国产半导体设备处于局部有所突破，但整体较为落后的状态。半导体设备的成长会跟随着全球芯片制造中心的迁徙脚步，市场在哪里，活力就在哪里。

来源：贺贵鸿，SiSC 2020-10/11 Issue

时光荏苒，自七月份以来，逐渐摆脱新冠疫情的我国半导体行业活力四射，时有行业活动举办。比如，十月底在合肥的“第八届中国半导体设备年会”，以及杭州举办的“集成电路设备-青山湖论坛”，苏州微纳、IC CHINA、CIOE等等，业内专家、行业协会或知名投行的调研人员积极参与其中，听众可从中窥探全球及中国半导体的现状及未来态势。在这篇以记录为主的综合报道中，我们将着眼于中国半导体设备领域。

作为开篇，首先关注一下全球半导体行业的现状。据SEMI中国产业研究与咨询高级总监冯莉女士在《全球半导体产业发展展望》报告中提供数据，“2018-2024年12吋晶圆的产能增长迅速，2019年占比67%，预计2024年提升至74%，年复合增长率为8.1%；8吋及以下产能基本保持平稳。中国的晶圆制造产能在经过几年的发展后，2019年已达到全球的17%，而其中40%为8吋及以下产能。”作为全球最大的代工厂，台积电每年的设备采购实况很能说明问题。TSMC 2018年采购设备82.5亿美元，占资本开支的87%，2019年1~11月采购设备99.9亿美元，同比增长55%（图1）。2020年疫情仍在持续，全球半导体行业将遭受不同程度的影响，各家行业调研机构尚需不断调整估值。

图1. 2019年TSMC设备采购支出占比饼图。来源：公开资料整理

▌AMAT于2Q2020的存储需求占比45%，逻辑代工占比略有下降至55%；AMAT在中国大陆的收入占比超30%；其CMP设备占国内晶圆厂使用量的60~70%（占全球市场70%）。

▌TEL于2Q2020的DRAM+NAND业务量占比51%；中国大陆市场占TEL总营收的12%，基本垄断涂胶显影。

▌Lam Research于2Q2020来自中国大陆的营收占比为29%，3Q2020营收同比提升47%至占中国大陆的营收的37%；3Q业务增长点体现在3D结构差异化解决方案；3Q代工客户的营收环比提升6%，且近五个季度比重持续提升。

▌ASML于3Q2020的新机业绩反弹，其中来自中国大陆的营收（不含EUV）占比为21%，3Q台湾地区营收占47%（EUV为主），韩国26%，美国占比5%；先进制程替代存储器成为工艺设备的业务主要增长点，2Q逻辑客户占比61%，3Q提升至79%。

▌KLA于2Q2020营收同比增长15%左右，其中存储器客户占比40%，而代工需求占比环比下降至50%左右；在绍兴中芯的量测设备占比超过50%；KLA拥有国内量测设备市场近30%的市场份额。

▌SCREEN以Foundry客户为主，2Q2020的NAND客户占比相对1Q2020略有提升，在中国大陆的客户占比下降。

晶圆产能的增长与国内新建产线息息相关的。据统计，2017年迄今我国有39个Fab新增项目，其中极个别企业已出现资金链断裂难以为继的现象。目前中国晶圆厂正常运行57条产线，在建和计划建设产线26条（9 * 12’’+ 7 * 8’’）。中国12吋及6吋晶圆厂产能约为227万片/月（等效于8吋晶圆），占全球总产能的12.9%。预计到2021年，中国12吋及8吋晶圆厂产能将提升至339万片/月，占全球总产能的17.5%。

新建Fab厂意味着半导体设备的市场机会，从纵向产业环节分类，设备占半导体产业规模的14.3%。冯莉指出，全球半导体设备市场在2Q2020呈现复苏态势，总营收达到168亿（单位以下同：美元），同比增长26%，环比增长8%；其中中国以45.9亿领跑，韩国及台湾地区分别以44.8亿、35.1亿次之。为此SEMI将2020全年设备市场规模从608亿上调至632亿。按照业务分类，上半年代工厂和逻辑晶圆厂设备投资强劲，存储器晶圆厂设备投资有望在下半年改善（表1）。未来几年内晶圆厂前道设备支出有望呈现良好增长：2021~2022年将超过600亿，预计2023年将超过650亿；而DRAM和NAND厂的设备支出预计在2021年增长约20%，并在未来几年保持稳定；预计2022~2023年，代工厂和逻辑晶圆厂的投资将达到300亿左右。

表1. 2Q2020全球半导体设备市场呈现复苏态势。来源：SEMI

半导体产业内部环境

相信绝大部分关注半导体行业的读者都知晓华为、中兴、晋华、中科曙光、大华、海康威视、奇虎360等企业和它所涉及的一系列事件。我国半导体上、中游产业链遭遇很大危机，比方说中兴禁运、华为禁购导致前不久出售荣耀，国内多家知名企业及科研单位被划入“实体清单”，“卡脖子”技术已然是“草蛇灰线、伏脉千里”。根源在于，美国、日本在关键设备与材料领域几乎处于垄断地位，其优势非常明显（表2a）。比方说，2019年ASML、KLA、Teradyne、Hitachi High-Tech在大环境不利的影响下依旧实现逆势增长（表2b）。

表2a. 美日在半导体关键工艺设备供应链占据显著优势。来源：Gartner、SEMI、SIA、J.P.Morgan，有研新材，公开资料整理

表2b. 2019年全球半导体设备厂商前10强营收排名。来源：VLSI，SEMI公开资料整理

值此中美贸易摩擦日渐频繁之际，中国半导体产业界深刻意识其中的危机并存，国家层面亦给予持续关注并出台相关扶植政策。2016年以来，国务院及各部委先后出台了各项政策以鼓励和促进半导体关键工艺的发展，重点关注核心材料及设备，其中包括光刻机、刻蚀、薄膜生长、离子注入、抛光、单晶生长设备及核心部件等，并在部分政策中给出了详细的指标以供参考（表3）。材料行业更是近五年政策扶植的重点。

表3. 2014年迄今政府部门发布半导体工艺设备的相关扶植政策。来源：国泰君安、SiSC公开资料整理

中国电子专用设备工业协会常务副秘书长金存忠先生在“中国半导体设备回顾与展望”报告中介绍，当前半导体设备享有三项优惠政策。一是今年初国务院的关于延续集成电路和软件企业所得税“两免三减半”优惠政策；二是由财政部下发的重大技术装备进口税收政策；第三是首台（套）重大技术装备保险机制优惠政策”。

所谓名正而言顺，政策定基调，资本蜂拥而至。“大基金”是目前中国半导体行业资本运作的最大且官方公认的行业激励及扶植机制。冯莉总结到：国家大基金一期1387.2亿元，已成功为芯片设计（16家）、芯片制造（11家）、芯片封测（6家）、设备（6家，见表4）、材料（6家）及其他领域（3家）共48家企业注资。国家大基金二期于2019年10月注册成立，2020年3月开始实质性投资，资本金额共2041.5亿元；目前，二期大基金已向紫光展锐（22.5亿元）、中芯南方（15亿美元）以及中芯国际科创板配股（超35亿元）注资。据悉，二期基金将面向制造类、国产设备（包括检测设备）、材料龙头以及布局5G和AI相关和国产率较低的设计公司倾斜。其次是民间的投资机构，最后科创板成为接盘侠。据悉，自设立以来科创板共计发行185家上市企业，其中半导体企业27家，占比约14.6%，半导体材料和设备企业充分受益，为我国部分规模较小但行业地位居前的材料和设备企业打开了新的募资渠道。以上来自各方面的力量促使中国集成电路整条产业链获得长足进步；“中国集成电路产业占比趋近合理，2019年芯片设计占40.5%、晶圆制造占28.4%、封测占31.1%，正在向3:4:3的黄金比例靠近”。

表4. “大基金”已投企业（设备厂商）。来源：国泰君安公开资料整理

国产设备的表现

在各项政策、基金和市场的支持和驱动下，集成电路生产线设备的国产化率正逐步提高，近年来中国大陆涌现出一批优质的半导体设备新晋企业，国产设备占国内市场比重逐年提升（表5）。据SEMI公布：2019年中国半导体设备市场规模为134亿美元，同比增长2.3%；2019年中国半导体设备（集成电路+分立器件）销售规模为70亿元，同比增长47.8%。

表5. 国产设备厂商。来源：SEMI

然而，国产半导体设备依然存在市占率较低的问题。据SEMI统计，国产半导体设备占中国应用市场的17.4%（同比增加5.2%），占全球半导体市场的3.92%（同比增加1.18%）。由此可见：1）2019年我国工艺设备国产化略有成效；2）我国半导体产线仍以国际型设备为主，半导体设备供应能力距离国际甚远；3）在半导体大硅片（8-12吋）生产设备中，目前基本依赖进口，国产设备仍在试验当中，尚未批量进入半导体大硅片生产线中；4）光刻机尚未进入IC晶圆产线。    

    (一) 半导体前道设备

对中国47家主要半导体设备制造商（销售额在500万以上）进行统计，金存忠统计，2016~2019年的CAGR值达到36.4%，相对PV及LED的CAGR值略低。其中，浙江晶盛、北方华创、捷佳伟创、中电科CETC以及中微半导体位居2019年半导体设备销售营收的前五名。然而，像中微半导体、盛美科技、上海微电子等的业务增长率相对不高；华海清科、北京烁科、宁波润华全芯、上海睿励、沈阳芯源、沈阳拓荆等均不在头部十大企业之内。

根据国家海关信息网公布的数据，今年1~8月半导体关键设备的进口额共645,764.7万美元，同比增长40.8%，这些设备包括：CMP、扩散炉、CVD、PVD、分步重复光刻机、等离子干法刻蚀机、离子注入机；其中，光刻机进口额同比增长1.75倍，其次是离子注入机（57.1%），CVD、干法刻蚀机、氧化炉以30.8%、28.7%、21%的同比增长率紧随其后（表6）。通过列表数据我们可以看出CMP、PVD同比略有下降，这说明国内厂商在CMP及PVD两种设备的供应能力提升了。

表6. 2020年1~8月主要半导体设备进口额。来源：国家海关信息网

据国泰君安证券投行事业部TMT组行政负责人吴同欣先生在题为《半导体设备与材料产业的发展前景与资本市场的机会》的报告中展示海关总署的另一份数据表：近十年以来，我国IC产业境内企业销售量增长迅速，净进口占比不断降低，从2009年的94%降至2019年的64%；尤其自2018年以来，受制于外部条件我们加强了半导体产业的自主化，2019年全年净进口占比相较于2018年显著下降（表7）。由此推断，我国半导体进口依赖度仍旧很高，这也意味着国产化替代的空间依然广阔。

表7. 我国IC产业国产化替代空间广阔。来源：中国半导体协会，海关总署

以中芯和华虹为例，本土下游厂商提高本地化采购比例将带来存量替代空间。2011~2019年，中芯国际本地采购金额复合增速为25.8%，远超过同期营收复合增速12.8%，本地化采购金额占比从7.6%提升至18.4%（表8a）。过去5年，华虹宏力本土供应商数量从298家提升至399家，原材料本土化采购占比从20%提升至28%，华虹宏力的境内采购意愿显著提升（表8b）。但考虑到二者的本地采购金额占比仍然较低，未来提升空间依然广阔，下游厂商的本土化采购意愿增强将为上游设备和材料厂商提供成长机遇。

表8.(a)SMIC不断提升本地采购占比；(b)HHGrace不断增加本土供应商数量。来源：中芯国际CSR，华力年报，国泰君安

以上数据仅说明一点：国产设备存在局部突破，然而整体落后的事实也十分明显。站在技术的角度，台积电制程已推进至5nm，今年已实现量产，目前正在筹划3nm产线的建设项目；相对而言中芯国际的N+1制程已导入并处于认证阶段，计划明年量产。“我国关键材料与设备已推进至14-28nm，大约落后全球先进水平5-7年，仅少部分环节能够接近并跑水平；部分环节差距达20年左右，如光刻材料和设备”。巨大的技术落差会导致一系列的问题，攸关国产设备厂商的生存与发展（表9）。

表9. 中国晶圆厂工艺制程路线。来源：SEMI，公开资料整理

尽管差距明显，然而未来可期。在国家重大科技专项的支持下，部分国产设备开始进入14nm制程量产线（12吋），包括介质刻蚀机、PVD、单片退火、立式氧化炉PECVD、LPCVD、ALD、CMP、全自动清洗机。其中7nm介质刻蚀机进入顶尖的IC产线，为高端IC设备的进一步推广筑基。而离子注入、光刻、扩散等关键设备还在研发当中（表10）。

表10. 国产设备与国际领先技术存在的巨大落差。数据来源：《中国集成电路产业发展蓝皮书》

然而，上述国产设备的move in、投入产线仅仅是个开始。比方说，按设备投资额计算，新建的8吋IC特色工艺生产线的设备国产化率达50%以上，包括上海积塔I期、北京燕东I期；作为国产IC设备新的增长点，北京屹唐在2019年的IC设备（干法去胶、干刻、RTP、MSA等）销售额跃居第二，华海清科CMP设备的销售量增至12台；至纯科技新组建的半导体设备部门也在2019年创造了9000万元的销售业绩；等等。

    (二) 封测设备

据SEMI预测，由于5G等新兴应用市场的起步或加速，先进封装新建厂及封装厂产能的逐步释放，今明两年封装设备需求将分别增长10%和8%，2020年后道测试设备市场将增长13%，2021年增长态势持续。站在封测厂的角度，通富微采购总监李金健先生在《国产设备面临的机遇和挑战》报告中掷地有声，随着封测技术逐步接近国际先进水平，部分关键装备和材料已得到国内外生产线采用：在先进封装领域，黄光区（光刻、涂胶、显影、清洗、固化）与白光区（电镀、刻蚀、溅射）的国产占有率较高，前者在90%左右；反而在传统封装领域的中高端部分差距国际品牌甚远，分别由美国泰瑞达及日本爱德万垄断。最后，针对国产封测设备仍存在不少挑战，李金健提出了五点建议：1) 针对不同类型或不同技术要求的产品，研发制造相应技术规格的设备；2) 设备设计采用模块化、功能可选及可升级；3) 注重设备的一致性、稳定性和可靠性；4) 设备的设计开发与应用和工艺紧密结合；5) 自主创新、掌握核心技术，别具特色。

全球化方针不变

面对国际诸多挑战，业内专家发表各自的言论。浙江大学微纳电子学院院长吴汉明院士援引了李国杰院士的观点：产业技术是我国科技发展中最薄弱的环节，我国需要建设新的科技生态，即产业必须要以技术为导向。清华大学微电子研究所教授魏少军认为，在过去的几十年经济建设当中我们已完全融入全球的技术标准体系，面对当前的困境与机遇，我们更应做好“全球化”工作。一言以蔽之，“越是面临封锁打压，越不能搞自我封闭，自我隔绝，而是要实施更加开放包容、互惠共享的国际科技合作战略”——习近平主席观点精辟。