全球及中國半導體設備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

1、全球及中國半導體設備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 2018年全球半導體銷售額高達4688億美元，其中集成電路銷售額3933億美元，占比84%。集成電路是半導體最主要、技術難度最高的產(chǎn)品。 2018年中國集成電路產(chǎn)業(yè)自制率僅為24%，從進出口來看，2018年我國集成電路進口3121億美元，出口846億美元，貿(mào)易逆差高達2275億美元。近年來，我國集成電路進口金額超過原油、汽車整車和汽車零部件。由于集成電路巨大的缺口以及貿(mào)易逆差，我國發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的需求非常迫切，半導體設備行業(yè)迎來機遇。 半導體領域中，集成電路運用最廣泛、占比最高、技術難度最大。本文將主要圍繞集成電路制造工藝和相關設備展開。 半導體設備主要運用于集

2、成電路的制造和封測兩個流程，分為晶圓加工設備、檢測設備和封裝設備，以晶圓加工設備為主。檢測設備在晶圓加工環(huán)節(jié)（前道檢測）和封測環(huán)節(jié)（后道檢測）均有使用。 晶圓加工流程包括氧化、光刻和刻蝕、離子注入和退火、氣相沉積和電鍍、化學機械研磨、晶圓檢測。所用設備包括氧化/擴散爐、光刻機、刻蝕機、離子注入機、薄膜沉積設備（PVD和CVD）、檢測設備等。芯片制造工藝步驟主要功能晶圓表面絕緣：氧化芯片制造的第一步是對晶圓表面進行氧化，形成一層絕緣層，一是可做后期工藝的輔助層，二是協(xié)助隔離電學器件，防止短路。設計圖形轉移：光刻和刻蝕把氧化后的晶圓表面旋涂一層光刻膠，隨后對其進行曝光，再通過顯影把電路圖形顯現(xiàn)出來

3、，光刻層數(shù)多達幾十層，每一層之間的校準必須非常明確，接下來進行刻蝕，用化學腐蝕反應的方式，或用等離子體轟擊晶圓表面的方式，光刻膠覆蓋的位置被保護，沒有被覆蓋的位置被刻蝕，形成凹陷，實現(xiàn)電路圖形的轉移。離子注入、退火：激活晶體電性離子注入就是把雜質離子轟進半導體晶格中，使得晶格中的原子排列混亂或者成為非晶區(qū)，退火是將離子注入后的半導體放在一定溫度下進行加熱，恢復晶體的結構消除缺陷，從而激活半導體材料的不同電學性能。形成金屬連線或絕緣層：氣相沉積、電鍍物理氣相沉積用于形成各種金屬層，連通不同的器件和電路，以便進行邏輯和模擬計算；化學氣相沉積用于形成不同金屬層之間的絕緣層。電鍍則專用于生長銅連線金屬

4、層。結構層表面平整：化學機械研磨每個結構層完成后用化學腐蝕和機械研磨相結合的方式對晶圓表面進行磨拋，實現(xiàn)表面平坦化。后期處理最后，晶圓再經(jīng)過背面減短、切片、封裝、檢測，一個完整的芯片產(chǎn)品制備完成。重復流程芯片制造的主要步驟需要循環(huán)反復幾十次甚至上百次。 回顧歷史，全球半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷過由美國向日本、向韓國和中國臺灣地區(qū)幾輪轉移，未來幾年預計將大面積向大陸轉移。 根據(jù)專家統(tǒng)計，大陸未來幾年將建成26座晶圓廠，大陸集成電路設備將迎來需求爆發(fā)增長期，國產(chǎn)設備企業(yè)有機會把握本輪投資高峰期，提升市場影響力。 晶圓廠投資總金額中，設備投資占比70%-80%，基建和潔凈室投資占比20%-30%。我們統(tǒng)計了

5、目前在建的8寸和12寸晶圓廠，總投資金額超過900億美元，按照70%的比例測算，累計的相關設備投資超過630億美元。 我國集成電路產(chǎn)業(yè)相對落后的局面早已受到國家的高度關注，近些年國家出臺一系列政策支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這些政策通過集中研發(fā)、政府補助、稅收優(yōu)惠、培養(yǎng)人才、股權投資等多方面支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 2018年之后，受中美貿(mào)易沖突事件的刺激，我國發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)之心更加堅決。在政策扶持下，我國集成電路無論是代工廠和存儲器的建設力度將會加強，帶來設備需求。政策大力支持我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間政策相關內(nèi)容2014年國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要到2020年，集成電路全行業(yè)銷售收入年均增速超過

6、20%，16/14nm制造工藝實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，并設立國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(簡稱大基金)。2015年中國制造2025將集成電路及專用裝備作為“新一代信息技術產(chǎn)業(yè)”納入大力推動突破發(fā)展的重點領域。提出要形成關鍵制造裝備供貨能力。2016年“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知啟動集成電路重大生產(chǎn)力布局規(guī)劃工程，加快先進制造工藝、存儲器、特色工藝等生產(chǎn)線建設。2018年關于集成電路生產(chǎn)企業(yè)有關企業(yè)所得稅政策問題的通知分別給予2018年1月1日后投資新設的集成電路線寬小于130nm、小于65nm或投資額超過150億元的企業(yè)減免企業(yè)所得稅。 2018年全球半導體設備市場達到645.5億美元，同比增

7、長14%。專家預計2019年全球市場有所調整，2020年將重回增長。 半導體設備分為晶圓加工設備、檢測設備、封裝設備和其他設備。專家預計，2019年全球晶圓加工設備、檢測設備和封裝設備市場規(guī)模分別為422億美元、47億美元和31億美元。晶圓加工設備是主要設備，占全部設備比重約80%。晶圓加工設備中，光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備（PVD和CVD）技術難度最高，三者占比分別為30%、25%、25%。預計2019年全球光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設備市場規(guī)模分別為127億美元、106億美元和106億美元。 2018年全球半導體設備榜單前五名包括應用材料、東京電子、拉姆分析、ASML和科磊半導體。除ASM

8、L外，各家公司產(chǎn)品線均比較豐富，且前三名企業(yè)營收均超過一百億美元。 半導體設備高門檻導致競爭格局高度集中。目前全球半導體設備市場主要被美國、日本、荷蘭企業(yè)所壟斷。2018年行業(yè)CR5占比75%，CR10占比91%，全球半導體設備競爭格局呈現(xiàn)高度集中狀態(tài)。2018年全球半導體設備十強排名企業(yè)主要產(chǎn)品領域國別2018年營收(億美元)1應用材料沉積、刻蝕、離子注入機等美國128.742東京電子沉積、刻蝕、勻膠顯影設備等日本116.393拉姆研究刻蝕、沉積、清洗等美國108.714阿斯麥光刻設備荷蘭99.115科磊硅片檢測，測量設備美國33.206愛德萬檢測設備日本25.397迪恩士刻蝕、清洗設備日本22.398先進太平洋科技封裝和SMT設備新加坡22.069泰瑞達檢測設備美國14.9210日立高新沉積、刻蝕、檢測、封裝貼片設備等日本13.35 2018年我國半導體設備十強單位完成銷售收入94.97億元，同比增長24.6%。目前，我國半導體設備最大的公司收入與海外巨頭差別較大。 2018年，國內(nèi)半導體設備企業(yè)自制率僅為15%，國產(chǎn)設備自制率還有較大提升空間。我國計劃到“十三五”末期，國產(chǎn)集成電路設備