半导体设备市场井喷前夜，本土厂商怎样乘风而上？

今年3月，英特尔宣布了IDM 2.0战略，期盼重拾芯片制造领域的往日荣光。台积电、格芯等晶圆代工大厂也不甘示弱，近期正在欧美日等地区酝酿新的建厂计划。海外大厂雷厉风行，大陆芯片制造商们也势头正猛。根据IC Insights最新数据，截至去年年底，中国大陆晶圆产能占据了全球份额的15.3%。

芯片制造端的疯狂扩张势必会带来半导体设备市场的井喷式增长。对此，部分晶圆厂已经开始对未来的设备采购产生焦虑。今年4月，韩国媒体报道称，为了确保在未来井喷的半导体设备市场中能获得平稳供应，三星多位高管曾前往美国、荷兰等地拜访主要设备供应商。

在可以预见的设备市场爆发中，中国大陆本土半导体设备厂商有望迎来前所未有的发展机遇。一位本土晶圆代工大厂高管告诉集微网：“除了晶圆代工厂商，存储器厂商也准备大幅扩产，半导体设备市场即将出现空前的供需差距。在此情况下，加之本土晶圆厂对供应链安全的考量，国产设备将拥有更广阔的舞台，也将承担更大的责任。”

目前，我国半导体设备在全球范围的市占率虽然依旧偏低，但近年来一直处于高速增长状态。据广发证券报告指出，预计国内半导体设备行业在2021年-2023年之间，每年市场占比的增速预计为25%-30%。

细分领域市场巨大，国产突围需逐个击破

众所周知，半导体设备主要包括光刻机、刻蚀设备、薄膜设备、涂胶显影设备、清洗设备、CMP设备、热处理设备、去胶设备、测试设备等。本土厂商若需要填补设备领域空白，不仅要不断完善半导体设备供应体系，同时也需要各司其职，针对每个细分领域逐个击破。可以说，每一类半导体设备都蕴藏着巨大的市场机遇。

以清洗设备为例，由于其直接影响芯片制造的成品率，所以为了保证品质和高可靠性，硅片制造、晶圆制造、封装三大环节中均需要用到清洗设备，大约占所有芯片制造工序步骤的30%以上，是贯穿半导体产业链的重要环节。

根据Gartner数据统计，2018年全球半导体清洗设备市场规模为34.17亿美元，随后的2019年降低至31.72亿美元，主要是由于全球半导体景气度下行，所以导致了市场规模有所下降。不过2020上半年虽然深受疫情影响，但是下半年经济复苏，下游需求旺盛，清洗设备市场规模重回增长正轨，全年达到33.41亿美元，距2018年仅一步之遥。

从目前来看，全球半导体市场景气度持续高涨。Gartner预计，全球半导体清洗设备市场将呈逐年增长的趋势，2022年全球半导体清洗设备行业将达到43.24亿美元。

不过，全球半导体清洗设备市场目前仍由日本厂商占据着主导地位。2020年，全球清洗设备前五名分别为：迪恩士(Screen)、东京电子(TEL)、韩国SEMES、泛林半导体、盛美半导体。值得注意的是，唯一跻身前五名的本土厂商盛美半导体，近年来在清洗设备领域进步明显，在短短一年时间内，其市占率就从2019年的3.8%提升到了5.2%。另外，北方华创也紧随其后，以0.2%的市占率排在全球第六。

据行业人士透露，国产清洗设备目前在国内市场的市占率已经达到了20%以上。其中，盛美半导体占据了国内清洗设备市场80%以上的份额，是目前份额最大、产品最全的清洗设备厂商，具备绝对的龙头地位。2020年，盛美半导体清洗设备方面的营收为8.16亿元，占其总收入的81.02%。

显而易见，盛美半导体在清洗设备领域的突破为其快速成长奠定了基础。延展到其他细分类别亦是如此，只要本土厂商能在每一个各自所处的赛道实现突破，国产设备将成为我国晶圆制造领域的顶梁柱，甚至在世界舞台上大放异彩。

道阻且长，用差异化路线提速

不过，由于集成电路产业的复杂性，设备领域实现突破并非易事。同样以清洗设备为例，在半导体硅片的制造过程中，需要将硅片抛光、清洗，保证其表面的平整度、粗糙度及颗粒去除干净，从而可以提高在后续工艺中的良品率。而在后续的晶圆制造的各个关键环节也都需要引入清洗，以去除晶圆沾染的化学杂质及颗粒，减小缺陷率。最后在封装阶段，则需要根据封装工艺进行TSV清洗、UBM/RDL清洗等。

清洗工艺的技术是影响芯片成品率、品质以及可靠性最重要的因素之一。如果清洗的精度不够，残留的杂质将会导致芯片电学失效，在芯片的生产中，80%的电学失效都是由沾污带来的缺陷所引起，所以半导体清洗工艺对芯片的良率至关重要，也是清洗设备企业立足的根本，竟争优势的所在。

尤其是随着芯片制造工艺的持续演进，对清洗设备的要求也更高。集微咨询高级分析师陈跃楠指出，当工艺尺寸达到14nm之后，存储技术将会达到尺寸缩小的极限，通过增加立体层数，解决平面上难以微缩的工艺问题，堆叠层数也从32层、64层向128层发展；存储技术从2D向3D转变，清洗晶圆表面的基础上，还需在无损情况下清洗硅片结构（深孔及沟槽）内部的污染物，对清洗设备提出了更高的技术要求，清洗设备单台价值量不断提升。

由于国外清洗设备巨头处于垄断地位，国内清洗设备厂商正采用差异化路线进行追赶。随着国内芯片产线的加速建设和产能爬坡，国内清洗设备厂商通过自主创新的核心技术，以及本土化核心技术团队响应速率优势追赶，并以盛美半导体为代表，取得了非常好的效果，实现了清洗设备在先进工艺上的广泛应用。

据了解，国内厂商方面，盛美半导体的产品与技术具备较强竞争力，其自主研发的核心技术有：用于平面清洗的单片兆声波清洗技术SAPS、用于3D结构清洗的单片兆声波清洗技术TEBO、单片槽式组合清洗技术Tahoe、电镀技术ECP、无应力抛光技术SFP和立式炉管技术等，其中清洗技术可覆盖80%以上清洗工艺，是12寸线清洗设备国产化的主导者，不仅在国内清洗技术中遥遥领先，而且被国际客户重复采购用于DRAM等制造工艺。盛美半导体的镀铜设备也进入国内3家主流芯片制造商、5家先进封装厂商、1家三代半导体芯片制造商。同时，盛美半导体也在拓宽湿法设备的覆盖，其首台用于量产的边缘刻蚀产品将于2021年第三季度交付给一家中国的逻辑器件制造商。此外，盛美半导体也从湿法设备跨入干法设备领域，立式炉管设备进入国内两家主流芯片制造商。

单点突破的成效初显，但我国整体的半导体设备自给率仍然偏低。根据中国国际招标网数据显示，目前国内长江存储、华虹无锡、晶合集成、上海华力四条主要的12寸晶圆产线的整体国产化率不足15%，按照中标数量来看，迪恩士(Screen)、盛美半导体、东京电子（TEL）、泛林半导体、北方华创分别占据前五。此外，从具体的设备类型来看，去胶设备的国产化率最高，接近70%；CMP、刻蚀、清洗等设备的国产化率均超过20%；PVD设备的整体国产化率则超过了15%；然而CVD、离子注入、量测、光刻等设备的国产率目前尚不足5%。

国产设备发展之路道阻且长，在可以预见的全球半导体设备市场爆发来临之前，本土厂商需要提速“自转”，将自身在细分领域已取得的进步大幅延伸。而在更长远的历史进程中，本土厂商需要携手围绕“中国芯，中国造”这一宏伟目标“公转”，查漏补缺，使得我国芯片制造能力趋于完整、追逐强大。