4685
作者：畅秋
最近，关于华为新款旗舰手机处理器是如何制造出来的消息频频登上新闻头条。确实，自从2020年不能再从台积电那里获得先进制程（7nm和5nm）产能以后，华为的高端芯片一直处于沉默状态，与此同时，能否实现本土制造，成为了人们关注的焦点。然而，巧妇难为无米之炊，对于中国大陆各大晶圆代工厂来说，拿不到先进半导体设备，就无法制造出高端芯片。在这种情况下，人们更加关注中国本土半导体设备厂商的发展动态，及其产品在本土晶圆厂的应用情况。
从2023年前7个月的情况来看，中国本土半导体设备厂商一直在稳步前进，它们的各种设备也在本土晶圆厂得到了更多应用，虽然整体市占率与国际半导体设备大厂相比依然存在差距，但这种差距正在以肉眼可见的速度减小。
据广发证券发展研究中心统计，2023年7月，在统计样本中（中芯国际、华虹半导体、上海华力、长江存储、合肥长鑫、积塔半导体、燕东微电子、福建晋华、粤芯半导体、武汉新芯、合肥晶合），晶圆产线合计产生171项招标，招标涉及的半导体设备主要包括光刻、涂胶显影、扩散、退火设备。2023年1-7月，统计样本中的晶圆产线合计招标469项，其中，华虹半导体、中芯国际、积塔半导体的招标量位居前三，整体而言，设备招标以刻蚀、光刻、退火设备为主。
7月，积塔半导体招标3项，主要包括刻蚀、PVD设备和基建项目；华虹半导体招标106项，主要包括光刻、涂胶显影、划片机设备；燕东微电子招标40项，主要包括扩散、刻蚀、氧化设备。
中标方面，7月，以上统计样本中的晶圆产线合计中标6台设备，以刻蚀、退火、研磨抛光、PVD设备居多。国产设备整体中标比例约67%，其中，退火、PVD、刻蚀设备的国产中标比例较高。1-7月，统计样本中的晶圆产线合计中标226台设备，以气液系统、量测、刻蚀设备居多；国产设备整体中标比例约50%，其中，沉积、PECVD、外延、检测设备的国产中标比例较高。
7月，北方华创中标4台设备，主要包括退火、PVD、刻蚀设备，在对应工艺环节的中标比例分别为100%、100%、50%。1-7月，中国本土半导体设备厂商合计中标72台设备，万业企业、北方华创中标量领先。其中，北方华创中标产品主要包括刻蚀、退火、PVD、炉管、扩散和外延设备，分别为11台、2台、1台、1台、1台和1台；万业企业中标产品主要包括气液系统、沉积、PVD和CVD设备，分别为23台、5台、1台和2台。1-7月，中国本土半导体设备厂商合计中标量在对应工艺环节的中标比例为38%，其中，北方华创的外延设备、拓荆科技的PECVD设备和万业企业的沉积设备在对应工艺环节的中标比例领先，分别为100%、100%、83%。
01中国本土半导体设备发展潜力大
可以看出，总体上，中国本土晶圆厂对外国半导体设备的依赖度依然较高，但在一些细分产品领域，中国本土设备的市占率已经相当可观了，未来更值得期待。
在前道晶圆加工设备方面，中国本土自给率参差不齐，差异很大，薄膜沉积，涂胶显影设备，光刻，离子注入这几类设备自给率都很低，大都不超过5%，而刻蚀，热处理，清洗设备的自给率稍高一些，在20%左右，但总体水平依然较为落后，相对而言，去胶设备的自给率很高，达到了90%。
刻蚀设备方面，北方华创和中微公司虽然在全球市场占比不高，但近些年进步速度较快，中微公司的介质刻蚀机已进入台积电5nm产线，北方华创擅长ICP刻蚀，相关设备已经进入中芯国际产线验证阶段。
8月初，中微公司董事长兼总经理尹志尧博士表示，到今年年底，大约80%的进口刻蚀设备（现在受到限制）有望被国内产品替代。尹志尧预计，在未来几个季度，中国本土CCP刻蚀设备市场自给率将达到60%，比截至2022年10月的25%市场份额大幅增加，该公司还在关注ICP刻蚀设备市场，并计划以几乎同样快的速度占有中国本土75%的市场份额。
薄膜沉积设备方面，拓荆科技是中国本土龙头企业，北方华创和中微公司也有相关产品，但市占率都很低。
涂胶显影设备，东京电子占该市场近90%的份额，是绝对的行业龙头，中国本土企业只有芯源微，市场影响力很小。
离子注入设备也是中国本土企业的短板，自给率只有2%左右，只有万业企业等少数几家在生产该类设备。该市场几乎被美国的应用材料垄断。
光刻机是中国最弱一环，这方面，ASML是产业龙头，特别是前道工序用到的EUV产品，是全球独家供货商，日本的Nikon和Canon分别占据全球13％和6％的市场份额，当然，这两家主要生产DUV光刻机，没有EUV。
据芯谋研究统计，2020年，美国、日本、荷兰三国占据中国半导体设备采购市场86%的份额，2023年，这三国依然是中国市场前3名，占比仍高达83%。与3年前相比，中国本土晶圆厂给本土设备提供了很多机会，但美日荷占比之和仍然超过80%，国际企业主导中国设备市场的格局没有改变。
在2020-2023年间，中国本土半导体设备厂商的销售额从9.9亿美元增长至33亿美元，市场占比从7%增加到11%，销售额达到3年前的3倍多，市场份额增幅高达57%，这无疑是巨大的进步。本土设备需求井喷，帮助本土设备企业取得不小进步。但是，我们的基数太小，亮丽成绩的背后，是本土设备的市场占比只有11%的现实。因此，技术进阶还需要必要的成长过程和时间。
总体来看，在前道设备的多数细分领域，中国本土设备企业的技术水平和市占率与美日欧厂商相比，有明显差距，在美日欧陆续出台先进设备出口限制政策的情况下，要想实现先进制程芯片的量产，中国本土半导体设备厂商还要加倍努力。
02中国半导体设备业存在的问题
取得进步的同时，中国本土半导体设备业也存在着诸多问题。特别是在国际压力不断加大，要求本土设备自给率快速提升的当下，有些问题会被放大，有的小问题也逐渐凸显出来，且有进一步扩大的态势。
8月初，尹志尧博士指出了中国本土半导体设备业存在的诸多问题，这里我们总结一下，最为凸出的问题体现在以下三方面：1、钻研和探索精神不足，复制、抄袭现象还有不少；2、人才严重不足，形成了恶性竞争，挖人现象过多，给产业发展带来的负面影响加剧；3、存在盲目和重复投资现象，造成资源浪费，内耗过多。
做芯片研发需要有干做十年冷板凳的决心和毅力，做产业链上游的半导体设备，特别是中高端产品更是如此，因为它涉及的技术更加高精尖，且是重资产投入，而且，与芯片设计相比，半导体设备研发和制造的复制、抄袭难度高很多，以这种方法拿到市场份额的难度就更大了，且存在诸多潜在风险，从各方面看，都不是好的选择。而在当前的国际形势下，更需要踏实工作，全身心投入研发，以制造出有核心竞争力半导体设备。
人才不足问题短期内几乎无解，需要长期培育和培养，在供给量明显增长上来之前，现状恐怕难以改变。
关于盲目和重复投资，造成资源浪费的问题，一部分原因是有些企业拿钱（补贴）比较容易，缺乏账户监管和投资监督机制，从而造成浪费与内耗。
除了以上问题，中国本土半导体设备业还有其它一些短板，也在阻碍技术和产品水平的提升，需要增加这些方面的意识，有针对性地去实践，加以解决。
一个值得关注的问题，就是与国际晶圆代工大厂的接触和交流少。中国大陆多数半导体设备厂商主要向本土晶圆厂销售产品，与台积电和三星电子这样的国际大厂的接触很少，业务往来就更少了，使他们难以接触和了解高水平晶圆厂建设的产线状况和很多技术细节，缺乏学习机会、交易技巧，以及高水平的实战机会。如果半导体设备厂商能与国际大客户保持长期、密切的合作关系，为它们提供长期服务，包括机器的安装、校准、维护和维修，则可以获得大量宝贵的专业知识共享，帮助设备厂商取得技术进步，此外，这样的合作可以提升每台设备的平均利润率。反之，则生产出来的设备很难进入更高水平的晶圆厂，难以形成或提升自身产品的附加值。
03结语
近几年，在中国本土电子半导体产业链各环节企业的共同努力下，本土中高端芯片制造水平实现了较为快速地提升，其中，本土半导体设备厂商功不可没。然而，必须看到，在先进制程芯片制造的关键环节，特别是光刻，本土半导体设备还难以挑大梁。
在国际贸易形势长期不利于我们的情况下，除了加强自研的决心和力度，踏下心来，攻坚克难，不断提升高端半导体设备的自给率，别无他法。
与此同时，在学习国际先进技术和经验的同时，我们或许也可以开辟新路，摸索出更适合中国本土半导体设备业发展的技术和路径。一些业内人士提出，可以改变一下半导体制造业的发展思路，现在的做法是使集成电路上的晶体管越来越密集，如果依然按照这样的发展路径与国际芯片制造和半导体设备大厂竞争的话，很难追赶上它们。他们认为，可以采取类似于中国大力发展电动汽车的成功模式，重新思考中国如何通过关注下一个芯片制造时代可能出现的新样式，来赶超传统国际大厂。
今年上半年，中国科学院的两位资深学者发表了一篇文章，主张将精力重新集中在新技术的研发上，而不是模仿国外的现有技术。作者认为，通过积累专利并管理其在海外的使用，我们可以在全球芯片供应链中设置自己的护城河，如果能实现的话，目前面对的这些技术痛点就不攻自破了。
下载ECAD模型
