国产半导体设备研发之路 究竟还有多远？

芯片需要设备来生产，半导体设备是整个半导体产业的重要支撑产业。虽然国内半导体设备公司已进入多个细分领域，但国产替代仍处于早期。因此，首当其冲的是需要提升半导体设备的国产化率。

在半导体设备公司的战略规划上——

短期来看，半导体晶圆厂产能持续建设，尤其是大陆头部晶圆厂继续逆势大规模扩产，带动半导体设备需求旺盛；

中长期来看，半导体供应链加速本土替代，国产半导体设备厂商将持续受益。

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中国半导体市场规模

我国本土半导体行业起步较早。

目前在国家政策支持、市场拉动及资本推动等因素合力下，中国半导体行业在不断发展。21世纪以来，我国半导体产业市场规模随着发展得到快速增长。

据相关数据显示，中国半导体市场规模由2016年的4336亿元增长至2020年的8848亿元，年均复合增长率达19.5%。中商产业研究院预测，2022年中国半导体市场规模达11008亿元。

//数据来源：中国半导体行业协会、中商产业研究院整理

其中半导体设备从2017年的554.18亿元增长至2019年的905.70亿元。2020年，中国半导体设备市场亦保持快速增长趋势，销售额为1260.62亿元，同比增长达39.2%，成为全球第一大半导体设备市场；

2021年，中国半导体设备市场连续增长，销售额为1993.35亿元，同比增长达58.1%，连续两年成为全球第一大半导体设备市场。2022年中国半导体预计将继续增长，规模达到2745.15亿元。

//数据来源：SEMI、中商产业研究院整理

虽然近几年我国半导体设备市场规模在市场前景广阔情况下增长迅速，并且当前重要的国内半导体设备公司涵盖产品已涵盖半导体全产业链，在前道工序九大核心设备中，包括清洗设备（盛美上海、北方华创、至纯科技）、氧化设备（屹唐股份、北方华创）、光刻设备（上海微电子）、涂光显影设备（芯源微）、刻蚀设备（屹唐股份、北方华创、中微公司）、去胶设备（屹唐股份、北方华创）、离子注入设备（万业企业）、CMP 设备（华海清科）、过程监测设备（上海睿励、中科飞测）。大环境下，虽然本土厂商在国产替代趋势下长期成长属性凸显，但现实情况其实不容乐观。但半导体设备领域壁垒高，发展远落后于国外。

众所周知，美国之所以在芯片领域强势，想打压谁就打压谁，原因在于美国掌握着芯片行业的几大王牌。其中，在半导体设备领域，美国厂商占了50%左右的份额，另外像 ASML 这样的欧洲设备厂商和日本的设备厂商，也不得不服从美国的科技制裁决议。2022年7月，美国游说荷兰停止向中国出口 ASML 公司的的先进产品，包括 EUV（极紫外光）光刻机等。

目前整体来看，半导体设备作为主要 “卡脖子环节” ，依然处于国产替代的黄金窗口期，我们半导体猎头团队在近2年从招聘端感受到国内半导体设备公司对于高端人才的求贤若渴，半导体设备研发专家国外的企业相对更多些，外资企业中不少华人长期在国外想回国发展的比例低且意愿不强，国内市场主要也是聚焦在北京、上海等地。

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全球半导体设备市场格局

全球半导体设备市场高度集中，海外龙头企业处于垄断地位。行业规律是，每一类别设备的市场份额通常被三个海外厂商所垄断。

美国的半导体厂商主要有应用材料、泛林半导体和科磊，应用材料是全球最大的半导体设备制造厂商，产品覆盖除光刻以外的半导体前道工艺，占全球半导体设备的21%。

日本的半导体厂商主要包括东京电子和迪恩士，东京电子的产品覆盖非常全面，在全球半导体设备市场占15%份额，迪恩士的清洗设备处于全球领先地位，在全球半导体设备厂商中排名第六；荷兰的半导体厂商主要为ASML（阿斯麦），阿斯麦垄断了全球的高端光刻机市场，在半导体设备市场中占有21%的份额。

ASML是全球光刻机龙头，占据75%份额；LAM（泛林半导体）是全球刻蚀领域龙头，占据50%份额；AMAT（ 应用材料）是 薄 膜 沉 积 、 离 子 注 入 、CMP多 领 域 龙 头 ， 分 别 占 据85%（PVD）/30%（CVD）、50%、50%市场份额。

DNS（迪恩士）是全球清洗机龙头，占据45%份额；TEL是全球涂胶显影机、原子层沉积 （ALD）龙头，占据87%、30%份额；KLA （科磊）是全球检测量测设备龙头，占据54%份额。

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国产半导体设备现阶段情况

前道工序九大核心设备的每年市场份额约为1000亿美元，其中光刻机、刻蚀机和薄膜设备占比约为60%。

这三大设备中，光刻机决定了芯片的技术节点，刻蚀机和薄膜设备则直接影响芯片的性能。光刻机的技术难度最大，刻蚀机的市场份额最高。

刻蚀机：

据Gartner的数据，2021年全球刻蚀机的市场份额仍被泛林半导体（46.71%）、东京电子（26.57%）和应用材料（16.96%）三巨头主导。

国内的半导体设备公司中微在全球市场的占有率为1.37%，北方华创占比0.89%，屹唐股份占比0.10%。

中美贸易摩擦凸显自主可控重要性，可以认为国内晶圆厂考虑到产线稳定性，会将其设备需求根据重要性程度逐步向我国设备企业做转移尝试，中微和北方华创作为具备核心技术壁垒的龙头企业，国产替代空间广阔。

光刻机：

目前国内高端光刻机几乎依赖进口，荷兰的ASML在高端光刻机市场处于垄断地位，EUV光刻机销售价格持续上升。我国半导体光刻胶自给率低，主要依赖于外资企业，2021年外资企业在光刻胶领域的市场份额超过70%，核心技术几乎被TOK、JSR、信越化学等日本企业垄断。

半导体材料领域的高端光刻机和光刻胶尽管国产化率较低，空间相对较大，但由于成本较高、技术壁垒较高、国内相关企业数量少、研发经验匮乏等原因，目前仍处于国产化初级阶段。

薄膜设备（PVD、CVD等）

国内厂商中，北方华创布局PVD、APCVD、APCVD以及用于功率等的PECVD、ALD，其中PVD设备独领风骚。

沈阳拓荆布局PECVD、SACVD以及ALD，产品已广泛应用于国内14nm以上晶圆制造产线。

中微公司2022年新的针对MiniLED市场的MOCVD将实现0-1放量，WLPCVD 研发也取得突出进展。

盛美上海前道大马士革ECD设备已实现批量订单；SiN LPCVD客户端进行量产认证，未来有望放量赋能。

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半导体设备国产化率

根据 SEMI 相关研究数据显示：2022年时，中国大陆半导体设备国产化率约在30%左右，但到2025年时，国产化率会达到50%，并初步摆脱对美国半导体设备的依赖。

SEMI 认为，目前在28nm及以上领域，中国半导体设备厂商已经基本实现了全覆盖，国产化率达到了80%以上。而在14nm工艺上，中国的半导体设备厂商，也实现了50%以上的覆盖，国产化率可能达到了20%以上。目前在14nm以下，国产化率还非常低，可能只有10%左右。

但是总体来看，国产半导体设备在清洗、CMP、刻蚀、测试机、分选机上面，已突破了双位数的国产化率，而在沉积、离子注入、探针台等领域也取得一定的国产化突破。

事实上，根据2022年国内晶圆产线的招标情况统计结果，国内半导体设备厂商合计中标231台设备，中标比例达到了30%左右，而在PVD设备和氧化设备、湿法腐蚀设备等领域，国产设备占比已经超过了50%，有些甚至高达70%左右。

之前有数据显示，2019年时，国产半导体设备的占比才7.5%左右，但如今仅2年时间，就提升了30%左右，发展速度真的是肉眼可见。如果我们半导体设备国产化率达到50%，甚至更高的60%、70%等，相信中国芯片产业就真的崛起了，不再那么依赖美国了。

但实际情况我认为过于乐观还是要理性看待，目前现实的差距有如鸿沟般，还不断面临着国外的制裁。目前我们的短板是先进工艺，特别是14nm及以下的先进工艺，比如EUV光刻机等，这些还是要突破的，毕竟芯片的整体能力，取决于最短的那一块，其它设备有突破，这一块不突破，还是会被卡的。

而面对美国制裁，我国势必要在所有领域都有所投入，也必然会有新一轮的政策制定为新的工艺节点的研发和设备节点的开发保驾护航，从材料、设备和税收等方面加大政策支持力度，加速国产替代进程。

从国内设备公司的“自生力”上来看，国内半导体设备厂商坚持高研发投入，基本在10%以上。一方面高研发投入助力产品技术追赶，另一方面，国内企业在发展初期高研发投入导致国内厂商净利率较低，随着企业经营规模扩大，规模效应显现，公司盈利能力有望进一步提升，业绩也将持续释放。