04 中電科技國際貿易有限公司 制裁(從幾個方面判定元器件國產化率)

晶圓加工線，其中中國大陸將新建26座晶圓廠，成為全球新建晶圓廠最積極的地區，整體投資金額預計占全球新建晶圓廠的 42%，為全球之最。

市場：大陸半導體資本開支持續增長，拉動半導體設備發展 。當前大陸成為全球新建晶圓廠最積極的地區，以長江存儲/合肥長鑫為代表的的存儲器項目和以中芯國際/華力為代表的代工廠正處于加速擴產的階段，預計帶來大量的設備投資需求。

三、半導體設備市場競爭格局與國產化進度

1、IC制造流程復雜，大多數設備被國外廠商壟斷

晶圓制造（前道,Front-End） :

▲晶圓制造環節具體設備及主要廠商封裝（后道,Back-End ）測試 :

▲封裝測試環節具體設備及主要廠商

全球集成電路裝備市場總體高度壟斷 。特點：技術更新周期短帶來的極強技術壁壘，市場壟斷程度高帶來的極大市場壁壘，以及客戶間競爭合作帶來的極高認可壁壘。因此，集成電路裝備市場高度壟斷，細分市場一家獨大；從分布看，全球前十大集成電路裝備公司基本上被美國、日本、歐洲企業占據； 從比例看，全球前十大拿走行業80%的份額；應用材料（美國）、 ASML（荷蘭）、 TEL東京電子、泛林（美國）、科磊（美國）位列前五，前五名拿走68%的份額；前30拿走92%的份額，前20拿走87%的份額。

▲全球IC裝備市場高度壟斷

全球IC制造細分設備市場也高度壟斷 。從細分設備來看，每個具體設備基本上大部分份額被前三大企業占據，基本上都是80-90%的份額； 前三大廠商中，也基本都是一家獨大，第一占據了40-50%的份額。

▲細分設備市場也高度壟斷

我國集成電路裝備市場高端占比偏小，且大部分為國外廠商 。2018年中國半導體設備市場規模達到131.1億美元，但據中國電子專用設備工業協會統計， 2018 年國產半導體設備銷售額預計為109億元；預計2020年中國半導體設備總市場規模將超1000億。

▲國內廠商規模普遍較小，且大部分在光伏、 LED領域占比較高

邊際變化：在諸多工藝環節中，開始出現了一些國產廠商 。分地區看，形成三個產業集群：北京：北方華創、中電科集團、天津華海清科(CMP)；上海：上海微電子、上海中微半導體、上海盛美、上海睿勵科學儀器；沈陽：沈陽拓荊、沈陽芯源；

▲主流65-28nm客戶不定量的采購的12類設備清單

▲國內已有9項應用于14nm的裝備開始進入生產線步入驗證

75-80%的資本開支使用在設備投資里，設備投資中的70-80%在晶圓制造環節設備里 。光刻設備、刻蝕設備、薄膜設備（ ALD/CVD 53%、 PVD 47%）占比最高，分別20-25%、 25%、 20-25%；擴散設備、拋光設備、離子注入設備各占設備投資的5%，量測設備占設備投資的5~10%。

▲晶圓生產線各類設備投資占比

2、 光刻設備：光刻機是生產線上最貴的機臺， ASML全球領先

光刻工藝是最復雜的工藝，光刻機是最貴的機臺 。主流微電子制造過程中， 光刻是最復雜、昂貴和關鍵的工藝，占總成本的1/3；目前的28nm工藝則需要20道以上光刻步驟，耗費時間約占整個硅片工藝的40~60%。光刻工藝決定著整個IC工藝的特征尺寸，代表著工藝技術發展水平；

具體流程： 首先要在硅片上涂上一層耐腐蝕的光刻膠，隨后讓強光通過一塊刻有電路圖案的鏤空掩模板照射在硅片上。被照射到的部分(如源區和漏區)光刻膠會發生變質，而構筑柵區的地方不會被照射到，所以光刻膠會仍舊粘連在上面。接下來就是用腐蝕性液體清洗硅片，變質的光刻膠被除去，露出下面的硅片，而柵區在光刻膠的保護下不會受到影響。

光刻機是生產線上最貴的機臺，千萬-億美元/臺。主要是貴在成像系統（由15～20個直徑為200～300mm的透鏡組成）和定位系統（定位精度小于10nm）。一般來說一條產線需要幾臺光刻機，其折舊速度非常快，大約3～9萬人民幣/天，所以也稱之為印鈔機。

ASML占據70-80%市場份額，且領先地位無人撼動 。荷蘭ASML占據超過70%的高端光刻機市場，且最新的產品EUV光刻機售價高達1億美元，依舊供不應求。緊隨其后的是Nikon和Canon。 光刻機研發成本巨大， Intel、臺積電、三星都主動出資入股ASML支持研發，并有技術人員駐廠；格羅方德、聯電及中芯國際等的光刻機主要也是來自ASML；

國內光刻機廠商有上海微電子、中電科集團四十五研究所、合肥芯碩半導體等。在這幾家公司中，處于技術領先的是上海微電子，其已量產的光刻機中性能最好的是90nm光刻機。由于技術難度巨大，短期內還是處于相對劣勢的地位。

▲1970年起，光刻機價格每4.4年翻一倍

3、 刻蝕設備：機臺國產化率已達15%

國產刻蝕機的機臺市場份額已約15% 。工藝流程： 所謂刻蝕，狹義理解就是光刻腐蝕，先通過光刻將光刻膠進行曝光處理，然后通過其它方式實現腐蝕處理掉所需除去的部分。刻蝕可分為干法刻蝕和濕法刻蝕。顯而易見，它們的區別就在于濕法使用溶劑或溶液來進行刻蝕。

刻蝕設備分類： 在8寸晶圓時代，介質（40%）、多晶硅（50%）及金屬刻蝕（10%）是刻蝕設備三大塊；進入12寸后，隨著銅互連的發展，介質刻蝕份額逐漸加大，目前已近50%；

中微半導體的16nm刻蝕機已實現商業化量產并在客戶的產線上運行， 7-10nm刻蝕機設備以達到世界先進水平。截至2018年末，中微半導體累計已有1100多個反應臺服務于國內外40余條先進芯片生產線。目前中微產品已經進入第三代10nm、 7nm工藝（臺積電）， 5納米等離子體刻蝕機已經臺積電驗證；除中微外，北方華創在硅刻蝕機方面也有突破。

4、 成膜設備：機臺國產化率約10-15%

成膜設備分兩大類， 機臺市場份額約10-15% 。工藝流程： 在集成電路制備中，很多薄膜材料由淀積工藝形成。主要包括化學氣相 (CVD)淀積和物理氣相淀積 (PVD)兩大類工藝； 一條投資70億美元的芯片制造生產線，需用約5億美金采購100多臺PECVD設備； 從全球范圍看， AMAT在CVD設備和PVD設備領域都保持領先；北方華創、中微公司等企業等小有突破：其中北方微電子的PVD可用于28nm的hard mask工藝，并且可以量產；中微兩條線推進CVD，一方面中微應用于LED領域的MOCVD市占率已經全球領先 ，另一方面投資沈陽拓荊，完善產品線布局。

▲AMAT在CVD設備和PVD設備領域都保持領先

▲總體看， PVD是國產化進展較快的一類設備

5、 檢測設備

▲可以簡單把加工過程劃分為前道晶圓制造與后道封裝測試

▲量測設備和測試設備屬于兩個不同環節

前道晶圓量測(Wafer Metrology)主要在wafer制造環節。在芯片制造過程中，為了保證晶圓按照預定的設計要求被加工，必須進行大量的檢測和量測，包括芯片線寬度的測量、各層厚度的測量、各層表面形貌測量，以及各個層的一些電子性能的測量；用到的設備：缺陷檢測設備、晶圓形狀測量設備、 掩膜板檢測設備、 CD-SEM（微距量測掃描式電子顯微鏡）、顯微鏡等。

后道測試主要在封測環節，分為中測和終測 。后道中測（CP， circuit probe），主要在芯片封裝前： 主要是測試整個晶圓片（wafer）上每個芯粒(die)的邏輯。簡單來說， CP是把壞的Die挑出來并標記出來，后續只封裝好的die。這樣做可以減少封裝和測試的成本，也可以更直接的知道Wafer的良率。用到的設備：測試機（IC Tester / ATE）、探針卡（Probe Card）、探針臺（Prober）以及測試機與探針卡之間的接口等。

后道終測（FT， final test），主要在芯片封裝后：測試每顆封裝好的芯片（chip）的邏輯。簡單來說， FT是把壞的封裝好的chip挑出來，可以直接檢驗出封裝環節的良率；用到的設備：測試機（IC Tester）、分揀機/分類機（Handler）等。

測試設備三大設備之ATE競爭格局：測試設備包括三大類：測試機、探針臺、分選機，其中測試機市場空間占比過半；全球集成電路測試設備市場主要由美國泰瑞達和日本愛德萬占據，兩者總體合計市占率超過50%。細分來看，在測試機市場中， SOC測試機、存儲器測試機的市場占比合計近90%，而愛德萬+泰瑞達的市場份額超過80%；目前國內已經裝配的測試系統主要偏重在低檔數字測試系統、模擬及數模混合測試系統等，領先廠商包括長川科技、華峰測控、上海中藝等。本土廠商在中高檔測試能力部分目前仍十分薄弱，尚無法與國外業者相抗衡（包括愛德萬Advantest、泰瑞達Teradyne、 Verigy、居諾JUNO半導體等）。但目前國產中、高檔測試系統已經研制成功，正進入小批量生產階段。上市公司中，國產廠商長川科技正全面布局數模混合、模擬、數字信號測試機+探針臺；精測電子已布局memory ATE和面板驅動IC ATE，期待后續產品出貨。

測試設備三大設備之探針臺競爭格局：探針測試臺(Prober)是前后道工序之間用于對半導體器件芯片的電參數特性進行測試的關鍵設備，它可以將電參數特性不符合要求的芯片用打點器(INKER)做一明顯標記， 便于在后道工序中及時將其剔除， 這樣就有效地提高了半導體器件生產的成品率，大大降低器件的制造成本。在具體測試的時候，晶圓被固定在真空吸力的卡盤上，并與很薄的探針電測器對準，同時探針與芯片的每一個焊盤相接觸。 電測器在電源的驅動下測試電路并記錄下結果。 測試的數量、順序和類型由計算機程序控制。

一般來說，探針臺的單價在百萬級別，遠高于分選機。根據統計，探針臺的市場份額約占總測試機+探針臺+分選機的市場空間的15-20%左右。以東京電子(TEL)為代表的廠商雄霸全球探針測試設備市場，而國內廠商中，長川科技已有探針臺產品布局。

智東西認為，國內集成電路設備的國內自給率僅有 5%左右，在全球市場僅占 1-2%份額，而且，產業鏈中上游核心領域芯片多數占有率基本為0%。半導體設備進口依賴長期看將嚴重阻礙中國半導體行業的自主發展，國內需求與國內供給的缺口昭示著巨大的國產化空間。集成電路領域對外依賴十分嚴重，現在，集成電路已經成為我國進口金額最大的產品種類，進出口的貿易逆差逐年擴大，逆差增速還在持續提升。但是，在資金、政策、市場環境三方面利好下，市場格局正在發生深刻的變化，希望在未來的5-10年內，半導體行業被“卡脖子”的局面不復存在。

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