《历历在目》——以第九艺术的方式见证伟大人生
06-21
国产半导体设备处于局部突破，但整体落后的状态。
半导体设备的增长将跟随全球芯片制造中心的迁移。
哪里有市场，哪里就有活力。
资料何桂红，SiSC 10/11 发行时间过得真快。
7月份以来，逐渐从COVID-19疫情中走出来的我国半导体产业焕发出勃勃生机，行业活动不时举办。
比如10月底在合肥举办的“第八届中国半导体装备年会”，以及在杭州、苏州微纳、IC CHINA、CIOE等举办的“集成电路装备——青山湖论坛”，行业专家、行业协会或知名投行研究人员积极参与，观众可以一睹全球及中国半导体的现状和未来趋势。
在这份以记录为重点的综合报告中，我们将关注中国半导体设备行业。
首先，我们先来关注一下全球半导体行业的现状。
SEMI中国产业研究与咨询高级总监冯丽女士在《全球半导体产业发展展望》报告中提供的数据显示，“12英寸晶圆产能每年快速增长，占比每年达到67%，预计每年增长至74%，年复合增长率为8.1%； 8英寸及以下产能基本保持稳定。
经过几年的发展，中国晶圆制造产能已达到全球的17%，其中8英寸及以下晶圆产能占比达到40%。
“作为全球最大的代工厂，台积电每年的设备采购状况非常说明问题。
台积电每年的设备采购额为82.5亿美元，占资本支出的87%。
今年1-11月，台积电的设备采购额为99.9亿美元，占资本支出的87%。
”同比增长55%（图1）。
2020年疫情仍在持续，全球半导体行业仍将受到不同程度的影响，各行业研究机构仍需不断调整估值。
台积电年度设备采购支出占比图 资料公开资料整理 ▌AMAT第二季存储需求占比45%，逻辑代工占比微跌至55%； CMP设备占比10%，国内晶圆厂用量60~70%（占全球市场70%） ▌TEL 2Q DRAM+NAND业务量占比51%；中国大陆市场占TEL总收入的12%，基本垄断了橡胶涂料和开发。
▌科林研究2Q来自中国大陆的营收占比29%，3Q营收同比增长47%，占中国大陆营收的37%； 3Q业务增长点体现在3D结构差异化解决方案；第三季度来自工业客户的收入环比增长6%，且近五个季度占比持续提升。
▌ASML 3Q新机业绩回升，其中中国大陆营收（不含EUV）占比21%，3Q台湾营收占比47%（主要是EUV），韩国占比26%，美国占比5%；先进制程已取代内存成为制程设备业务的主要增长点。
逻辑客户占比第二季度为61%，第三季度增至79%。
▌KLA 2Q营收同比增长约15%，其中内存客户占比40%，代工需求环比占比约50%；中芯国际在绍兴的测量设备占比超过50%； KLA在国内测量设备市场拥有近30%的市场份额。
▌SCREEN主要有Foundry客户。
2Q NAND客户占比较1Q小幅上升，中国大陆客户占比下降。
晶圆产能的增长与国内新生产线的建设密切相关。
据统计，今年以来我国新增Fab项目39个，其中极少数企业出现资金链断裂，无法维持的情况。
目前，中国晶圆厂有57条正常运行的生产线，以及26条在建或规划的生产线（9 * 12’’ + 7 * 8’’）。
中国12英寸和6英寸晶圆厂产能约为每月1万片晶圆（相当于8英寸晶圆），占全球总产能的12.9%。
预计到今年，中国12英寸和8英寸晶圆厂产能将增至每月1万片晶圆，占全球总产能的17.5%。
新的Fab工厂意味着半导体设备的市场机会。
从垂直行业细分来看，设备占半导体行业规模的14.3%。
冯立指出，2Q全球半导体设备市场呈现复苏态势，总营收达1亿美元（下同单位：美元），同比增长26%，环比增长增加8%；其中中国大陆以45.9亿美元位居榜首，韩国和台湾地区分别排名第一。
44.8亿，其次是35.1亿。
为此，SEMI将每年的设备市场规模从1亿提升至1亿。
按业务分类，上半年工厂和逻辑晶圆厂设备投资强劲，下半年存储器晶圆厂设备投资有望改善（表1）。
未来几年，晶圆厂的前端设备支出预计将呈现良好增长：每年将超过1亿，预计将超过每年1亿；而DRAM和NAND晶圆厂的设备支出预计每年增长约20%，并在未来几年保持稳定。
;预计2019年晶圆代工厂和逻辑晶圆厂投资将达到1亿左右。
表1. 第二季度全球半导体设备市场呈现复苏趋势。
SEMI 半导体行业内部环境 相信大多数关注半导体行业的读者都知道华为、中兴、晋华、中科曙光、大华、海康威视、奇虎等公司及其涉及的一系列事件。
我国半导体上中游产业链遭遇巨大危机。
例如，对中兴通讯的禁运和对华为的采购禁令导致了近期荣耀的出售。
国内多家知名企业和科研机构被列入“实体名单”，“卡脖子”技术已成为“草蛇灰线，脉横千里”。
根本原因是美国和日本在关键装备和材料领域几乎垄断，优势非常明显（表2a）。
例如，2017年，ASML、KLA、泰瑞达、日立高科尽管受到大环境的不利影响，仍然实现了增长（表2b）。
表 2a.美国和日本在半导体关键工艺设备供应链上具有显着优势。
资料Gartner、SEMI、SIA、J.P. Morgan、友研新材料，公开信息整理于表2b。
全球前10大半导体设备制造商营收排名。
VLSI、SEMI公开信息编译在中美贸易摩擦日趋频繁之际，中国半导体产业深刻认识到危机共存，国家层面也持续关注并出台相关扶持政策。
今年以来，国务院及各部委出台多项政策鼓励和推动半导体关键工艺发展，重点关注核心材料和设备，包括光刻机、刻蚀、薄膜生长、离子注入、抛光、半导体器件等。
单晶生长。
设备和核心部件等，一些政策给出了详细指标供参考（表3）。
过去五年，材料行业一直是政策支持的重点。
表3. 今年以来政府部门已发布半导体工艺设备相关支持政策。
资料国泰君安、SiSC公开信息整理。
中国电子特种设备行业协会常务副秘书长金存忠在《中国半导体设备回顾与展望》报告中介绍，半导体设备目前享受三项优惠政策。
一是延续今年年初国务院出台的集成电路和软件企业所得税“两免三半减半”的优惠政策；二是财政部出台的重大技术装备进口税收政策；三是首台（套）重大技术装备保险“机制优惠政策”。
所谓“大基金”，是中国半导体行业规模最大、官方认可的资本运作的行业激励和支持机制。
所谓“大基金”，是我国规模最大、官方认可的资本运作行业激励和支持机制。
冯立总结道：国家大基金首期2亿元人民币，已成功资助芯片设计（16家企业）、芯片制造（11家企业）、芯片封装测试（6家企业）、设备（6家企业、见表4）、材料（6家）和其他领域（3家）共有48家企业投入资金。
第二期国家大型基金于2020年10月注册成立，2020年3月开始实质性投资，资本总额5000万元。
目前，大基金二期已投资紫光。
瑞芯国际（22.5亿元）、中芯南方（15亿美元）和中芯科创板配股（超35亿元）。
据悉，第二期基金将投向制造业、国产装备（含检测设备）、材料等领域。
5G、人工智能相关且国内产能较低的龙头企业和设计公司将被倾斜，其次是民间投资机构，最后科创板将成为接盘者。
据悉，科创板成立以来，共发行上市公司2家，其中半导体公司27家，占比约14.6%。
半导体材料和设备企业充分受益，是我国行业中规模较小但排名靠前的材料和设备企业。
开辟了新的融资渠道。
上述各方面的力量，推动了我国集成电路全产业链的长足进步； “我国集成电路产业比重已接近合理水平，年度芯片设计占比40.5%，晶圆制造占比28.4%，封装测试占比31.1%。
接近3:4:3的黄金比例”。
表4.“大基金”投资企业（设备制造商）。
资料国泰君安公开信息整理。
国产设备的性能。
在各种政策、资金和市场的支持和推动下，集成电路生产线设备国产化率逐步提高。
近年来，中国大陆涌现出一批新型优质半导体设备。
企业方面，国产设备在国内市场的比重逐年增加（表5）。
据SEMI统计，中国半导体设备市场规模为1亿美元，同比增长2.3%；中国半导体设备（集成电路+分立器件）销售额70亿元，同比增长47.8%。
表5. 国内设备制造商。
SEMI 不过，国产半导体设备仍然存在市场占有率低的问题。
据SEMI统计，国产半导体设备占中国应用市场的17.4%（同比增长5.2%），占全球半导体市场的3.92%（同比增长1.18%）。
可以看出：1）我国工艺装备国产化取得了一定成效； 2）我国半导体生产线仍以国际设备为主，半导体设备供应能力与国际水平差距较大； 3）在半导体大晶圆领域（8-12 2）在生产设备方面，我们目前基本依赖进口。
国产设备仍在测试中，尚未批量进入半导体大硅片生产线； 4）光刻机尚未进入IC晶圆生产线。
（1）国内47家主要半导体设备厂商（销售额过万元）的半导体前端设备统计，金存忠统计，~年CAGR值达到36.4%，略低于2017年的CAGR值光伏和LED。
其中，浙江晶盛、北方华创、捷嘉伟创、中国电科、中微半导体位列年度半导体设备销售收入前五名。
但中微半导体、盛美科技、上海微电子等公司业务增速较低；华海青科、北京硕科、宁波润华全信、上海瑞丽、沉阳鑫源、沉阳拓晶等未跻身前十名企业。
全国海关信息网公布的数据显示，今年1-8月半导体关键设备进口金额合计7万美元，同比增长40.8%。
这些设备包括：CMP、扩散炉、CVD、PVD、步进重复光刻机、等离子干法刻蚀机、离子注入机；其中，光刻机进口额同比增长1.75倍，其次是离子注入机（57.1%）、CVD、干法刻蚀机、氧化炉，分别增长30.8%和28.7%。
%，其次是同比增长率21%（表6）。
从榜单数据可以看出，CMP和PVD同比小幅下降，这说明国内厂商在CMP和PVD设备的供货能力有所提升。
表6 今年1-8月半导体主要设备进口量资料全国海关信息网 国泰君安证券投资银行部TMT组行政负责人吴同欣先生在题为《半导体设备与材料产业的发展前景与资本市场的机会》的报告中展示了海关总署的另一张数据表：近十年来，我国集成电路行业国内企业销售量快速增长，净进口占比持续下降，从2016年的94%下降到2018年的64%；特别是2008年以来，受制于外部条件，我们加强了半导体产业的独立性，2018年净进口占比相对2016年大幅下降（表7）。
由此可以推断，我国半导体进口依存度仍然很高，这也意味着国产化替代仍有广阔空间。
表7.我国IC产业国产化替代空间广阔。
资料中国半导体协会、海关总署 以中芯国际、华虹为例，当地下游厂商加大本地化采购比例，将带来库存替代空间。
2019年~2019年，中芯国际本地化采购金额复合增长率达25.8%，远超同期营收复合增长率12.8%，本地化采购金额占比从7.6%提升至18.4%（表8a） 。
五年来，华虹格雷斯的本地供应商数量逐家增加，原材料本地化采购比例从20%提升至28%。
华虹宏力的内销意愿大幅提升（表8b）。
但考虑到两者本地采购金额占比仍较低，未来仍有广阔提升空间。
下游制造商采购本地产品意愿的增强将为上游设备和材料制造商提供增长机会。
表 8. (a) 中芯国际持续增加本地采购比例； (b) 华虹宏力持续增加本地供应商数量。
资料中芯国际企业社会责任、华力年报、国泰君安 上述数据仅说明一点：国产设备有局部突破，但整体落后也十分明显。
从技术角度来看，台积电的工艺已经先进到5nm，并在今年实现了量产。
目前正在规划3纳米生产线建设项目；相对而言，中芯国际的N工艺已经导入，正处于认证阶段，计划明年量产。
“我国关键材料和装备已经先进到14-28纳米，比全球先进水平落后5-7年左右。
只有少数环节可以接近并行水平；有些环节差距在20年左右，比如光刻机材料和设备”。
巨大的技术差距将引发一系列问题，关系到国内装备制造商的生存和发展（表9）。
表 9. 中国晶圆厂工艺路线。
资料SEMI，公开信息汇编。
虽然差距明显，但未来可期。
在国家科技重大专项的支持下，部分国产设备已开始进入14nm工艺量产线（12英寸），包括介质刻蚀机、PVD、单片退火、立式氧化炉PECVD、LPCVD、ALD、CMP、全自动洗衣机。
其中7nm介质刻蚀机已进入顶级IC生产线，为高端IC装备的进一步推广奠定了基础。
离子注入、光刻、扩散等关键设备仍在研发中（表10）。
表10. 国内装备与国际领先技术存在巨大差距。
数据《中国集成电路产业发展蓝皮书》然而，上述国产设备的迁入并投入生产线仅仅是一个开始。
例如，以设备投资额计算，新建的8英寸IC特色工艺生产线国产化率达到50%以上，其中包括上海吉塔一期、北京燕东一期；作为国产IC设备新的增长点，北京亿唐2018年IC设备（干脱胶、干刻、RTP、MSA等）销量跃居第二位，华海清科CMP设备销量增至12台；智春科技新成立的半导体设备事业部当年也创造了万元销售业绩；等等。
（2）封装和测试设备 据SEMI预测，由于5G等新兴应用市场的启动或加速，新型先进封装厂的逐步释放以及封装厂产能的逐步释放，封装设备的需求将会增加今年和明年分别增长10%和8%。
年后道路测试设备市场将增长13%，并且每年的增长趋势仍将延续。
从封装测试厂的角度来看，通富微采购总监李金健先生在《国产设备面临的机遇和挑战》报告中声音很大。
随着封装和测试技术逐渐接近国际先进水平，一些关键设备和材料已被国内外生产线采用：在先进封装领域，黄光领域（光刻、涂胶、显影、清洗、固化）和白光区（电镀、蚀刻、溅射）较高，前者在90%左右；相反，在传统包装领域的中高端，部分企业远远落后于国际品牌，被美国Teradyne和日本Advant所垄断。
最后，针对国内封装测试设备还存在诸多挑战，李金健提出五点建议：1）针对不同类型的产品或不同技术要求的产品，开发制造相应技术规格的设备； 2）设备设计应模块化、功能化。
可选、可升级； 3）注重设备的一致性、稳定性和可靠性； 4）设备的设计和开发与应用和工艺紧密结合； 5）自主创新，掌握核心技术，具有独特性。
全球化政策没有改变。
面对诸多国际挑战，业内专家各抒己见。
浙江大学微纳电子学院院长吴汉明院士引用李国杰院士的观点：产业技术是我国科技发展的最薄弱环节。
我国需要构建科技新生态，即产业必须以技术为导向。
清华大学微电子研究所教授魏少军认为，在过去几十年的经济建设中，我们已经完全融入了全球技术标准体系。
面对当前的困难和机遇，我们应该把“全球化”做得更好。
一言以蔽之，“越是面临封锁打压，我们就越不能搞自我封闭、自我孤立，而必须实施更加开放、包容、互利的国际科技合作战略。
” ”这是习近平主席的精辟见解。
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