)用設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018 年國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備銷(xiāo)售額為 109 億 元，自給率約為13%，在集成電路制造設(shè)備領(lǐng)域自給率更低，中國(guó)半導(dǎo)體專(zhuān)用設(shè)備 公司發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｈ?、半?dǎo)體清洗設(shè)備：工藝升級(jí)帶來(lái)需求，國(guó)產(chǎn)廠商發(fā)力實(shí)現(xiàn)突破清洗是貫穿半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要工藝環(huán)節(jié)，用于去除半導(dǎo)體硅片制造、晶圓制 造和封裝測(cè)試每個(gè)步驟中可能存在的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)影響芯片良率和芯片產(chǎn)品性能。 目前，隨著芯片制造工藝先進(jìn)程度的持續(xù)提升，對(duì)晶圓表面污染物的控制要求不斷 提高，每一步光刻、刻蝕、沉積等重復(fù)性工序后，都需要一步清洗工序。根據(jù)清洗介質(zhì)的不同，半導(dǎo)體清洗技術(shù)主要分為濕

9、法清洗和干法清洗兩種工藝 路線，濕法清洗是針對(duì)不同的工藝需求，采用特定的化學(xué)藥液和去離子水，對(duì)晶圓 表面進(jìn)行無(wú)損傷清洗；干法清洗是指不使用化學(xué)溶劑的清洗技術(shù)，主要包括等離子 清洗、超臨界氣相清洗、束流清洗等技術(shù)，晶圓制造產(chǎn)線上通常以濕法清洗為主，占芯片制造清洗步驟數(shù)量的 90%以上，少量特定步驟采用濕法和干法清洗相結(jié)合的 方式互補(bǔ)所短，構(gòu)建清洗方案。隨著集成電路制程工藝節(jié)點(diǎn)越來(lái)越先進(jìn)，清洗環(huán)節(jié)的重要性日益凸顯。隨著晶 圓制造工藝不斷向精密化方向發(fā)展，芯片結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度不斷提高，芯片對(duì)雜質(zhì)含量 的敏感度也相應(yīng)提高，微小雜質(zhì)將影響到芯片產(chǎn)品的良率；隨著技術(shù)節(jié)點(diǎn)的繼續(xù)進(jìn) 步，清洗工序的數(shù)量和重要性將隨

10、之提升。在集成電路制造的先進(jìn)工藝中，單片清洗已逐步取代槽式清洗成為主流。首先， 單片清洗能夠在整個(gè)制造周期提供更好的工藝控制，改善了單個(gè)晶圓和不同晶圓間 的均勻性，提高了產(chǎn)品良率；其次，更大尺寸的晶圓和更先進(jìn)的工藝對(duì)于雜質(zhì)更敏 感，槽式清洗出現(xiàn)交叉污染的影響會(huì)更大，進(jìn)而危及整批晶圓的良率， 會(huì)帶來(lái)高成 本的芯片返工支出。此外，單片槽式組合清洗技術(shù)的出現(xiàn)，可以綜合單片清洗和槽 式清洗的優(yōu)點(diǎn)，在提高清洗能力及效率的同時(shí)，減少硫酸的使用量，在幫助客戶降 低成本的同時(shí)，符合國(guó)家節(jié)能減排的政策要求。根據(jù)公司招股書(shū)引用的 Gartner 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018 年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場(chǎng) 規(guī)模為 34.17 億

11、美元，2019 年和 2020 年受全球半導(dǎo)體行業(yè)景氣度下行的影響， 有所下降，分別為 30.49 億美元和 25.39 億美元，預(yù)計(jì) 2021 年隨著全球半導(dǎo)體 行業(yè)復(fù)蘇，全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場(chǎng)將呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，2024 年預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體 清洗設(shè)備行業(yè)將達(dá)到 31.93 億美元。圖：2018-2024年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模在全球清洗設(shè)備市場(chǎng)，日本公司占據(jù)主導(dǎo)地位，DNS 占據(jù) 40%以上的市場(chǎng)份 額，此外，TEL、LAM 等也在行業(yè)占據(jù)了較高的市場(chǎng)份額，市場(chǎng)集中度較高。目前中國(guó)大陸的清洗設(shè)備領(lǐng)域主要有盛美半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)、芯源微、至純科 技等四家主要廠商，且專(zhuān)注的領(lǐng)域有所差異。其中，

12、盛美半導(dǎo)體主要產(chǎn)品為集成電 路領(lǐng)域的單片清洗設(shè)備，其中包括單片 SAPS 兆聲波清洗設(shè)備、單片 TEBO 兆聲 波清洗設(shè)備、單片背面清洗設(shè)備、單片前道刷洗設(shè)備、槽式清洗設(shè)備、單片槽式組 合清洗設(shè)備等，產(chǎn)品線較為豐富；北方華創(chuàng)收購(gòu)美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)商 Akrion Systems LLC 之后主要產(chǎn)品為單片及槽式清洗設(shè)備；芯源微目前產(chǎn)品主要應(yīng)用于集 成電路制造領(lǐng)域的單片式刷洗領(lǐng)域；至純科技具備生產(chǎn) 8-12 英寸高階單晶圓濕法 清洗設(shè)備和槽式濕法清洗設(shè)備的相關(guān)技術(shù)，能夠覆蓋包括晶圓制造、先進(jìn)封裝、太 陽(yáng)能在內(nèi)多個(gè)下游行業(yè)的市場(chǎng)需求。隨著中國(guó)大陸半導(dǎo)體建廠潮，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資迅猛增長(zhǎng)，中國(guó)大陸半

13、導(dǎo)體 專(zhuān)用設(shè)備企業(yè)取得技術(shù)突破，在清洗設(shè)備領(lǐng)域，已進(jìn)入國(guó)內(nèi)外主流晶圓制造廠商的 生產(chǎn)線。根據(jù)公司招股書(shū)引用的中銀國(guó)際證券2019年12月發(fā)布的半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè) 2020年度策略，國(guó)產(chǎn)清洗設(shè)備的在中國(guó)大陸市場(chǎng)的占有率已達(dá)到 20%以上，未來(lái) 中國(guó)半導(dǎo)體清洗設(shè)備的市場(chǎng)占有率將不斷提高。四、其他半導(dǎo)體專(zhuān)業(yè)設(shè)備細(xì)分領(lǐng)域半導(dǎo)體電鍍是指在芯片制造過(guò)程中，將電鍍液中的金屬離子電鍍到晶圓表面形 成金屬互連。隨著芯片制造工藝越來(lái)越先進(jìn)，芯片內(nèi)的互連線開(kāi)始從傳統(tǒng)的鋁材料 轉(zhuǎn)向銅材料，半導(dǎo)體鍍銅設(shè)備便被廣泛采用。目前半導(dǎo)體電鍍已經(jīng)不限于銅線的沉積，還有錫、錫銀合金、鎳、金等金屬，但是金屬銅的沉積依然占據(jù)主導(dǎo)地位。銅

14、導(dǎo)線可以降低互聯(lián)阻抗，降低器件的功耗和成本，提高芯片的速度、集成度、器件 密度等。 半導(dǎo)體電鍍?cè)O(shè)備在晶圓上沉積一層致密、無(wú)孔洞、無(wú)縫隙等其他缺陷，并且分 布均勻的銅，再配以氣相沉積設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備等，完成銅互連線工藝。半導(dǎo)體電鍍隨著晶圓級(jí)封裝工藝的發(fā)展，在三維硅通孔、重布線、凸塊工藝中 都需要金屬化薄膜沉積工藝，使用電鍍工藝進(jìn)行金屬銅、鎳、錫、銀、金等金屬的 沉積。在前道晶圓制造的電鍍?cè)O(shè)備領(lǐng)域，目前全球市場(chǎng)主要被 LAM 壟斷。除 LAM 外， 盛美半導(dǎo)體是全球范圍內(nèi)少數(shù)幾家掌握芯片銅互連電鍍銅技術(shù)核心專(zhuān)利并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè) 化的公司之一，其自主開(kāi)發(fā)了針對(duì) 20-14nm 及更先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的芯

15、片制造前道銅 互連鍍銅技術(shù)（Ultra ECP map），采用多陽(yáng)極局部電鍍技術(shù)的新型電流控制方法， 實(shí)現(xiàn)不同陽(yáng)極之間毫秒級(jí)別的快速切換，在超薄籽晶層上完成無(wú)空穴填充；同時(shí)通 過(guò)對(duì)不同陽(yáng)極的電流調(diào)整，在無(wú)空穴填充后實(shí)現(xiàn)更好的沉積銅膜厚的均勻性。目前， 盛美半導(dǎo)體的半導(dǎo)體電鍍?cè)O(shè)備已經(jīng)持續(xù)接到了客戶的訂單。在后道先進(jìn)封裝電鍍?cè)O(shè)備領(lǐng)域，全球范圍內(nèi)的主要設(shè)備商包括美國(guó)的 Applied Materials 和 LAM、日本的 EBARA CORPORATION 和新加坡的 ASM Pacific Technology Limited 等；在國(guó)內(nèi)企業(yè)中，盛美半導(dǎo)體針對(duì)先進(jìn)封裝工藝進(jìn)行差異化 開(kāi)發(fā)，解決了

16、在更大電鍍液流量下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)電鍍的難題，通過(guò)獨(dú)創(chuàng)的第二陽(yáng)極控制 技術(shù)，可在工藝配方層面上更好的實(shí)現(xiàn)晶圓平邊或缺口區(qū)域的膜厚均勻性控制，提 高了封裝環(huán)節(jié)的良率。先進(jìn)封裝是指當(dāng)時(shí)較前沿的封裝形式和技術(shù)。目前，帶有倒裝芯片（FC）結(jié)構(gòu) 的封裝、晶圓級(jí)封裝（WLP）、2.5D 封裝、3D 封裝和扇出型封裝等被認(rèn)為屬于先 進(jìn)封裝的范疇。先進(jìn)封裝的作用包含對(duì)芯片的支撐與機(jī)械保護(hù)，電信號(hào)的互連與引 出，電源的分配和熱管理。根據(jù)半導(dǎo)體封裝的流程，半導(dǎo)體封裝設(shè)備主要包括濕法 刻蝕設(shè)備、刷片設(shè)備、涂膠設(shè)備、顯影設(shè)備、去膠設(shè)備、減薄設(shè)備、切割設(shè)備、電 鍍?cè)O(shè)備、切割成型設(shè)備等。半導(dǎo)體先進(jìn)封裝是芯片制造過(guò)程中的后道環(huán)節(jié)，其市場(chǎng)需求與下游芯片應(yīng)用需 求密切相關(guān)，在消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)以及 5G 通信等產(chǎn)品需求持續(xù)增長(zhǎng)的背景下，半 導(dǎo)體先進(jìn)封裝市場(chǎng)需求未來(lái)幾年有望實(shí)現(xiàn)持續(xù)快速的增長(zhǎng)。從全球封測(cè)技術(shù)來(lái)看， 目前正經(jīng)歷從傳統(tǒng)封裝向先進(jìn)封裝（FC、WLC、Fan-out 等）的轉(zhuǎn)型。根據(jù)公司招 股書(shū)引用的 Yole 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017 年全球先進(jìn)封裝產(chǎn)值超過(guò) 200 億美元，占全球 封測(cè)總產(chǎn)值的 38%左右，預(yù)計(jì)到 2020 年將超過(guò) 300 億美元，占比 44%。從先 進(jìn)封裝增長(zhǎng)率來(lái)看，2017年到2023年，整個(gè)半導(dǎo)體封裝市場(chǎng)的營(yíng)收將以5.2% 的復(fù) 合增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，其中先進(jìn)封裝市場(chǎng)增長(zhǎng)率為