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受人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、自動駕駛等領(lǐng)域推動，全球半導(dǎo)體設(shè)備需求持續(xù)增長，尤其是在高端芯片制造、先進封裝技術(shù)等領(lǐng)域。今年來，多個國家開始加大對半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)的布局，以確保在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中的競爭力。市場來看，上游半導(dǎo)體設(shè)備競爭日趨熱烈，中國、俄羅斯近期均傳來聲音。
中國半導(dǎo)體設(shè)備，風(fēng)起云涌
全球半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)的頭部企業(yè)集中在美國、荷蘭、日本和韓國等國，尤其在光刻、刻蝕、沉積等關(guān)鍵領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。近些年，在晶圓廠擴產(chǎn)與國產(chǎn)化的雙輪驅(qū)動下，中國半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)正在通過加大研發(fā)投入和國產(chǎn)化替代，并逐步取得進展。目前中國在高端光刻設(shè)備（特別是EUV光刻機）等領(lǐng)域仍存在一定差距，但在刻蝕、CVD、PVD、封裝測試設(shè)備等領(lǐng)域，中國企業(yè)已經(jīng)取得了一定的市場份額，并逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化替代。
市場上冒尖的中國半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)涉及北方華創(chuàng)、中微公司、華海清科、盛美上海、精測電子等等。從各家的產(chǎn)品布局來看，北方華創(chuàng)在半導(dǎo)體設(shè)備方面實現(xiàn)了平臺化布局，具體產(chǎn)品包括刻蝕機、PVD、CVD、ALD、清洗機等多款高端半導(dǎo)體工藝裝備。截至2024年上半年末，北方華創(chuàng)半導(dǎo)體裝備產(chǎn)業(yè)化基地擴產(chǎn)項目四期、高端半導(dǎo)體裝備研發(fā)項目和高精密電子元器件產(chǎn)業(yè)化基地擴產(chǎn)項目三期的投資進度分別為59.65%、86.63%和72.7%。
中微公司以刻蝕等前道設(shè)備為主，刻蝕設(shè)備產(chǎn)品涵蓋了等離子體刻蝕機、干法刻蝕機等，同時目前該公司的TSV設(shè)備可以使用在先進封裝領(lǐng)域，并已布局其他應(yīng)用于先進封裝的設(shè)備產(chǎn)品，將根據(jù)客戶需求情況逐步導(dǎo)入市場。
華海清科以CMP產(chǎn)品為主，該公司新的拋光系統(tǒng)架構(gòu)CMP機臺已實現(xiàn)小批量出貨，并獲得多家頭部客戶的批量銷售訂單；12英寸超精密晶圓減薄機已實現(xiàn)首臺驗證，其性能獲得客戶認(rèn)可，滿足客戶批量化生產(chǎn)的需求；應(yīng)用于4/6/8英寸化合物半導(dǎo)體的刷片清洗裝和12英寸單片終端清洗機已實現(xiàn)首臺驗收。
盛美上海的半導(dǎo)體清洗設(shè)備和電鍍設(shè)備可以與全球第一梯隊半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商競爭，其清洗設(shè)備能夠覆蓋的清洗步驟已達90%-95%左右；立式爐管系列設(shè)備已批量進入多家客戶生產(chǎn)線；涂膠顯影Track設(shè)備已進入客戶端正在驗證中；等離子體增強化學(xué)氣相沉積PECVD設(shè)備正在研發(fā)中，預(yù)計2024年該設(shè)備的工藝覆蓋率大概達到50%左右。
值得注意的是，除了上述企業(yè)，近期國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備市場勢如破竹，傳來多條新消息：研微半導(dǎo)體首臺ALD設(shè)備交付大客戶；中導(dǎo)光電獲得8英寸碳化硅晶圓缺陷檢測設(shè)備訂單；功率半導(dǎo)體核心封裝設(shè)備制造商科瑞爾完成新一輪融資；廣州粵升半導(dǎo)體碳化硅外延設(shè)備大批量出貨...
具體來看，11月22日，研微半導(dǎo)體自主研發(fā)的首臺國內(nèi)先進納米制程原子層沉積設(shè)備發(fā)車出廠，交付國內(nèi)頭部客戶。研微半導(dǎo)體創(chuàng)始人、CEO林興表示，“這臺300mm半導(dǎo)體設(shè)備針對芯片中高深寬比結(jié)構(gòu)的臺階覆蓋不良等問題，可以提供優(yōu)異的沉積均勻性和一致性，在精度、效率及穩(wěn)定性等方面實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。”據(jù)悉，目前，研微半導(dǎo)體已有多款原子層沉積設(shè)備產(chǎn)品完成樣片檢測，正逐步進入客戶工廠進行驗證生產(chǎn)。
近日，中導(dǎo)光電宣布成功獲得國內(nèi)功率半導(dǎo)體頭部客戶的8英寸碳化硅（SiC）晶圓缺陷檢測設(shè)備訂單。中導(dǎo)光電NanoPro-1XX設(shè)備可以為碳化硅芯片制備產(chǎn)線提供全工藝過程缺陷檢測。相較于6英寸碳化硅晶圓，8英寸碳化硅晶圓的尺寸增大，對制造和檢測過程中的精度與工藝要求更高。中導(dǎo)光電表示，公司投入大量資源研發(fā)，力求在晶圓表面納米級缺陷檢測方面達到更高的精確度和更復(fù)雜的工藝水平。
11月中旬，由中車資本主發(fā)起的中車轉(zhuǎn)型升級基金，已在本月完成對功率半導(dǎo)體核心封裝設(shè)備制造商常州科瑞爾科技有限公司（以下簡稱“科瑞爾”）的投資。資料顯示，科瑞爾是業(yè)內(nèi)同時具備IGBT模塊自動化產(chǎn)線設(shè)計和單站核心設(shè)備研發(fā)能力的企業(yè)，主營產(chǎn)品已經(jīng)獲得國內(nèi)外排名前十的大多數(shù)頭部功率半導(dǎo)體模塊廠商認(rèn)可，構(gòu)建了IGBT模塊智能自動化封裝產(chǎn)線，核心主設(shè)備車規(guī)級IGBT功率模塊分體微米插針機已經(jīng)服務(wù)數(shù)家國內(nèi)知名模塊廠商。
11月18日，廣州粵升半導(dǎo)體設(shè)備有限公司宣布，公司已在今年9月實現(xiàn)碳化硅（SiC）外延設(shè)備的大批量出貨。此批設(shè)備在第一代外延爐基礎(chǔ)上做了進一步優(yōu)化設(shè)計，具備生產(chǎn)高質(zhì)量、高穩(wěn)定性的外延片生產(chǎn)能力。廣州粵升表示，公司自主研發(fā)的SiC外延設(shè)備，已在客戶端連續(xù)穩(wěn)定運行近兩年，能夠滿足厚膜以及3C晶型的外延要求。
此外，11月26日，位于新埭鎮(zhèn)高端裝備智造產(chǎn)業(yè)園的晶馳機電半導(dǎo)體材料裝備研發(fā)生產(chǎn)項目投產(chǎn)，達產(chǎn)后，預(yù)計可形成年產(chǎn)120臺半導(dǎo)體長晶和外延專用設(shè)備的生產(chǎn)能力，實現(xiàn)年產(chǎn)值1.4億元。晶馳機電（嘉興）有限公司總經(jīng)理郭森表示，項目正式投產(chǎn)后，公司將加強技術(shù)創(chuàng)新，進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平，推進8英寸大尺寸碳化硅外延設(shè)備與碳化硅長晶設(shè)備、4-6英寸大尺寸金剛石長晶設(shè)備、氮化鋁長晶設(shè)備等三大類產(chǎn)品生產(chǎn)。
中國半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)出預(yù)警信號
隨著2024年末將至，中國半導(dǎo)體設(shè)備市場發(fā)出預(yù)警信號。據(jù)國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）數(shù)據(jù)顯示，“2024年中國半導(dǎo)體設(shè)備采購額預(yù)計將再創(chuàng)新高，首次突破400億美元。不過隨著2025年需求恢復(fù)正常，中國半導(dǎo)體設(shè)備市場需求將出現(xiàn)衰退?！?/p>
對此，業(yè)界認(rèn)為，隨著全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的緊張，中國更加重視自主研發(fā)與生產(chǎn)設(shè)備的建設(shè)，這使得中國加大了對國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的采購力度，進一步提升了采購額。國產(chǎn)化替代加速、先進制程的需求增長、新廠建設(shè)及全球供應(yīng)鏈安全等這些因素疊加在一起，使得2024年成為中國半導(dǎo)體設(shè)備采購的一個高峰期。不過在這些生產(chǎn)線投入使用后，設(shè)備采購需求進入了平穩(wěn)期，不再出現(xiàn)集中采購的高峰。如果新的生產(chǎn)線和設(shè)備過剩，廠商可能需要時間來消化現(xiàn)有的產(chǎn)能，從而導(dǎo)致2025年對設(shè)備的需求減少。
盡管短期內(nèi)可能出現(xiàn)衰退，但從中長期來看，隨著中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展、技術(shù)進步以及設(shè)備國產(chǎn)化的推進，中國半導(dǎo)體設(shè)備市場的需求仍將保持較為穩(wěn)定的增長，尤其是在5G、AI、汽車電子等新興應(yīng)用領(lǐng)域的推動下。
整體而言，2024年的設(shè)備采購高峰并非市場增長的終點，而是一個周期性波動中的高峰。隨著技術(shù)的進步和政策的支持，中國半導(dǎo)體設(shè)備市場依然具有較大的成長潛力，衰退只是短期的調(diào)整，長期趨勢依然看好。
俄羅斯加速追趕：開發(fā)自主半導(dǎo)體制造設(shè)備
據(jù)外媒CNews報道，俄羅斯工業(yè)和貿(mào)易部已下達開發(fā)200毫米直徑晶圓制造設(shè)備的任務(wù)，用于生產(chǎn)拓撲結(jié)構(gòu)從180納米到90納米的芯片。這項工作獲得了超過17億盧布(約1773萬美元)的資助。此舉是俄羅斯本土光刻生產(chǎn)線構(gòu)建的一部分。
根據(jù)報道，俄羅斯工業(yè)和貿(mào)易部委托開發(fā)的這種半導(dǎo)體設(shè)備，用于對二氧化硅、鎢和銅介電層進行化學(xué)機械拋光（CMP）。設(shè)備的國外功能原型是由美國應(yīng)用材料公司（Applied Materials）生產(chǎn)的MIRRA Mesa Integrated System200，設(shè)備的主要使用方包括Mikron和“HM-TEX”工廠，以及其他使用化學(xué)機械拋光（CMP）工藝的企業(yè)。
另據(jù)CNews 10月報道，俄羅斯政府已撥款超過2400億盧布（25.4億美元）支持國產(chǎn)半導(dǎo)體制造所需設(shè)備、CAD工具及原材料研發(fā)，目標(biāo)是到2030年實現(xiàn)對于國外約70%的半導(dǎo)體設(shè)備和材料的國產(chǎn)替代。
從目標(biāo)細節(jié)上看，俄羅斯計劃在2026年底實現(xiàn)利用國產(chǎn)設(shè)備來生長單晶、切割硅晶圓、研磨和拋光、洗滌和干燥、應(yīng)用元素并控制輸出產(chǎn)品（X射線衍射儀、缺陷控制），并完成用于350nm和130nm工藝技術(shù)的光刻設(shè)備和用于150nm生產(chǎn)節(jié)點的電子束光刻設(shè)備的開發(fā)，能夠掌握外延法（即在單個襯底上生長多層半導(dǎo)體材料的過程）工藝；到2030年，俄羅斯能夠自主生產(chǎn)65nm或90nm制程的國產(chǎn)光刻系統(tǒng)，這將顯著提高俄羅斯生產(chǎn)微電子產(chǎn)品的能力，但仍將落后于目前全球行業(yè)領(lǐng)先水平25至28年。
該計劃由俄羅斯工業(yè)部、貿(mào)易部、俄羅斯國際科學(xué)技術(shù)中心（ISTC）MIET電子工程部制定，涉及半導(dǎo)體制造的多個環(huán)節(jié)，包括技術(shù)設(shè)備、材料和化學(xué)品、計算機輔助設(shè)計（CAD）系統(tǒng)。目前已經(jīng)有50多個組織參與了該計劃的實施，并已啟動了41個研發(fā)項目，2024年將啟動26個，2025-2026年將啟動另外43個，共計110個項目。
從俄羅斯市場來看，俄羅斯芯片制造商Angstrem、Mikron等所能夠生產(chǎn)的最先進的制程工藝依然停留在65nm或90nm等成熟節(jié)點，大量依賴于國外的半導(dǎo)體制造設(shè)備，尤其是光刻設(shè)備。另據(jù)ISTC MIET負責(zé)人雅科夫·別特連科（Yakov Petrenko）披露，俄羅斯目前至少使用了400種不同型號的半導(dǎo)體制造設(shè)備，其中只有12%可以在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)。
晶圓制造設(shè)備主導(dǎo)市場，光刻機成半導(dǎo)體制造核心支柱
資料顯示，半導(dǎo)體設(shè)備是指用于制造、處理或測試半導(dǎo)體材料和器件的設(shè)備，分為前道工藝設(shè)備（晶圓制造）和后道工藝設(shè)備（封裝測試）：在前道晶圓制造中，分為7大工藝，包括氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、清洗和金屬化，所對應(yīng)的專用設(shè)備主要包括氧化/擴散設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、機械拋光設(shè)備等；后道設(shè)備包括減薄、劃片、打線、Bonder、FCB、BGA 植球、檢查、測試設(shè)備等。
在過去幾年中，全球半導(dǎo)體設(shè)備市場持續(xù)增長，尤其是在先進工藝制程、AI、5G、汽車電子等新興應(yīng)用的推動下，光刻機、刻蝕機、沉積設(shè)備等需求大幅增加。根據(jù)業(yè)界信息，就整個半導(dǎo)體設(shè)備市場而言，晶圓制造設(shè)備為主體占比81%，封裝設(shè)備占比6%，測試設(shè)備占比8%，其他設(shè)備占比5%。其中，晶圓制造設(shè)備里涉及到光刻機、刻蝕機、薄膜沉積設(shè)備皆為核心設(shè)備，大約分別占晶圓制造環(huán)節(jié)設(shè)備成本的24%、24%、18%。
從具體分類上看，光刻機是半導(dǎo)體芯片制造中最精密復(fù)雜、難度最高、價格最昂貴的設(shè)備，是整個制造流程工藝先進程度的重要指標(biāo)。目前市場最為廣泛應(yīng)用的是浸入式光刻機和EUV光刻機?？涛g技術(shù)按工藝分類可分為濕法刻蝕與干法刻蝕。目前主流的刻蝕技術(shù)是干法刻蝕，其中以等離子體干法刻蝕為主導(dǎo)。薄膜制備包括沉積法與生長法，常見的是沉積法，涵蓋物理沉積（PVD）與化學(xué)沉積（CVD）。
總體而言，隨著全球半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進步，尤其是向更先進的制程節(jié)點推進，半導(dǎo)體設(shè)備廠商面臨著更大的技術(shù)挑戰(zhàn)和市場機遇。上述各方加速部署實施方案，未來幾年，隨著全球半導(dǎo)體市場需求的持續(xù)增長，半導(dǎo)體設(shè)備廠商將繼續(xù)推動技術(shù)創(chuàng)新，尤其是在高端制造設(shè)備和后道封裝領(lǐng)域。
