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半導體設備現狀分析,國產水平究竟如何?
發布時間:2018-05-03 14:45:44   來源:本站原創   點擊量:
日前,一則有關中美兩國將限制半導體設備的流言在行業內流傳,在現在兩國貿易戰角力的敏感時刻,任何的風吹草動,都刺激了雙方的神經。但拋開這個流言的真假不說,這樣的內容,勾起了筆者對國內外半導體設備現狀了解的興趣。

 

從品類上看,半導體設備可分為晶圓處理設備、封裝設備、測試設備和其他設備,其他設備包括硅片制造設備、潔靜設備、光罩等。這些設備分別對應集成電路制造、封裝、測試和硅片制造等工序,分別用在集成電路生產工藝的不同工序里。

 

浙江福彩网資料顯示,在整個半導體設備市場中,晶圓制造設備大約占整體的80%,封裝及組裝設備大約占 7%,測試設備大約占 9%,其他設備大約占 4%。而在晶圓制造設備中,光刻機,刻蝕機,薄膜沉積設備為核心設備,分別占晶圓制造環節設備成本的30%,25%,25%。

 

半導體設備處于該產業鏈的上游,雖然市場總量與下游的IC設計、制造、封測比相對較小,但其處于產業鏈上游,技術高度密集、尖端這一特點,決定半導體設備在整個行業中起著舉足輕重的作用,為下游的設計、制造、封測源源不斷地提供著“糧食”,沒有它,下游的這些兄弟都會餓死。


全球市場格局
 

浙江福彩网SEMI(國際半導體產業協會)的數據顯示,2017年全球半導體設備市場規模達566.2億美元,較2016 年大幅增長 37.3%,創歷史新高,增速為近 7 年來的******水平。目前,全球半導體設備市場主要被美國、歐洲(以荷蘭為***)和日本的廠商所掌控,市場占有率極高。而中國相關企業的技術能力和市占率則相當有限。

 

據Gartner統計,全球規模以上晶圓制造設備商共計58家,其中日本的企業***多,達到 21 家,占36%,其次是歐洲13家、北美10家、韓國7家,而中國大陸僅4家,分別是上海盛美、上海中微、Mattson(亦莊國投收購)和北方華創,占比不到7%。

 

浙江福彩网從半導體設備需求端來看,近幾年銷售額前三大地區分別是韓國、中國臺灣和大陸。從半導體設備銷售額情況看,從2014 年開始,北美半導體設備投資逐年減少,日本基本維持穩定,整個半導體制造的產能轉移到了韓國、中國臺灣和大陸三地。另外,從這三個地區市場份額占比來看,中國大陸買家買下了全球 15%的半導體設備,市場份額提升了近一倍,且一直處于穩步上升的狀態。

 

圖:2017全球半導體設備市場規模(單位:十億美元),來源:SEMI

 

浙江福彩网從供給側來看,半導體設備是一個高度壟斷的市場。根據各細分設備市場占有率統計數據,在光刻機、PVD、刻蝕機、氧化/擴散設備上,前三家設備商的總市占率都達 90%以上,而且行業龍頭都能占據一半左右的市場,所以,要想在半導體裝備市場中分一杯羹,就必須在細分領域能夠做到全球前三。


美國處于領先地位
 

浙江福彩网來自SEMI的***新數據顯示,北美半導體設備制造商3月出貨金額為24.2億美元,比2月微增0.4%,年增16.7%,創17年來新高。這主要得益于近兩年內存及晶圓代工投資持續帶動。

 

浙江福彩网美國半導體設備的發展起源于二戰后期,由于軍用計算機的帶動,造就了***初的半導體產業,在之后的二三十年中,美國半導體產業穩步發展,奠定了其半導體設備行業的堅實基礎。

 

浙江福彩网來自北美的設備商主要包括:應用材料,泰瑞達、Axcelis Technologies,KLA-Tencor,Lam Research,Kulicke & Soffa、Nanometrics,Rave,Rudolph Technologies,Ultratech,Ushio等。

 

雖然在所有半導體設備廠商和市場中,美國跟隨在日本和歐洲之后,處于第三的位置。但就晶圓處理設備而言,其實力非常強勁,在全球晶圓處理設備供應商前5名中,美國就占據了3席,分別是排名******的應用材料(AMAT),市占率19%左右;第二的Lam Research,市占率13%左右;以及排名第5的KLA-Tencor,市占率6%左右。

 

具體而言,晶圓處理設備中,幾個主要工序的設備也都基本處于行業龍頭的高度壟斷之中。其中,在PVD領域,應用材料公司占據了近 85%的市場份額,CVD占30%;刻蝕設備方面,Lam Research***多,市占率達53%,而KLA-Tencor在半導體光學檢測領域,全球市占居冠。在各個領域中,前三大巨頭的市場份額相加均超過70%,整個市場呈現強者恒強、高度壟斷的狀態。

 

應用材料可以說是全球******的半導體設備公司了,產品橫跨CVD、 PVD、刻蝕、CMP、RTP等除光刻機外的幾乎所有半導體設備。應用材料2017財年營收為145.3億美元,其中,半導體設備收入95.2億美元。

 

半導體設備行業技術壁壘非常高,隨著制程越來越先進,對半導體設備的性能和穩定性提出了越來越高的要求,需要投入大量的研發資金。應用材料公司一直保持著在研發上的高投入,其30%的員工為專業研發人員,擁有近12000 項專利,平均每天申請4個以上的新專利。正是這種持續的高研發投入,促成了應用材料的內部創新,構成了較高的技術壁壘,使其自1992年以來一直保持著世界******半導體設備公司的地位。


中國市場現狀
 

浙江福彩网據Semi預測,2018年中國的設備銷售增長率將創新高,為49.3%,達到113億美元,中國大陸將緊隨韓國,成為世界第二大半導體設備需求市場。

 

 

圖:中國大陸半導體設備市場規模(單位:十億美元),來源:SEMI

 

2017~2020年,中國大陸將有26座新晶圓廠投產,成為全球新建晶圓廠***積極的地區,整個投資計劃占全球新建晶圓廠高達 42%,成為全球新建投資******的地區。目前,中國12英寸晶圓廠共有22座,其中在建11座,規劃中1座;8英寸晶圓廠18座,其中在建5座。

 

在這樣大興土木的行業背景下,對半導體設備的需求和投資必然巨大。粗略計算,已經公布的半導體產線投資金額將超過1000億美元。按照行業規律,在總投資中80%用于設備投資,從而可計算出設備投資額為800 億美元。

 

在晶圓廠設備構成中,光刻機占比******,占39%,其次是沉積設備,占比為 24%,刻蝕設備第三,占比為14%,材料制備占比8%,表面處理設備和安裝設備分別占比2%,其他設備占比11%。

 

浙江福彩网據此,可以計算出,2017-2019年國內集成電路光刻設備市場空間為312億美元,沉積設備市場空間為192億美元,刻蝕設備市場空間為112億美元,材料制備設備市場空間為64億美元。


自給率低

 

因此,未來幾年,我國對半導體設備的需求量巨大。然而,供給側如何呢?中國半導體設備企業雖然在近年內呈現出了高增長態勢,但是畢竟發展時間有限,與美、日等國家比起來還是存在明顯差距。

 

浙江福彩网2008 年之前我國半導體設備基本全靠進口,因此國家設立了國家科技重大專項——極大規模集成電路制造裝備及成套工藝科技項目(簡稱 02專項)研發國產化設備。但是,由于設備制造對技術和資金需求要求比較高,只有北方華創、中微半導體、上海微電子等少數重點企業能夠承擔 02專項研發工作,整個行業集中度相對較高。

 

浙江福彩网雖然在02專項的支持下,我國半導體設備實現了從無到有,但相比國內龐大的市場規模而言,自給率不足15%。

 

即使在發展水平相對較高的 IC 封裝測試領域,我國與先進國際水平相比仍然存在較大差距。尤其是單晶爐、氧化爐、 CVD 設備、磁控濺射鍍膜設備、 CMP 設備、光刻機、涂布/顯影設備、 ICP 等離子體刻蝕系統、探針臺等設備市場幾乎被國外企業所占據。

 

下面看一下我國的主要廠商及其產品都有哪些,國內排名前6的半導體設備廠商為:中電科,主要產品為離子注入機、CMP、鍵合機、封裝設備;晶盛機電,產品有多晶鑄錠爐、單晶爐等晶體生長設備;捷佳偉創,主要生產制絨設備、擴散設備和清洗設備;北方華創,產品有刻蝕機、鍍膜設備、 CVD設備、 氧化擴散設備、清洗機、輔助設備;中微半導體,主要生產MOCVD、刻蝕和封裝設備;上海微電子,主要生產光刻機,且已經能夠提供90nm工藝設備。

 

以上只列出了排名靠前的幾家企業,其實,我國本土半導體設備企業不算少,但總體不強,銷售額占比在國內市場還不足15%,在國際市場幾乎為 0。究其原因,還是技術上的落后。

 

浙江福彩网目前,國產半導體設備處于局部有所突破,但整體較為落后的狀態。尤其與國際半導體設備巨頭應用材料、 ASML、LAM Research、KLA-Tencor等相比,國產半導體設備公司的實力仍然偏弱,絕大部分企業無法達到國際上已經實現量產的10nm工藝,部分企業突破到28nm或14nm工藝,但在使用的穩定性上與國際巨頭差距較大,較難大批量進入量產線,也較難進入國際代工巨頭的生產線。

 

研發支出差距大

 

浙江福彩网半導體設備是一個高度專業化、高壁壘的市場, 高壁壘在于研發的難度和強度都十分巨大,從研發支出指標看來,其比例基本處于15%左右,遠遠高出其他裝備類制造企業。從研發支出******值來看,全球龍頭應用材料(AMAT)每年的研發支出超過15億美元,其他巨頭,如泛林集團(LAM)每年的研發支出也超過10 億美元。

 

相對而言,國內半導體龍頭北方華創的年研發支出僅8432萬美元,差距明顯。

 

本土設備需要發展空間和機會

 

對國內晶圓代工廠來說,采用國外的設備是***省時間和精力的。因此,優先采購的,還是國外先進設備公司的成熟產品。

 

由于半導體設備研發周期長、投入大。國產設備公司雖然目前在工藝制程上的研發已經有所突破,但是與穩定量產之間還有一定的距離,其中非常關鍵的是要有試錯的機會。試錯的周期通常長達一年甚至數年。

 

但是,現在中國大陸大力發展集成電路制造,首要任務是實現制造工藝的更新,而不是要求提升國產化率,所以沒有太多的時間給國產設備公司提供試錯的機會。量產中,制造設備一旦出問題,那整條產線上的晶圓都有可能報廢,而且需要停工檢查維修,對晶圓廠來說,代價非常大。所以,目前國產設備處于產品研發出來,但得不到大批量使用的境地,缺少試錯機會。

 

取得的成績

 

浙江福彩网目前,在封測領域,特別是在測試、清洗、CMP、晶圓檢測、切割等方面,國產設備在市場占有率上取得了突破。目前,國內測試設備競爭較為激烈,國際廠商,如泰瑞達、愛德萬、科利登;國內廠商,如華峰,長川等形成了競爭格局。華峰和長川科技已經在技術上取得了一定的突破,利用成本優勢,從分立元件測試、模擬測試、分選機等低端測試領域開始,和國際廠商展開競爭,并取得了一定的市場份額。


結語
 

浙江福彩网從現階段看,中國要全力發展半導體產業,還是得靠國外輸出這些關鍵設備,才能如期順利量產。在現在愈演愈烈的貿易戰階段,特朗普的任何決定,都會讓中國如芒在背。

 

浙江福彩网近年來,為了提升自身實力和話語權,中國企業或基金對國外半導體領域的公司展開了一系列收購,但多以失敗告終,即使收購成功,也多為金額較小的案例。特別是在中美貿易戰影響下,美國計劃限制中國投資其高科技領域,未來中國企業收購國外半導體行業公司難度很大。

 

浙江福彩网在這樣的背景下,對國內半導體設備公司而言,通過收購國外公司,來發展自己的路已經走不通,因此,國內半導體設備公司將無法通過并購實現快速壯大。

 

唯有自主創新之路可行!當然,鑒于半導體設備行業的特點,通過自主創新來發展壯大,將是一個較為漫長的過程,因此,國產半導體設備公司的崛起,尚需時日。


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