國產半導體設備研發之路，究竟還有多遠？

“國產替代” 是近幾年半導體行業的一大熱詞。

國內半導體各領域發展勢頭甚火，如雨後春筍般成立瞭很多公司，有不少創業企業，也有不少大型企業轉型或在現有業務下孵化半導體業務。

芯片需要設備來生產，半導體設備是整個半導體產業的重要支撐產業。雖然國內半導體設備公司已進入多個細分領域，但國產替代仍處於早期。因此，首當其沖的是需要提升半導體設備的國產化率。

在半導體設備公司的戰略規劃上——

短期來看，半導體晶圓廠產能持續建設，尤其是大陸頭部晶圓廠繼續逆勢大規模擴產，帶動半導體設備需求旺盛；

中長期來看，半導體供應鏈加速本土替代，國產半導體設備廠商將持續受益。

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中國半導體市場規模

我國本土半導體行業起步較早。

目前在國傢政策支持、市場拉動及資本推動等因素合力下，中國半導體行業在不斷發展。21世紀以來，我國半導體產業市場規模隨著發展得到快速增長。

據相關數據顯示，中國半導體市場規模由2016年的4336億元增長至2020年的8848億元，年均復合增長率達19.5%。中商產業研究院預測，2022年中國半導體市場規模達11008億元。

//數據來源：中國半導體行業協會、中商產業研究院整理

其中半導體設備從2017年的554.18億元增長至2019年的905.70億元。2020年，中國半導體設備市場亦保持快速增長趨勢，銷售額為1260.62億元，同比增長達39.2%，成為全球第一大半導體設備市場；

2021年，中國半導體設備市場連續增長，銷售額為1993.35億元，同比增長達58.1%，連續兩年成為全球第一大半導體設備市場。2022年中國半導體預計將繼續增長，規模達到2745.15億元。

//數據來源：SEMI、中商產業研究院整理

雖然近幾年我國半導體設備市場規模在市場前景廣闊情況下增長迅速，並且當前重要的國內半導體設備公司涵蓋產品已涵蓋半導體全產業鏈，在前道工序九大核心設備中，包括清洗設備（盛美上海、北方華創、至純科技）、氧化設備（屹唐股份、北方華創）、光刻設備（上海微電子）、塗光顯影設備（芯源微）、刻蝕設備（屹唐股份、北方華創、中微公司）、去膠設備（屹唐股份、北方華創）、離子註入設備（萬業企業）、CMP 設備（華海清科）、過程監測設備（上海睿勵、中科飛測）。大環境下，雖然本土廠商在國產替代趨勢下長期成長屬性凸顯，但現實情況其實不容樂觀。但半導體設備領域壁壘高，發展遠落後於國外。

眾所周知，美國之所以在芯片領域強勢，想打壓誰就打壓誰，原因在於美國掌握著芯片行業的幾大王牌。其中，在半導體設備領域，美國廠商占瞭50%左右的份額，另外像 ASML 這樣的歐洲設備廠商和日本的設備廠商，也不得不服從美國的科技制裁決議。2022年7月，美國遊說荷蘭停止向中國出口 ASML 公司的的先進產品，包括 EUV（極紫外光）光刻機等。

目前整體來看，半導體設備作為主要 “卡脖子環節” ，依然處於國產替代的黃金窗口期，我們半導體獵頭團隊在近2年從招聘端感受到國內半導體設備公司對於高端人才的求賢若渴，半導體設備研發專傢國外的企業相對更多些，外資企業中不少華人長期在國外想回國發展的比例低且意願不強，國內市場主要也是聚焦在北京、上海等地。

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全球半導體設備市場格局

全球半導體設備市場高度集中，海外龍頭企業處於壟斷地位。行業規律是，每一類別設備的市場份額通常被三個海外廠商所壟斷。

美國的半導體廠商主要有應用材料、泛林半導體和科磊，應用材料是全球最大的半導體設備制造廠商，產品覆蓋除光刻以外的半導體前道工藝，占全球半導體設備的21%。

日本的半導體廠商主要包括東京電子和迪恩士，東京電子的產品覆蓋非常全面，在全球半導體設備市場占15%份額，迪恩士的清洗設備處於全球領先地位，在全球半導體設備廠商中排名第六；荷蘭的半導體廠商主要為ASML（阿斯麥），阿斯麥壟斷瞭全球的高端光刻機市場，在半導體設備市場中占有21%的份額。

ASML是全球光刻機龍頭，占據75%份額；LAM（泛林半導體）是全球刻蝕領域龍頭，占據50%份額；AMAT（ 應用材料）是 薄 膜 沉 積 、 離 子 註 入 、CMP多 領 域 龍 頭 ， 分 別 占 據85%（PVD）/30%（CVD）、50%、50%市場份額。

DNS（迪恩士）是全球清洗機龍頭，占據45%份額；TEL是全球塗膠顯影機、原子層沉積 （ALD）龍頭，占據87%、30%份額；KLA （科磊）是全球檢測量測設備龍頭，占據54%份額。

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國產半導體設備現階段情況

前道工序九大核心設備的每年市場份額約為1000億美元，其中光刻機、刻蝕機和薄膜設備占比約為60%。

這三大設備中，光刻機決定瞭芯片的技術節點，刻蝕機和薄膜設備則直接影響芯片的性能。光刻機的技術難度最大，刻蝕機的市場份額最高。

刻蝕機：

據Gartner的數據，2021年全球刻蝕機的市場份額仍被泛林半導體（46.71%）、東京電子（26.57%）和應用材料（16.96%）三巨頭主導。

國內的半導體設備公司中微在全球市場的占有率為1.37%，北方華創占比0.89%，屹唐股份占比0.10%。

中美貿易摩擦凸顯自主可控重要性，可以認為國內晶圓廠考慮到產線穩定性，會將其設備需求根據重要性程度逐步向我國設備企業做轉移嘗試，中微和北方華創作為具備核心技術壁壘的龍頭企業，國產替代空間廣闊。

光刻機：

目前國內高端光刻機幾乎依賴進口，荷蘭的ASML在高端光刻機市場處於壟斷地位，EUV光刻機銷售價格持續上升。我國半導體光刻膠自給率低，主要依賴於外資企業，2021年外資企業在光刻膠領域的市場份額超過70%，核心技術幾乎被TOK、JSR、信越化學等日本企業壟斷。

半導體材料領域的高端光刻機和光刻膠盡管國產化率較低，空間相對較大，但由於成本較高、技術壁壘較高、國內相關企業數量少、研發經驗匱乏等原因，目前仍處於國產化初級階段。

薄膜設備（PVD、CVD等）

國內廠商中，北方華創佈局PVD、APCVD、APCVD以及用於功率等的PECVD、ALD，其中PVD設備獨領風騷。

沈陽拓荊佈局PECVD、SACVD以及ALD，產品已廣泛應用於國內14nm以上晶圓制造產線。

中微公司2022年新的針對MiniLED市場的MOCVD將實現0-1放量，WLPCVD 研發也取得突出進展。

盛美上海前道大馬士革ECD設備已實現批量訂單；SiN LPCVD客戶端進行量產認證，未來有望放量賦能。

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半導體設備國產化率

根據 SEMI 相關研究數據顯示：2022年時，中國大陸半導體設備國產化率約在30%左右，但到2025年時，國產化率會達到50%，並初步擺脫對美國半導體設備的依賴。

SEMI 認為，目前在28nm及以上領域，中國半導體設備廠商已經基本實現瞭全覆蓋，國產化率達到瞭80%以上。而在14nm工藝上，中國的半導體設備廠商，也實現瞭50%以上的覆蓋，國產化率可能達到瞭20%以上。目前在14nm以下，國產化率還非常低，可能隻有10%左右。

但是總體來看，國產半導體設備在清洗、CMP、刻蝕、測試機、分選機上面，已突破瞭雙位數的國產化率，而在沉積、離子註入、探針臺等領域也取得一定的國產化突破。

事實上，根據2022年國內晶圓產線的招標情況統計結果，國內半導體設備廠商合計中標231臺設備，中標比例達到瞭30%左右，而在PVD設備和氧化設備、濕法腐蝕設備等領域，國產設備占比已經超過瞭50%，有些甚至高達70%左右。

之前有數據顯示，2019年時，國產半導體設備的占比才7.5%左右，但如今僅2年時間，就提升瞭30%左右，發展速度真的是肉眼可見。如果我們半導體設備國產化率達到50%，甚至更高的60%、70%等，相信中國芯片產業就真的崛起瞭，不再那麼依賴美國瞭。

但實際情況我認為過於樂觀還是要理性看待，目前現實的差距有如鴻溝般，還不斷面臨著國外的制裁。目前我們的短板是先進工藝，特別是14nm及以下的先進工藝，比如EUV光刻機等，這些還是要突破的，畢竟芯片的整體能力，取決於最短的那一塊，其它設備有突破，這一塊不突破，還是會被卡的。

而面對美國制裁，我國勢必要在所有領域都有所投入，也必然會有新一輪的政策制定為新的工藝節點的研發和設備節點的開發保駕護航，從材料、設備和稅收等方面加大政策支持力度，加速國產替代進程。

從國內設備公司的“自生力”上來看，國內半導體設備廠商堅持高研發投入，基本在10%以上。一方面高研發投入助力產品技術追趕，另一方面，國內企業在發展初期高研發投入導致國內廠商凈利率較低，隨著企業經營規模擴大，規模效應顯現，公司盈利能力有望進一步提升，業績也將持續釋放。