【中國半導(dǎo)體制造設(shè)備自動化市場研究報告】

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)定義及分類

A.行業(yè)定義

半導(dǎo)體（semiconductor），指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導(dǎo)體的分類，按照其制造技術(shù)可以分為：集成電路器件，分立器件、光電半導(dǎo)體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類。

B.半導(dǎo)體設(shè)備制造行業(yè)主要設(shè)備概述

半導(dǎo)體行業(yè)種類繁雜，其加工需要的設(shè)備涉及各種分立器件的加工。半導(dǎo)體設(shè)備包括集成電路設(shè)備、分立器件設(shè)備、光電半導(dǎo)體設(shè)備、顯示屏設(shè)備、光伏設(shè)備、LED照明設(shè)備、存儲器設(shè)備、芯片設(shè)備。

B-1.集成電路設(shè)備

B-1-1.行業(yè)定義

集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導(dǎo)體晶片或介質(zhì)基片上，然后封裝在一個管殼內(nèi)，成為具有所需電路功能的微型結(jié)構(gòu)。是20世紀(jì)50年代后期一60年代發(fā)展起來的一種新型半導(dǎo)體器件。

集成電路，就是把一定數(shù)量的常用電子元件，如晶圓、封裝、電子級多晶硅等，以及這些元件之間的連線，通過半導(dǎo)體工藝集成在一起的具有特定功能的電路。

B-1-2.發(fā)展現(xiàn)狀

全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售較為穩(wěn)定，大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額占比逐漸攀升。2016年全球半導(dǎo)體設(shè)備出貨同比增長12.89%。2014年以后受大陸集成電路產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的影響，對半導(dǎo)體設(shè)備的需求大幅上升。

半導(dǎo)體制造設(shè)備行業(yè)上游為精密零部件，下游為相關(guān)的先進(jìn)制造業(yè)。上游主要為精密零部件，由于國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，國內(nèi)精密機(jī)械加工行業(yè)的技術(shù)水平相對落后制約了高端設(shè)備行業(yè)的發(fā)展，近年來逐漸有所改善。下游主要為集成電路、先進(jìn)封裝、LED、MEMS等先進(jìn)制造業(yè)，下游產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展直接帶來了對集成電路制造設(shè)備需求的擴(kuò)張。

B-1-3.主要設(shè)備

加工集成電路需要的設(shè)備包括光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、熱處理設(shè)備、PVD設(shè)備等。

以集成電路的制作過程為例：設(shè)計-->晶圓制造（打磨，拋光，切片，拋光）--<晶圓加工(清洗、爐管、涂光阻、曝光、軟/硬烤、顯影、去光阻、蝕刻、摻雜、退火、鍍銅、去銅)--<電性測量--<切割--<封裝--<測試

B-2.分立器件設(shè)備

B-2-1.行業(yè)定義

半導(dǎo)體分立器件泛指半導(dǎo)體晶體二極管、半導(dǎo)體三極管簡稱二極管、三極管及半導(dǎo)體特殊器件。電子產(chǎn)品根據(jù)其導(dǎo)電性能分為"導(dǎo)體"和"絕緣體"，半導(dǎo)體介于"導(dǎo)體"和"絕緣體"之間，半導(dǎo)體元器件以封裝形式又分為“分立”和“集成”如：二極管、三極管、晶體管等。分立器件被廣泛應(yīng)用到消費(fèi)電子、計算機(jī)及外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)通信，汽車電子、led顯示屏等領(lǐng)域。

B-2-2.發(fā)展現(xiàn)狀

分立器件比在全球半導(dǎo)體市場中占比5%~6%。分立器件與集成電路相對，由于不受原件面積限制，單個器件特性好，使用更為靈活，尤其是高功率場合，分立器件依然發(fā)揮著重要作用。隨著電子整機(jī)、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等市場的持續(xù)升溫，半導(dǎo)體分立器件仍有很大的發(fā)展空間。

B-1-3.主要設(shè)備

加工分立器件需要的設(shè)備包括點膠機(jī)、空壓機(jī)、酸洗機(jī)等。

以二極管的制作工藝流程為例：1.氧化—光刻—擴(kuò)散（氧化）—光刻—正面蒸發(fā)—退火—磨片—背面蒸發(fā)—合金管芯生產(chǎn)結(jié)束。2.測片—劃片—檢驗合格管芯—裝配—燒結(jié)（封裝）—電參數(shù)測試—篩選—電鍍—打印—成品管生產(chǎn)結(jié)束。

B-3.光電半導(dǎo)體設(shè)備

B-3-1.行業(yè)定義

半導(dǎo)體光電器件是指把光和電這兩種物理量聯(lián)系起來，使光和電互相轉(zhuǎn)化的新型半導(dǎo)體器件。即利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)（或熱電效應(yīng)）制成的器件。光電器件主要有，利用半導(dǎo)體光敏特性工作的光電導(dǎo)器件，利用半導(dǎo)體光伏打效應(yīng)工作的光電池和半導(dǎo)體發(fā)光器件等。半導(dǎo)體光電器件如光導(dǎo)管、光電池、光電二極管、光電晶體管等；半導(dǎo)體熱電器件如熱敏電阻、溫差發(fā)電器和溫差電致冷器等。

B-4.顯示屏設(shè)備

B-4-1.行業(yè)定義

顯示器（display）通常也被稱為監(jiān)視器。顯示器是屬于電腦的I/O設(shè)備，即輸入輸出設(shè)備。它是一種將一定的電子文件通過特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具。根據(jù)制造材料的不同，可分為：陰極射線管顯示器（CRT），等離子顯示器PDP，液晶顯示器LCD等等。

CRT：是一種使用陰極射線管（CathodeRayTube）的顯示器，陰極射線管主要有五部分組成：電子槍（ElectronGun），偏轉(zhuǎn)線圈（Deflectioncoils），蔭罩(Shadowmask)，熒光粉層(Phosphor)及玻璃外殼。它是應(yīng)用最廣泛的顯示器之一，CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時間極短等LCD顯示器難以超過的優(yōu)點。按照不同的標(biāo)準(zhǔn)，CRT顯示器可劃分為不同的類型。

LCD：LCD顯示器即液晶顯示器，優(yōu)點是機(jī)身薄，占地小，輻射小，給人以一種健康產(chǎn)品的形象。LCD液晶顯示器的工作原理，在顯示器內(nèi)部有很多液晶粒子，它們有規(guī)律的排列成一定的形狀，并且它們的每一面的顏色都不同分為：紅色，綠色，藍(lán)色。這三原色能還原成任意的其他顏色，當(dāng)顯示器收到電腦的顯示數(shù)據(jù)的時候會控制每個液晶粒子轉(zhuǎn)動到不同顏色的面，來組合成不同的顏色和圖像。也因為這樣液晶顯示屏的缺點是色彩不夠艷，可視角度不高等。

LED：二極管的英文縮寫，是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。通過發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)?？蓸?gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點。由這些發(fā)光段或發(fā)光點可以組成數(shù)碼管、符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。

B-4-2.發(fā)展現(xiàn)狀

LED顯示屏行業(yè)經(jīng)過幾年高速發(fā)展已經(jīng)趨于飽和，常規(guī)產(chǎn)品一片紅海，其細(xì)分行業(yè)小間距LED屏2013年起悄然興起，開辟全新藍(lán)海。小間距行業(yè)剛剛起步，需要技術(shù)和資金支持，LED顯示屏領(lǐng)域龍頭利用自身優(yōu)勢，提前布局，目前行業(yè)集中度較高，龍頭效應(yīng)顯著。

B-5.光伏設(shè)備

B-5-1.行業(yè)定義

光伏是能光伏發(fā)電系統(tǒng)（Solarpowersystem）的簡稱，是一種利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。

光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導(dǎo)致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算器提供能源，較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明，并為電網(wǎng)供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。

B-5-2.主要設(shè)備

光伏設(shè)備主要包括硅棒/硅錠制造設(shè)備、硅片/晶圓制造設(shè)備、電池片制造設(shè)備、晶體硅電池組件制造設(shè)備、薄膜組件制造設(shè)備等5大類。

光伏組件工藝流程：電池檢測--<正面焊接檢驗--<背面串接檢驗--<敷設(shè)（玻璃清洗、材料切割、玻璃預(yù)處理、敷設(shè)）--<層壓--<去毛邊（去邊、清洗）--<裝邊框（涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠）--<焊接接線盒--<高壓測試--<組件測試--<外觀檢驗--<包裝入庫。

B-6.LED照明設(shè)備

B-6-1.行業(yè)定義

LED（LightingEmittingDiode）照明即是發(fā)光二極管照明，是一種半導(dǎo)體固體發(fā)光器件。LED光源的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是PN結(jié)。

B-6-2.主要設(shè)備

切割機(jī)、光刻機(jī)、回流焊、剝線機(jī)、移印機(jī)、激光打標(biāo)機(jī)、拋光機(jī)等

以LED芯片生產(chǎn)為例：清洗--<拋光-<光刻-<切割-<測試分揀-<芯片成品

B-7.存儲器設(shè)備

B-7-1.行業(yè)定義

存儲器（Memory）是現(xiàn)代信息技術(shù)中用于保存信息的記憶設(shè)備，存儲器的主要功能是存儲程序和各種數(shù)據(jù)，并能在計算機(jī)運(yùn)行過程中高速、自動地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。存儲器是具有“記憶”功能的設(shè)備，它采用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來存儲信息。

構(gòu)成存儲器的存儲介質(zhì)，存儲元，它可存儲一個二進(jìn)制代碼。由若干個存儲元組成一個存儲單元，然后再由許多存儲單元組成一個存儲器。

B-7-2.主要設(shè)備

曝光機(jī)、光刻機(jī)、涂膠顯影設(shè)備、離子注入機(jī)、清洗設(shè)備、刻蝕機(jī)等。

B-8.芯片設(shè)備

B-8-1.行業(yè)定義

芯片內(nèi)含集成電路的硅片，體積很小，常常是計算機(jī)或其他電子設(shè)備的一部分。芯片一般是指集成電路的載體，也是集成電路經(jīng)過設(shè)計、制造、封裝、測試后的結(jié)果，通常是一個可以立即使用的獨立的整體。芯片制作完整過程包括芯片設(shè)計、晶片制作、封裝制作、測試等幾個環(huán)節(jié)，其中晶片制作過程尤為的復(fù)雜。首先是芯片設(shè)計，根據(jù)設(shè)計的需求，生成的“圖樣”。

芯片的原料晶圓：圓的成分是硅，硅是由石英沙所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將這些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導(dǎo)體的材料，將其切片就是芯片制作具體所需要的晶圓。晶圓越薄，生產(chǎn)的成本越低，但對工藝就要求的越高。

晶圓涂膜：圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種。

晶圓光刻顯影、蝕刻：過程使用了對紫外光敏感的化學(xué)物質(zhì)，即遇紫外光則變軟。通過控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會溶解。這時可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

摻加雜質(zhì)：晶圓中植入離子，生成相應(yīng)的P、N類半導(dǎo)體。具體工藝是是從硅片上暴露的區(qū)域開始，放入化學(xué)離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區(qū)的導(dǎo)電方式，使每個晶體管可以通、斷、或攜帶數(shù)據(jù)。簡單的芯片可以只用一層，但復(fù)雜的芯片通常有很多層，這時候?qū)⑦@一流程不斷的重復(fù)，不同層可通過開啟窗口聯(lián)接起來。這一點類似多層PCB板的制作原理。更為復(fù)雜的芯片可能需要多個二氧化硅層，這時候通過重復(fù)光刻以及上面流程來實現(xiàn)，形成一個立體的結(jié)構(gòu)。

晶圓測試：過上面的幾道工藝之后，晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進(jìn)行電氣特性檢測。一般每個芯片的擁有的晶粒數(shù)量是龐大的，組織一次針測試模式是非常復(fù)雜的過程，這要求了在生產(chǎn)的時候盡量是同等芯片規(guī)格構(gòu)造的型號的大批量的生產(chǎn)。數(shù)量越大相對成本就會越低，這也是為什么主流芯片器件造價低的一個因素。

封裝：制造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去制作成各種不同的封裝形式，這就是同種芯片內(nèi)核可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN等等。這里主要是由用戶的應(yīng)用習(xí)慣、應(yīng)用環(huán)境、市場形式等外圍因素來決定的。

測試、包裝：上述工藝流程以后，芯片制作就已經(jīng)全部完成了，這一步驟是將芯片進(jìn)行測試、剔除不良品，以及包裝

B-8-2發(fā)展現(xiàn)狀

2010-2017全球芯片市場規(guī)模呈波動變化趨勢，2014年較2013年增長7.89%。2016年上半年開局疲軟，但是得益于2016年下半年定價的改善以及強(qiáng)勁需求，2016年全球芯片銷售額較2015年增長2.6%。2017年增長率達(dá)到17%。

芯片產(chǎn)品的下游應(yīng)用非常廣泛，主要市場在智能終端、電腦、消費(fèi)電子、工業(yè)、汽車、軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域。根據(jù)ICInsights的預(yù)估，2016年全球芯片行業(yè)下游市場大致分為通訊（含手機(jī)）、計算機(jī)、消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)/醫(yī)療、政府/軍事等領(lǐng)域，其中最主要的市場是通訊和計算機(jī)領(lǐng)域，二者占比達(dá)到74%。其次是消費(fèi)電子、汽車和工業(yè)領(lǐng)域。

就單純芯片制造而言，在同質(zhì)化競爭加劇和個性化需求增多的全球市場環(huán)境下，通用芯片產(chǎn)品制造的附加值越來越低，芯片制造業(yè)的高端價值增值環(huán)節(jié)已經(jīng)向產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計和運(yùn)營、維護(hù)等服務(wù)生命周期轉(zhuǎn)移，設(shè)計服務(wù)、專業(yè)化的IP服務(wù)、封測服務(wù)已經(jīng)成為芯片制造領(lǐng)域取得新一輪競爭優(yōu)勢必不可少的生態(tài)環(huán)境，向服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)化已經(jīng)成為全球芯片制造業(yè)的重要趨勢。

就整個芯片行業(yè)而言，在經(jīng)濟(jì)全球化深入發(fā)展和科技創(chuàng)新孕育新突破的時代背景下，芯片行業(yè)正在向全球化、精益化、協(xié)同化和服務(wù)化發(fā)展，未來將實現(xiàn)從“生產(chǎn)型”向“服務(wù)型”的轉(zhuǎn)變，由“硬能力”建設(shè)向“軟實力”提升的轉(zhuǎn)變，從向用戶提供產(chǎn)品和簡單服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┫到y(tǒng)解決方案和價值。生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)特別是制造業(yè)的界線越來越模糊，經(jīng)濟(jì)活動由以產(chǎn)品制造為中心已經(jīng)轉(zhuǎn)向以服務(wù)體驗為中心。

B-8-3主要設(shè)備

芯片生產(chǎn)過程中用到的設(shè)備主要包括：熱處理設(shè)備、光刻機(jī)等。

工藝流程：濕洗--<光刻--<離子注入--<干蝕刻--<濕蝕刻--<等離子沖洗--<熱處理--<快速熱退火--<化學(xué)氣相淀積(CVD)--<物理氣相淀積(PVD)--<分子束外延--<電鍍處理--<化學(xué)/機(jī)械表面處理--<晶圓測試--<晶圓打磨、封裝

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)自動化市場概述

作為典型的OEM行業(yè)，半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)涉及的產(chǎn)品類型較多。整體而言，在分立器件、集成電路專用設(shè)備行業(yè)以及光電半導(dǎo)體設(shè)備三個子行業(yè)自動化應(yīng)用程度較高，使用到的自動化產(chǎn)品包括PLC，變頻器，HMI，以及伺服產(chǎn)品等都具有廣泛的應(yīng)用。

表：中國半導(dǎo)體行業(yè)自動化市場規(guī)模細(xì)分-2017

數(shù)據(jù)來源：睿工業(yè)（www.MIRindustry.com）

圖：中國半導(dǎo)體行業(yè)自動化市場規(guī)模細(xì)分-2017

數(shù)據(jù)來源：睿工業(yè)

PLC市場

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)PLC的市場規(guī)模與細(xì)分

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)所用PLC主要包括大中型PLC和小型PLC，2017年分別占比31.9%、68.1%。

圖：中國半導(dǎo)體行業(yè)PLC市場規(guī)模細(xì)分-2017

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)PLC市場份額

圖：中國半導(dǎo)體行業(yè)PLC市場規(guī)模細(xì)分-2017

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)PLC市場份額

從業(yè)績上看，以歐姆龍份額領(lǐng)先，其他PLC廠商如三菱、西門子、羅克韋爾緊隨其后。

表：中國半導(dǎo)體行業(yè)PLC市場份額-2017

數(shù)據(jù)來源：睿工業(yè)

圖：中國半導(dǎo)體行業(yè)PLC市場份額-2017

HMI市場

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)HMI的市場規(guī)模與細(xì)分

半導(dǎo)體設(shè)備制造行業(yè)HMI產(chǎn)品包括TP，TD，PPC三種，其中TP占有較大市場比重。

表6：中國半導(dǎo)體行業(yè)HMI市場規(guī)模細(xì)分-2017

數(shù)據(jù)來源：睿工業(yè)

圖6：中國半導(dǎo)體行業(yè)HMI市場規(guī)模細(xì)分-2017

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)HMI競爭格局和市場份額

2017年半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的HMI中，Pro-Face、Omron銷售額較高。

表：中國半導(dǎo)體行業(yè)HMI市場份額-2017

數(shù)據(jù)來源：睿工業(yè)

圖：中國半導(dǎo)體行業(yè)HMI市場份額-2017

變頻器市場

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)變頻器的市場規(guī)模與細(xì)分

表：中國半導(dǎo)體行業(yè)變頻器市場規(guī)模細(xì)分-2017

數(shù)據(jù)來源：睿工業(yè)

圖：中國半導(dǎo)體行業(yè)變頻器市場規(guī)模細(xì)分-2017

伺服市場

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)伺服的市場規(guī)模與細(xì)分

伺服在半導(dǎo)體設(shè)備制造行業(yè)的應(yīng)用主要使用松下的的，安川、松下、三菱，其占據(jù)了2017年銷售額的大多數(shù)。

表：中國半導(dǎo)體行業(yè)伺服市場規(guī)模細(xì)分-2017

數(shù)據(jù)來源：睿工業(yè)

圖：中國半導(dǎo)體行業(yè)伺服市場規(guī)模細(xì)分-2017

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