半导体设备产业链全景

根据SEMI报告，107年全球半导体制造设备销售额将达到6亿美元，同比增长2022%，再创历史新高;5-2018年，全球半导体设备市场规模从2022亿美元增长到64亿美元，年复合增长率达到5.107%;中国大陆的半导体设备销售额为6亿美元，仍然是全球最大的半导体设备市场。

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半导体设备行业概况

设备是半导体行业发展的基石。半导体专用设备一般是指生产各种半导体产品所需的生产设备。是半导体产业链中的关键支撑环节。也是上游链路中空间最广、战略价值最重要的部分。

半导体设备在半导体产业链中的地位：

半导体专用设备是半导体行业的技术领导者。芯片设计、晶圆制造、封装测试等都需要在设备技术范围内进行设计和制造。设备的技术进步反过来又推动了半导体行业的发展。以半导体产业链中技术难度最高、附加值最大、工艺最复杂的集成电路为例，集成电路领域使用的设备通常可分为前端制程设备（晶圆制造）和后端制程设备（封装测试）。）两类。在晶圆制造中，可分为七大工艺，即氧化/扩散、光刻、蚀刻、离子注入、薄膜沉积、清洗和金属化。相应的专用设备主要有氧化/扩散设备、光刻设备、蚀刻设备、清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。芯片制造设备中的设备投资约占集成电路主要资本支出的80%。半导体设备分类：

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半导体设备核心环节

硅晶圆制造是半导体加工中最大的一步。硅片制造过程中涉及的设备主要分为生长炉和其他加工设备，包括切割机、研磨机、蚀刻机、抛光机、清洗机等。晶圆制造工艺复杂，涵盖许多工艺。硅片经过研磨、抛光、切片后，形成硅片，即硅片。晶圆制造的工艺流程主要包括扩散、光刻、刻蚀、离子注入、成膜、抛光、金属化等。典型的晶圆制造过程复杂且耗时，需要 6-8 周时间，涵盖 350 多个步骤。在晶圆制造过程中，主要应用的核心设备有薄膜沉积设备、光刻设备和蚀刻设备;而PVD/清洗/测量设备的市场规模处于第二梯队。

1.蚀刻设备

集成电路制造主要通过薄膜沉积、光刻和蚀刻三个主要工艺周期将所有光掩模图案逐层转移到晶圆上。蚀刻是前端晶圆生产过程中最重要的三类设备之一，占其价值的25%。随着半导体器件结构复杂度的增加，特别是线宽和3D结构的减小，单个半导体器件的蚀刻量也大大增加。蚀刻技术主要分为干法蚀刻和湿法蚀刻。干法刻蚀主要使用活性气体和等离子体进行蚀刻，而湿法蚀刻主要使用化学试剂与蚀刻材料反应进行蚀刻。干法蚀刻是目前主流的蚀刻技术。SEMI预测，未来五年全球蚀刻设备市场有望实现5%的复合年增长率，预计15年市场规模将达到5亿美元。蚀刻设备分类及主要应用领域：

从全球蚀刻设备市场格局来看，厂商之间的竞争激烈，中国企业正在崛起。根据Gartner的数据，蚀刻机的全球市场份额仍由泛林半导体（46.71%）、东京电子（26.57%）和应用材料（16.96%）三巨头主导。日立高新技术和西美市分别占据全球市场份额的3.45%和2.53%。国内微型企业占全球市场的1.37%，科磊占比1.23%，北方华创占比0.89%，艾法克占比0.19%，益唐半导体占比0.10%。

2.薄膜沉积设备

薄膜沉积设备通常用于在基板上沉积导体、绝缘体或半导体的薄膜层，以赋予它们某些特殊性能。薄膜沉积设备根据工艺原理的不同可分为物理气相沉积（PVD）设备、化学气相沉积（CVD）设备和原子层沉积（ALD）设备。CVD占沉积设备整体市场份额的64%。它技术路线多，具有良好的孔隙填充和膜厚控制能力，因此是应用最广泛的沉积设备。

从市场结构来看，薄膜沉积设备主要由日本、美国和欧洲制造商主导。据Gartner数据显示，在PVD设备方面，应用材料公司拥有绝对的份额优势，占据了85%的市场份额;应用材料公司、泛林半导体和东京电子是CVD设备市场的领导者，分别占30%、21%和19%。%;在ALD设备中，东京电子和ASMI是行业领导者，分别占据了31%和29%的市场份额。

在国内厂商中，北方华创、拓晶科技正在引领薄膜沉积设备的研发。中国微电子在深耕LED制造MOCVD的同时，也在投资填充钨的CVD设备。北方华创的CVD、PVD等相关设备已达到28nm制程水平;14nm先进制程薄膜沉积设备和ALD设备已通过多工艺工艺在客户端验证和实施。AMEC的钨填充CVD设备可应用于先进的逻辑器件接触孔填充，以及64层、128层和200层3D NAND的几个关键薄膜沉积步骤。拓晶科技部分CVD设备已广泛应用于我国晶圆厂14nm及以上制程集成电路生产线，并开展了14nm及以下制程的产品验证测试;部分ALD设备已在我国晶圆厂用于28nm及以上工艺。集成电路制造生产线，并已推出28nm及以下工艺的产品验证测试。

3.光刻机

光刻机是芯片制造中光刻工艺的核心设备，具有极高的技术和价值含量。它使用类似于照片打印的技术，通过光照将掩模上的精细图案打印到硅片上。它已经发展和迭代了十多代。光刻机产业链主要包括三大环节：上游设备及配套材料、中游光刻机系统集成与生产、下游光刻机应用。该技术极其复杂，涉及系统集成、精密光学、精密运动、精密材料传动、高端精密微环境控制等先进技术，有些型号需要数十万个零件，因此光刻机的生产通常涉及数千家供应商。

光刻机的技术壁垒极高，ASML是荷兰唯一的公司。ASML光刻机2022年收入约为16亿美元，较1年的23亿美元增长13%。佳能光刻机营收约1亿美元，尼康光刻机业务营收约2021亿美元，其中佳能和尼康光刻机部分用于面板行业，部分用于半导体行业。2年，三大公司光刻机总营收接近1亿美元，总市场份额超过5%。国内标杆产品是ASML的DUV光刻机：TWINSCAN NXT：2022i。以NXT：20i为例，各子系统拆分如下：上海微电子负责光刻机的设计与整体集成，北京科易宏源提供光源系统，北京国旺光学提供物镜系统，国科精密提供曝光光学系统，华卓精科提供双工作台，浙江奇尔机电提供浸没系统。

4、涂胶显影设备 涂胶显影设备是在光刻工艺中与光刻机配套使用的涂胶、烘烤、显影设备，包括涂胶机、喷胶机和显影机。涂胶/显影机作为光刻机的输入（曝光前的光刻胶涂布）和输出（曝光后的图形显影）。它主要使用机器人在系统之间转移和加工晶圆，以完成晶圆加工。光刻胶涂布、固化、显影、薄膜硬化等工艺。它不仅直接影响光刻过程中精细曝光图案的形成，而且显影过程的图案质量也对后续刻蚀和离子注入过程中图案转移的结果产生深远的影响。它是集成电路制造过程中不可缺少的关键工序。设备。光刻工艺：

在前端涂装和显影设备领域，日本制造商东京电子（TEL）的全球市场份额高达87%。依托多年的技术积累，国内厂商鑫源微于2018年自主研发出国内首台大容量前端涂胶设备，并顺利通过下游集成电路制造厂的工艺验证。目前，鑫苑微生产的前端涂装及显影设备已获得多个大型前端客户的订单和应用。其前端涂装和开发设备业务将显著受益于国内替代机会。

5.清洗设备

半导体清洗是指在半导体制造过程中，根据不同的工艺要求对晶圆表面进行无损清洗，去除颗粒、天然氧化层、金属污染、有机物、牺牲层、抛光残留物等杂质的过程。为了减少杂质对切屑良率的影响，在实际生产中不仅要提高单次清洗效率，还要在几乎所有工序前后进行频繁的清洗。根据清洗原理，清洗过程可分为干洗和湿洗。目前，90%以上的清洗步骤主要是湿法工艺。在湿法清洗工艺路线下，主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、组合清洗设备和间歇式旋转喷淋清洗设备，其中单片清洗设备是主流。清洗设备分类：

在全球清洗设备市场中，日系企业占据主导地位，DNS占据了40%以上的市场份额。TEL、SEMES、Ram Research等在行业内也占有较高的市场份额，市场集中度较高。在国内市场，DNS和TEL仍占据较大的市场份额，而盛美和北方华创分别占据约10%和5%的市场份额，在一定程度上打破了进口垄断，打开了国内替代。我国半导体清洗领域的厂商有上海盛美、北方华创、鑫源微和纯洁净科技等。清洗设备国产化率在31%左右。与其他半导体设备相比，清洗设备的技术门槛较低，有望在未来五年内率先实现全面国产化。

6. 氧化/扩散设备

下游对半导体产品性能需求的不断提高，将对上游热处理设备市场产生拉动作用。在这种趋势下，热处理设备有望获得更大的发展空间。国内亿唐半导体排名第二，是唯一一家市场份额为11.50%的中国企业。国际市场上的另外三家主要公司是International Electric，Veiko和Schooling。

7. CMP设备

化学机械研磨/化学机械抛光（CMP）是目前公认的纳米级全球平坦化精密加工技术。在硅片制造过程中，在完成拉晶、硅锭加工、切片成型等工序后，在抛光过程中，需要通过CMP设备和工艺实现最终光滑、干净的抛光晶圆。在集成电路制造过程中，芯片制造工艺按技术分工主要可分为薄膜沉积、CMP、光刻、刻蚀、离子注入等工艺环节。CMP设备是必不可少的。在先进封装领域，通过硅通孔（TSV）技术、扇出（Fan Out）技术、2.5D中介层、3D IC等都需要使用CMP设备。集成电路制造工艺及CMP工艺应用场景：

在全球CMP设备制造商中，应用材料占据多数份额，占比70%，其次是荏原机械，占比25%。国内厂商中也涌现出一批优秀企业，包括华海清科、天骏机电、中电45、硕科微等，填补了国内CMP设备厂商的空白。但与国外厂商相比，CMP设备的国产化率仍有很大的提升空间。目前，华海清科CMP设备主要应用于28nm及以上工艺生产线，14nm仍在验证中，领先于国内其他厂商。其设备已广泛应用于中芯国际、长江存储器、华虹集团、大连英特尔、厦门联信、长信存储器、广州悦信、上海吉塔等行业领先集成电路制造企业的大型生产线，占据了国内CMP设备销售的绝大部分市场份额。

8. 离子注入机

离子注入机是一个非常大的设备，包括几个子系统：气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和最重要的射线系统。离子注入设备及主要工艺流程：

在全球CMP设备制造商中，应用材料占据多数份额，占比70%，其次是荏原机械，占比25%。国内厂商中也涌现出一批优秀企业，包括华海清科、天骏机电、中电45、硕科微等，填补了国内CMP设备厂商的空白。但与国外厂商相比，CMP设备的国产化率仍有很大的提升空间。目前，华海清科CMP设备主要应用于28nm及以上工艺生产线，14nm仍在验证中，领先于国内其他厂商。其设备已广泛应用于中芯国际、长江存储器、华虹集团、大连英特尔、厦门联信、长信存储器、广州悦信、上海吉塔等行业领先集成电路制造企业的大型生产线，占据了国内CMP设备销售的绝大部分市场份额。

8. 离子注入机

离子注入机是一个非常大的设备，包括几个子系统：气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和最重要的射线系统。离子注入设备及主要工艺流程：

在离子注入机市场，美国公司垄断了绝大部分市场份额，其中应用材料公司（AMAT）约占市场份额的70%，Axcelis约占市场份额的20%。日本也有知名的等离子体植入机制造商，如日清、日本真空和住友重工。在国内企业中，只有科视通和中科欣具备集成电路离子注入机的研发和生产能力。科视通（万业企业旗下）自主研发的首台低能大束离子注入机，率先在国内12英寸主流集成电路芯片制造厂完成设备验证。高能离子注入机成功交付给某12英寸集成电路芯片制造厂。低能高光束重金属离子注入机和低能高光束超低温离子注入机顺利通过厂家验证。中科欣“90-65nm大角度离子注入机研发及产业化”项目以高分通过国家重大专项验收，45-28nm多款型号离子注入机通过国际前沿技术验证。产品包括中光束、大光束、高能、特殊应用和第三代半导体等离子体植入机。12英寸45-22nm低能量大束离子注入机的研发和产业化项目进入了自主创新的新阶段。

9.除胶设备

随着先进芯片制造技术的发展，