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半導體設備是支撐電子行業發展的基石，也是半導體產業鏈上游環節市場空間最廣闊，戰略價值最重要的一環。從整體來看，中國大陸的半導體設備行業，同全球半導體設備行業一樣，享受著本土晶圓廠擴產，地方規劃重點扶持的政策福利。從國內市場而言，供應鏈結構合理化和地緣政治的需求，帶來了國內設備市場國產替代的動能。因此，國產設備商享有晶圓廠擴產+國產化提速的雙重增速。

根據SEMI2022年7月中旬發布的報告預測，半導體制造設備全球總銷售額預計將在2022年再次突破記錄達到1175億美元，比2021的1025億美元增長14.7%，并預計在2023年增至1208億美元。全球半導體設備作為一個具有顯著的周期性特點的行業，將實現罕見的連續四年的快速增長。本輪的半導體設備周期在全球范圍內延續的時長超出預期。

半導體設備分類、發展現狀及驅動因素

1.分類

以產業鏈應用環節來劃分，半導體設備可分為前道工藝設備（晶圓制造）和后道工藝設備（封裝測試）兩個大類。其中后道工藝設備還可以細分為封裝設備和測試設備。設備中的前道設備占據了整個市場的80%-85%，其中光刻機，刻蝕機和薄膜設備是價值量最大的三大環節，各自所占的市場規模均達到了前道設備總量的20%以上。因此，全球半導體設備前十名廠商之中，有多家是平臺型企業，橫跨多個半導體工藝環節。

2.發展現狀

半導體產業鏈龐大復雜的特性，使得很難有某一家公司能夠在所有設備領域做到全覆蓋。來自全球各個國家的企業共享整個市場。

從2021年的全球競爭格局來看，第一梯隊top5的收入規模均在百億規模左右或以上，排名前top10的公司營收體量也要在20億美元以上。對比國內設備龍頭北方華創2021年電子裝備業務（包含集成電路業務和泛半導體業務）約為79.5億元人民幣的營收，我國半導體裝備行業的營收規模距行業頭部廠商仍存在較大差距，替代空間巨大。

按照2021財年半導體業務收入排名，全球前五大半導體設備廠商分別為應用材料242億美元營收，ASML約211億美元營收，東京電子171億美元營收，泛林半導體165億美元應收，柯磊82億美元營收。分地區來看，排名前十的廠商中有五家日本公司，四家美國公司，以及一家荷蘭公司。

2021年全球營收排名前五的設備廠商均屬于前道設備的應用廠商，與前道設備占據80%以上的設備市場相匹配。同時，前五大廠商中有三家是平臺型（應用材料，泛林半導體，東京電子），橫跨刻蝕，薄膜，清洗，離子注入等多個領域，對比來看，國內許多公司也在橫向拓展業務領域以不斷突破天花板,向平臺型轉型。比如，中微公司從刻蝕及化合物半導體外延設備延展到集成電路薄膜設備；萬業企業從離子注入設備延展到其嘉芯半導體子公司，覆蓋除光刻機之外的幾乎全部前道大類；盛美上海從清洗，電鍍等業務逐步覆蓋，爐管，沉積及其他前道品類。

3.驅動因素

先進制程發展、工藝流程改進，半導體設備迎來新需求。

（1）新能源，AIot推進成熟制程設備發展加速

半導體設備行業波動性成長，產業鏈最下游電子應用終端發生新變化，產生新需求。半導體設備行業呈現波動性上漲的趨勢。近二十年間半導體設備的周期性正在減弱，行業成長趨勢加強。得益于各類電子終端的芯片需求，智能化，網聯化，AIOT的發展，行業規模連續四年出現大幅度的正增長。2022年仍將維持較高增速，這在半導體設備發展歷史上極為罕見。

先進制程（5nm以下先進制程）的擴產和研發投入變得十分巨大，同時成熟制程的芯片需求量大大提升。根據ASML的財報顯示，Arf光刻機單價在6000萬歐元左右，EUV光刻機單價在1.5億歐元左右，而最新一代預告的3nm/2nm世代光刻機預計的單價將在3億歐元以上，先進制成的研發和突破成本以指數曲線的形式上升。在先進制程未來2nm，1nm的發展方向愈發接近物理極限的同時，成熟制程經濟效益在不斷提高，車規MCU,超級結MOS，光伏IGBT等成熟制程芯片大量缺貨，交付期延長，使得行業重新審視成熟制程產線的經濟效益，臺積電也在2022年提出在未來三年將成熟制程擴產50%。我國半導體設備廠商精準卡位12英寸成熟制程所對應設備，覆蓋28nm/14nm以上節點成熟制程領域并不斷完善。

（2）從襯底到芯片：工藝流程決定設備使用需求量變化

芯片產線的精細化，自動化程度高，芯片/設備對于環境的要求高。

半導體設備處于產業鏈最上游環節，中游的芯片代工晶圓廠采購芯片加工設備，將制備好的晶圓襯底進行多個步驟數百道上千道工藝的加工，配合相關設備，通過氧化沉積，光刻，刻蝕，沉積，離子注入，退火，電鍍，研磨等步驟完成前道加工，再交由封測廠進行封裝測試，出產芯片成品。

芯片的制造在極其微觀的層面，90nm的晶體管大小與流行感冒病毒大小類似。在制程以納米級別來計量的芯片領域，生產加工流程在自動化高精密的產線上進行，對設備技術的要求極高。無論是設備的制造產線，還是晶圓廠的生產產線，所有芯片的生產加工均在無塵室中完成。任何外部的灰塵都會損壞晶圓，影響良率，因此對于環境和溫度的控制也有一定的要求。在代工廠中，晶圓襯底在自動化產線上在各個設備間傳送生產，歷經全部工藝流程大致所需2-3個月的時間，這其中不包括后道封裝所需要的時間。通常來說，晶圓廠中的設備90%的時間都在運行，剩余時間用于調整和維護。

前道工藝步驟繁雜，工序繁多，是芯片出產過程中技術難度較大，資金投入最多的環節。在芯片代工廠中的芯片的工藝制備流程如下：氧化、勻膠、曝光、顯影、刻蝕、沉積、研磨、離子注入、退火。離子注入完成之后，繼續沉積二氧化硅層，然后重復涂膠，光刻，顯影，刻蝕等步驟進入另一個循環，用以挖出連接金屬層（導電層）的通孔，從而使互通互聯得以是現在晶圓中。實現這一功能的是使用物理氣相沉積的方式沉積金屬層。上述步驟在晶圓的生產制造中將重復數次，直到一個完成的集成電路被制作完成。最后，將制備好的晶圓進行減薄，切片，封裝，檢測。完成后到的工藝流程，至此，一顆完整的芯片制作完成。