【編者按】中國本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)還不夠成熟，而隨著政治環(huán)境的變動(dòng)，我國半導(dǎo)體及半導(dǎo)體設(shè)備的軟肋愈發(fā)凸顯。正所謂絕地逢生，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備市場境況究竟如何？有哪些行業(yè)個(gè)體正抓住機(jī)遇推動(dòng)本土產(chǎn)業(yè)鏈的完善和成熟？本文將帶你一探究竟。

中美貿(mào)易爭端本來已經(jīng)緩解，然而在前些天，美國商務(wù)部對外宣布，將44家中國企業(yè)和學(xué)校列入了美國企業(yè)應(yīng)謹(jǐn)慎對待的“未經(jīng)核實(shí)”實(shí)體的“危險(xiǎn)名單”。據(jù)悉，該名單內(nèi)包括半導(dǎo)體光電、汽車技術(shù)、液晶材料、精密光學(xué)、機(jī)床生產(chǎn)領(lǐng)域的企業(yè)，以及廣東工業(yè)大學(xué)、中國人民大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)以及位于西安的兩所高校。

據(jù)了解，美國供應(yīng)商不能依照現(xiàn)有的許可證為名單上的企業(yè)提供產(chǎn)品和服務(wù)，必須重新申請新的許可證。據(jù)知情人士透露，雖然該名單并未要求廠商禁止與名單上的公司進(jìn)行往來，不過卻要求美國公司謹(jǐn)慎對待這些企業(yè)。

這樣一則消息，再一次牽動(dòng)了本來就很敏感的半導(dǎo)體業(yè)的神經(jīng)，特別是在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，美國及其盟友日本的相關(guān)企業(yè)在全球處于壟斷地位，而中國大陸近幾年又在大力發(fā)展半導(dǎo)體制造業(yè)，需要大量的設(shè)備，但本土的供給能力很有限（特別是中高端設(shè)備），因此，必須從美國進(jìn)口大量產(chǎn)品。

中國半導(dǎo)體設(shè)備市場的危與機(jī)

1.危機(jī)與風(fēng)險(xiǎn)

來自SEMI的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國大陸本土廠商的半導(dǎo)體設(shè)備，只占全球市場份額的1~2%。而從下圖，我們可以看到，中國大陸市場對半導(dǎo)體設(shè)備的需求量巨大，而且還在快速增長當(dāng)中。

2017年，中國大陸占全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售量的15%，排在全球第3。而就在上周，SEMI的最新數(shù)據(jù)顯示，2018年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備銷售總額達(dá)645億美元，比2017年的566.2億美元增長了14%，創(chuàng)下歷史新高。中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場更是首度以131.1美元超越中國臺灣地區(qū)，居全球第二。下圖為2017~2018年全球各區(qū)域全年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（單位：10億美元）及年增長率。

然而，在全球市場中，中國大陸的IC設(shè)備廠商所能占有的份額，最多也就是5%。這種巨大的市場容量與極為有限的設(shè)備輸出水平形成了強(qiáng)烈的反差。其結(jié)果就是，我們要花大量的外匯去購買美日歐廠商的先進(jìn)設(shè)備，使得貿(mào)易逆差和產(chǎn)業(yè)安全問題難以避免。

中國大陸對半導(dǎo)體設(shè)備的渴求程度，從下圖中也可窺到一斑。在過去的十幾年中（圖中從2004年開始計(jì)算），全球的IC及元器件制造、封測等工廠在所使用的設(shè)備方面的投入逐年穩(wěn)步上升，2017年，全球相關(guān)廠商共投入了560億美元，用于購買各種設(shè)備，這比2016年的400億美元提升了38%，這個(gè)上升幅度是很大的。

之所以在2017年出現(xiàn)了這么大幅度的增長，一方面是因?yàn)槿虬雽?dǎo)體產(chǎn)業(yè)從2014年之前的緩慢復(fù)蘇和低速增長（由于2008年爆發(fā)經(jīng)濟(jì)危機(jī)，半導(dǎo)體行業(yè)低迷了好幾年，2011年才恢復(fù)正增長，但年增長率也只有1%左右），而從2015年開始，增長幅度快速提升，使得全球半導(dǎo)體行業(yè)又開始火熱了起來。在這樣的背景下，2017年全球半導(dǎo)體設(shè)備支出才出現(xiàn)了同比提升38%的情形。

以上是全球的驅(qū)動(dòng)因素，除此之外，還有一個(gè)巨大的驅(qū)動(dòng)力，就是中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速跟進(jìn)。2014年，集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展綱要推出，同年“大基金”成立，在中央和各地方政府的大力推動(dòng)和扶持下，一批晶圓代工廠項(xiàng)目上馬、籌建，帶動(dòng)了IC設(shè)計(jì)及相關(guān)服務(wù)業(yè)的興起，據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2017年，大陸的IC設(shè)計(jì)公司居然達(dá)到了1300多家，此外，還帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)鏈下游的封裝測試企業(yè)的積極性，擴(kuò)展生產(chǎn)線，購入先進(jìn)設(shè)備，以應(yīng)對上游企業(yè)和潛在客戶爆發(fā)式增長。

這樣，在半導(dǎo)體制造、封測等方面的投資自然就會快速增長，從而為全球半導(dǎo)體設(shè)備支出同比大幅提升貢獻(xiàn)了不少份額。

這樣，在相對短的時(shí)間內(nèi)，資金大量涌入、諸多大項(xiàng)目快速上馬，然而，在謀求跨越式發(fā)展的同時(shí)，產(chǎn)業(yè)安全問題似乎不應(yīng)該被忽視：由于中國大陸對半導(dǎo)體設(shè)備的需求量巨大，而且這種需求還在不斷加強(qiáng)，而與之相對應(yīng)的，未來幾年，我國大陸廠商的設(shè)備在全球市場份額當(dāng)中所占比例最多不過5%，而且還是以中低端設(shè)備為主。這種情況持續(xù)下去的話，存在著較大的風(fēng)險(xiǎn)，似乎總有一把無形的達(dá)摩克利斯之劍懸在頭上。

2、機(jī)會與成績

危局中往往蘊(yùn)育著機(jī)會，我國半導(dǎo)體設(shè)備的短板迫使本土企業(yè)必須加大投入力度、加快發(fā)展步伐，才能應(yīng)對困難局面。目前來看，已經(jīng)取得了一定的成績。

這里先簡單介紹一下半導(dǎo)體制造設(shè)備的分類和市場占比，在所有半導(dǎo)體設(shè)備中，前道的晶圓加工設(shè)備占比約80%，后道的封裝設(shè)備占比約7%，測試設(shè)備占比約9%。在占比達(dá)到80%的前道晶圓設(shè)備中，光刻機(jī)約占19%，PVD（物理氣相沉積）、CVD（化學(xué)氣相淀積）等沉積設(shè)備占比約為22%，刻蝕和清洗設(shè)備合計(jì)占比約為30%。

以上各種設(shè)備中，越靠近前端，其技術(shù)難度越大，例如，制造設(shè)備技術(shù)難度大于封裝和測試設(shè)備。而在制造設(shè)備中，光刻機(jī)的技術(shù)難度大于刻蝕設(shè)備，刻蝕難度大于薄膜沉積設(shè)備，而清洗、拋光、檢測等設(shè)備的難度相對較小。

之所以如此，是因?yàn)楣饪逃袊?yán)格的線寬要求，而刻蝕涉及等離子體物理學(xué)，且會對晶圓產(chǎn)生破壞，氣相沉積設(shè)備涉及高溫化學(xué)且對沉積膜的均勻性要求極高。而后段的清洗、檢測等則沒有這方面的要求，且本身不會對晶圓產(chǎn)生破壞。封裝設(shè)備中，技術(shù)難度最大的是鍵合，測試設(shè)備中，封裝后測試技術(shù)難度小于晶圓測試。

最近幾年，我國大陸已立項(xiàng)的晶圓制造和代工廠有20多座，有的已經(jīng)投產(chǎn)，有的則在規(guī)劃或建設(shè)過程當(dāng)中。粗略統(tǒng)計(jì)，它們需要的投資規(guī)模達(dá)1255億美元，按照70%投資設(shè)備的比例計(jì)算，有約879億美元設(shè)備采購支出，如果以3年為一個(gè)建設(shè)周期計(jì)算的話，則2017~2019年平均每年約有293億美元的采購規(guī)模。而在晶圓加工設(shè)備中，國內(nèi)能夠供應(yīng)的主要是刻蝕、沉積和清洗設(shè)備。

近年來，隨著國家對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)投入，以及民營企業(yè)的興起，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈布局逐步走向完善，特別是在硅單晶爐、刻蝕機(jī)、封裝、測試設(shè)備等壁壘相對低的領(lǐng)域，國產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，且成本優(yōu)勢明顯。此外，一些產(chǎn)線配套設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備、潔靜設(shè)備等也取得了一定的市場占有率。

例如，晶盛機(jī)電生產(chǎn)的單晶硅長晶爐，其在投料量、自動(dòng)化程度和晶棒尺寸等指標(biāo)方面均已處于國際領(lǐng)先水平；中微半導(dǎo)體生產(chǎn)的刻蝕機(jī)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化量產(chǎn)，并已進(jìn)入臺積電先進(jìn)工藝產(chǎn)線；北方華創(chuàng)的CVD設(shè)備已進(jìn)入中芯國際28nm產(chǎn)線，14nm設(shè)備也處于驗(yàn)證期，由于中芯國際的14nm制程將在今年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，估計(jì)不久就能批量使用北方華創(chuàng)的14nm設(shè)備。

測試設(shè)備崛起

遵從先易后難的順序，國產(chǎn)設(shè)備要在市場占有率方面取得突破，先在測試、清洗、CMP、晶圓檢測、切割等設(shè)備上下了不少功夫，并取得了效果，而測試設(shè)備作為更偏向軟件的設(shè)備領(lǐng)域，是最先崛起的。

目前，國內(nèi)測試設(shè)備競爭較為激烈，國內(nèi)廠商，如華峰和長川科技已經(jīng)在技術(shù)上取得了一定的突破，利用成本優(yōu)勢，從分立元件測試、模擬測試、分選機(jī)等低端測試領(lǐng)域開始，和國際廠商展開競爭，并取得了一定的市場份額。

2014年創(chuàng)立的中國中科飛測（Skyverse）是晶圓測試設(shè)備商，根據(jù)日經(jīng)新聞的報(bào)導(dǎo)，該公司將競爭目標(biāo)對準(zhǔn)了美國晶圓檢測設(shè)備大廠KLA。中科飛測營銷經(jīng)理LeoHe表示，該公司計(jì)劃今年量產(chǎn)，長江存儲、中芯國際、華力微電子都將使用其設(shè)備。他說，中美貿(mào)易沖突升溫，更多本土芯片商愿意使用該公司的測試設(shè)備，而在幾年前還鮮有這種情況出現(xiàn)，他表示2019將是中科飛測的里程碑之年。

晶圓加工設(shè)備的進(jìn)展

晶圓加工設(shè)備難度高，其中以光刻機(jī)和刻蝕機(jī)為最。目前，晶圓加工設(shè)備主要由海外巨頭供應(yīng)，國內(nèi)代表企業(yè)為北方華創(chuàng)和中微半導(dǎo)體等，正努力追趕。以下介紹部分設(shè)備的發(fā)展情況。

高溫爐方面，市場主要被應(yīng)用材料、日立、東電電子等國際企業(yè)占據(jù)。本土設(shè)備品牌中，北方華創(chuàng)12英寸立式氧化爐陸續(xù)通過了90nm/65nm/45nm/28nm制程產(chǎn)線的工藝驗(yàn)證，并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用。同時(shí)，隨著國內(nèi)8英寸產(chǎn)線的建設(shè)和擴(kuò)產(chǎn)，北方華創(chuàng)利用其多年在12英寸立式氧化爐方面的積累，開發(fā)出了全新的8英寸立式高溫氧化爐，并中標(biāo)了國內(nèi)多個(gè)8英寸和12英寸項(xiàng)目。

此外，亦莊國投于2016年收購了美國公司MattsonTechnology，Mattson在刻蝕、快速熱處理（RTP）、光刻膠剝離及清洗等技術(shù)領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢。據(jù)悉，該公司2018年的研發(fā)經(jīng)費(fèi)倍增至4000萬美元。Mattson總裁兼CEO陸郝安（Allenlu）表示，貿(mào)易緊張的不確定性讓中國芯片廠樂于使用本土設(shè)備，政府也愿意相助，但是，最終的設(shè)備質(zhì)量才是取得訂單的關(guān)鍵。

光刻方面，全球光刻機(jī)市場主要由荷蘭的ASML、日本尼康和佳能三家把持。國產(chǎn)光刻機(jī)領(lǐng)域，上海微電子（SMEE）一枝獨(dú)秀，2018年3月，該公司承擔(dān)“02專項(xiàng)”的90nm光刻機(jī)樣機(jī)研制順利通過驗(yàn)收，成為國產(chǎn)光刻機(jī)的代表。

據(jù)悉，上海微電子早期的光刻機(jī)主要用于90nm后道封裝測試，在該領(lǐng)域較早實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)替代，2018年5月，該公司第100臺光刻機(jī)交付長電科技產(chǎn)線。目前，其SMEE600系列IC前道投影光刻機(jī)兼容200mm和300mm晶圓，可用于90nm關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的前道IC制造，正在逐步滲透進(jìn)入客戶前道工藝產(chǎn)線。

刻蝕設(shè)備方面，全球市場主要被LamResearch（市占約為53%）、東電電子（市占約20%）和應(yīng)用材料（市占約19%）這3家把持，該TOP3市占總和超過90%。國產(chǎn)核心設(shè)備中，刻蝕機(jī)國產(chǎn)化率最高，上升速度最快。據(jù)SEMI預(yù)計(jì)，到2020年，我國國內(nèi)刻蝕機(jī)國產(chǎn)率將達(dá)到20%。

國內(nèi)企業(yè)中，中微半導(dǎo)體在介質(zhì)刻蝕領(lǐng)域，北方華創(chuàng)在硅刻蝕機(jī)和金屬刻蝕機(jī)領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，尤其是中微半導(dǎo)體的介質(zhì)刻蝕機(jī)，由28nm向10nm，以及7nm不斷演進(jìn)，其最先進(jìn)的7nm刻蝕機(jī)已經(jīng)進(jìn)入臺積電產(chǎn)線，成為極少數(shù)進(jìn)入國際一流代工廠最先進(jìn)制程工藝產(chǎn)線的本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商。

此外，2018年6月和8月，北方華創(chuàng)兩臺等離子體刻蝕設(shè)備分別中標(biāo)上海華力集成、株洲中車時(shí)代電氣生產(chǎn)線；2018年10月，北京創(chuàng)世威納一臺離子束刻蝕機(jī)中標(biāo)北方特種能源集團(tuán)；截至2019年3月，來自北方華創(chuàng)和中微半導(dǎo)體的3臺刻蝕設(shè)備中標(biāo)了華虹半導(dǎo)體生產(chǎn)線。

CVD市場方面，應(yīng)用材料占據(jù)龍頭地位，全球市場份額達(dá)到30%，其次是LamResearch和東電電子。在國內(nèi)，北方華創(chuàng)的LPCVD和沈陽拓荊的PECVD已通過主流晶圓代工廠驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了小批量的設(shè)備交付。

除了以上設(shè)備，還有晶盛機(jī)電的單晶爐、凱世通的離子注入機(jī)等，取得了不錯(cuò)的業(yè)績，這里就不再詳述了。

以上是我國本土半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)取得的成績。

然而，雖然我國在部分領(lǐng)域有所突破，但總體而言，國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)實(shí)力依然薄弱，總體國產(chǎn)化率不足15%，且絕大部分企業(yè)無法達(dá)到國際上已經(jīng)量產(chǎn)的10nm制程工藝水平，而在28nm或14nm工藝取得突破的設(shè)備廠商，其產(chǎn)品穩(wěn)定性與國際巨頭仍有差距，要想大批量進(jìn)入產(chǎn)線，還需要時(shí)間和積累。

國產(chǎn)設(shè)備需要試錯(cuò)機(jī)會

由于巨額資金的投入和升級工藝的緊迫性，國內(nèi)的晶圓廠采購設(shè)備時(shí)，對成本不是很敏感，主要關(guān)注點(diǎn)在能夠快速、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工藝的量產(chǎn)。

我國本土設(shè)備在量產(chǎn)的穩(wěn)定性上，與國際設(shè)備公司相比存在較大的差距，而且，國外設(shè)備廠商的產(chǎn)品已經(jīng)在臺積電、三星等公司的產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)，因此，對國內(nèi)晶圓代工廠而言，采用國外的設(shè)備是最省時(shí)間和精力的。因此，優(yōu)先采購的，大多是國外先進(jìn)設(shè)備公司的成熟產(chǎn)品。

半導(dǎo)體設(shè)備具有較高的技術(shù)壁壘，且研發(fā)周期長、投入大。國產(chǎn)設(shè)備廠商雖然在工藝制程上已經(jīng)有所突破，但離穩(wěn)定量產(chǎn)還有一定的差距，因此，需要有試錯(cuò)機(jī)會，試錯(cuò)周期通常達(dá)一年甚至數(shù)年。但現(xiàn)在中國大陸大力發(fā)展集成電路制造業(yè)，首要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)制造工藝的更新，而提升國產(chǎn)化率的要求較弱，所以沒有太多時(shí)間給國產(chǎn)設(shè)備廠商提供試錯(cuò)機(jī)會。量產(chǎn)中，制造設(shè)備一旦出問題，整條產(chǎn)線上的晶圓都有可能報(bào)廢，需要停工檢查維修，這對晶圓廠而言代價(jià)巨大。因此，國產(chǎn)設(shè)備常常處于產(chǎn)品研發(fā)出來，但得不到大批量使用的境地。

不過，從近一年的情勢來看，以上狀況正在悄然地發(fā)生著改變，主要原因就是貿(mào)易保護(hù)主義的影響，使得我們不得不更多地考慮采用本土設(shè)備，以降低產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

以長江存儲為例，來自國君機(jī)械的研究和統(tǒng)計(jì)顯示，長江存儲的設(shè)備國產(chǎn)化率較高，特別是在2018年，其對國產(chǎn)設(shè)備的支持力度較大。自2017年初開工至2018年底投產(chǎn)，在這兩年期間，長江存儲共采購了17批設(shè)備，共計(jì)約2000臺。

其中，刻蝕設(shè)備國產(chǎn)化率接近15%，主要供應(yīng)商是中微半導(dǎo)體；清洗設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到23%，主要供應(yīng)商是盛美和北方華創(chuàng)；氧化/退火設(shè)備的國產(chǎn)化率達(dá)到30%，主要供應(yīng)商為北方華創(chuàng)和Mattson；泵的國產(chǎn)化率達(dá)到35%，主要供應(yīng)商為沈陽科儀；溫控設(shè)備的國產(chǎn)化率達(dá)到65%，主要供應(yīng)商為北京京儀；去膠設(shè)備、熱處理設(shè)備的國產(chǎn)化率達(dá)到100%，主要供應(yīng)商為Mattson。

但是，長江存儲項(xiàng)目初期的成膜設(shè)備國產(chǎn)化率較低，約為2~3%，主要供應(yīng)商是北方華創(chuàng)和沈陽拓荊；量測設(shè)備的國產(chǎn)化率也較低，約為1~2%，主要供應(yīng)商是睿勵(lì)科儀。而光刻機(jī)、涂膠顯影、測試、研磨拋設(shè)備的國產(chǎn)率最低，幾乎為0。

結(jié)語

如本文開篇所述，美國商務(wù)部于近期將44家中國企業(yè)和學(xué)校列入了美國企業(yè)應(yīng)謹(jǐn)慎對待的“未經(jīng)核實(shí)”實(shí)體的“危險(xiǎn)名單”，有一些企業(yè)也受到了直接影響。

但實(shí)際上，無論是中國本土采購企業(yè)（需求側(cè)），還是國際半導(dǎo)體設(shè)備廠商（供給側(cè)），都不愿意看到貿(mào)易爭端持續(xù)下去，畢竟，在商言商，有好的生意做才是硬道理，在這個(gè)層面講，大家有共同的利益訴求，都不希望有過多的政治因素干擾。

退一步講，即使出現(xiàn)極端狀況，中國本土半導(dǎo)體企業(yè)被國外設(shè)備廠商完全斷貨（非設(shè)備供應(yīng)商所愿，大多是被迫的），也未必就是壞事，因?yàn)榭梢缘贡票就廉a(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步完善和成熟。