中国半导体设备市场有望“砸”出新格局

infowei · 发表于 2021-7-20 13:11:38

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美国拥有世界一流的半导体设备公司，如应用材料、Lam和 KLA，这些公司的全球市场份额超过 40%，并且都制造半导体关键设备，例如蚀刻、沉积和检测。然而，令人意外的是，虽然美国收紧了半导体出口法规以遏制中国在高科技领域的进步，但中国对美国设备的购买量却增加了。
据ET News分析，今年第一季度，美国向中国出售的半导体设备总额为12.71亿美元，较上一季度（10.63亿美元）增长约20%。今年1-5月,美国半导体设备对华出口总额为21.96亿美元，比去年同期的14.12亿美元增长了55%。
之所以出现以上情况，一方面是因为中国必须尽快获得半导体设备，并在可能的情况下通过购买设备来为美国可能追加的制裁做好准备。目前，只有用于10nm及更先进制程的半导体设备受到出口管制，但10nm及以上工艺的设备可随时纳入出口禁令。另一方面，可以看出中国大陆半导体消费市场的火爆程度，各晶圆厂建设如火如荼，对各种半导体设备有着强烈的需求。

半导体设备消费力大增

在消费端，随着晶圆产能向中国大陆转移，晶圆厂建设提速，对半导体设备的需求也水涨船高。美国最大的半导体设备制造商应用材料2020财年数据显示，该财年的营收为172亿美元，其中，来自中国大陆的营收达到54.6亿美元，占比31.7%，而且连续5年增长。中国大陆超过韩国和中国台湾，成为世界最大的半导体设备市场。
另外，Lam公司2020财年营收100.45亿美元，中国大陆市场贡献了31%的营收，超过韩国成为其最大营收市场。日本东京电子2021财年前两个季度来自中国大陆的营收达到1530亿日元，占到其营收的24%，2021财年前两个季度来自中国大陆的营收已经超过韩国，成为其营收最大市场。此外，ASML的DUV光刻机营收最大市场也是中国大陆。
按照SEMI的统计和预测，中国大陆市场对半导体设备的需求量已经超过全球所有其它市场，且增长潜力还很大，这在很大程度上是由存储芯片制造驱动的。这是因为生产制造能力是存储器厂商的核心竞争力，促使投资规模化、长期化。存储器产业的两大特点是拼制造工艺和产能，原因在于存储芯片技术标准化程度高，各家厂商的产品容量、封装形式都遵循标准的接口，在同质化竞争下，存储厂商通过改进制造工艺，提升产能，利用规模优势降低成本，以提升竞争力。
在这种情况下，中国大陆存储器厂商正在积极进行工艺研发与产能建设，需要长期、大规模的设备投入。
在过去几年里，中国大陆掀起了存储芯片制造厂建设热潮，代表企业有：主要生产3D NAND闪存的长江存储，专注于DRAM的合肥长鑫，以及福建晋华。其中，长江存储和合肥长鑫在2020年都进入了产能爬坡期，对相应设备需求很迫切。
以长江存储为例，据集邦咨询统计，该公司2019年第四季度产能约为2万片/月（12英寸），到2020年底有望扩产至7万片/月，预计2023年将扩产至30万片/月。根据湖北省发改委发布的信息，长江存储一期投资569.5万元（对应10万片/月产能），其中2018、2019年投资分别为200万元和50万元。
此外，紫光集团曾宣布在南京、成都、重庆陆续展开集成电路基地建设，投资总规模在千亿级别，其中，计划在紫光南京存储器制造基地投资300亿美元，根据南京市人民政府发布的信息，紫光南京存储器制造基地（一期）投资计划800亿元。
就目前情况来看，预计中国大陆主要存储器厂在2019-2022年的投资规模分别为321.7亿元、495.0亿元、806.0亿元、1116.3亿元。这些钱“砸”下去，会对相应的半导体设备市场繁荣做出很大贡献。

本土设备供给能力提升

中国大陆具备强大的半导体设备消费能力，因此，各大半导体设备厂商都在紧盯着这块蛋糕。然而，在供给侧，中国本土的设备厂商在全球市场影响力比较小，很难对国际大厂形成压力。
不过，随着贸易壁垒加剧，以及本土设备厂商的顽强成长，还有政府的大力支持，使得本土设备厂商有了更大的试错和成长空间，近两年的订单量明显提升。有统计显示，多家本土半导体设备企业斩获大单，2020年第四季度，国内设备商中标82台，同比增长100%，订单周期2-3个季度，收入确认在2021年，多项设备国产市场份额大幅提升10%以上。
国内半导体设备企业营收陆续突破7-10亿盈利拐点（统计国内外设备企业，营收7-10亿是盈利拐点区间）。
按这样的势头发展下去，2021年中国半导体设备国产化率有望继续提升。有望在竞争激烈的国际半导体设备市场占有一席之地。
下面看一下WFE市场中国本土设备企业的发展情况。
刻蚀机方面，Lam、TEL、应用材料都实现了硅刻蚀、介质刻蚀、金属刻蚀的全覆盖，占据了全球干法刻蚀机市场80%以上的份额。
在中国市场，介质刻蚀机是我国最具优势的半导体设备，目前，我国主流设备中，去胶设备、刻蚀设备、热处理设备、清洗设备等的国产化率均已经达到20%以上。而这其中市场规模最大的就是刻蚀设备，代表厂商为中微公司、北方华创，以及屹唐半导体。
中微半导体在介质刻蚀领域较强，其产品已在包括台积电，SK海力士、中芯国际等厂商的20多条生产线上实现了量产。该公司5nm等离子体蚀刻机已通过台积电验证，已用于全球首条5nm工艺生产线。中微半导体还切入了TSV硅通孔刻蚀和金属硬掩膜刻蚀领域。
北方华创在硅刻蚀和金属刻蚀领域较强，其55nm/65nm硅刻蚀机已成为中芯国际主力设备，该公司的28nm硅刻蚀机也已进入产业化阶段，14nm硅刻蚀机正在产线验证中，金属硬掩膜刻蚀机则攻破了28nm-14nm制程。
物理薄膜沉积（PVD）方面，应用材料一家独大，占全球市场份额的80%以上。化学沉积（CVD）方面，应用材料、Lam Research、TEL三家占全球市场份额的70%以上。
中国设备厂商中，北方华创的薄膜沉积设备产品种类最多，其28nm硬掩膜PVD已实现量产，铜互连PVD、14nm硬掩膜PVD、Al PVD、LPCVD、ALD（原子沉积）设备已进入产线验证阶段。2020年4月，北方华创宣布，其THEORISSN302D型12英寸氮化硅沉积设备进入国内集成电路制造龙头企业。该设备的交付，意味着国产立式LPCVD设备在先进集成电路制造领域的应用拓展上实现重大进展。
另外，中微半导体的MOCVD在国内已实现国产替代。沈阳拓荆65nm的PECVD已实现量产。
离子注入方面，厂商主要有应用材料和Axcelis。中国生产线上使用的离子注入机多数依赖进口。
在国内，北京中科信、中电科48 所、上海凯世通等也能提供少量产品。其中，中科信公司已具备不同种类（低能大束流、中束流和高能）离子注入机上线机型的量产能力。
清洗设备方面，目前槽式圆片清洗机在整个清洗流程中约占20%的份额，市场已逐渐被单圆片清洗机取代。槽式圆片清洗机主要厂商有迪恩士、TEL和JET，三家约占全球75%以上的市场份额。
在中国的单圆片湿法设备厂商中，盛美半导体独家开发的空间交变相位移(SAPS)兆声波清洗设备和时序气穴振荡控制(TEBO)兆声波清洗设备已经成功进入韩国及中国的集成电路生产线。北方华创的清洗设备也已成功进入中芯国际生产线。
据中国国际招标网统计，在长江存储、华虹无锡、上海华力二期项目累计采购的200多台清洗设备中，按中标数量对供应商排序，依次是迪恩士、盛美股份、Lam、TEL以及北方华创，所占份额依次是48%、20.5%、20%、6%和1%。
抛光机（CMP）方面，主要生产商是应用材料，以及日本的Ebara，其中应用材料约占全球CMP设备市场60%的份额，Ebara约占20%的份额。在中国，CMP设备的主要研发单位包括天津华海清科和中电科45所，其中，华海清科的抛光机已在中芯国际生产线上试用。

变数

针对中国半导体设备市场，韩国一家半导体设备公司的负责人表示，中国“囤积”半导体设备直接或间接影响到韩国半导体产业。首先，中国对半导体设备的持续采购将给韩国设备企业带来出口机会，这对韩国半导体设备行业是利好因素。
实际上，不仅是韩国，日本也有望在这波禁令和设备采购热潮中受惠。
目前来看，韩国半导体设备市占率与日本相比还是有不小差距的，而日本半导体设备在全球范围内，市占率仅次于美国。
在日本，除了全球排名第三的东京电子之外，还有多家排名在全球前15的半导体设备厂商，如迪恩士（SCREEN），日立高新（Hitachi-High Technologies），日立国际电气（hitachi kokusai），Daifuku（大福），尼康和Advantest。
韩国方面，与日本相比，半导体设备厂商的数量和市场影响力都比较有限。最知名的就是SEMES了，该公司成立于1993年，是韩国半导体设备第一大厂，主要生产清洗、光刻和封装设备。
在政府的支持下，韩国本土的中小半导体设备厂商踌躇满志，有望实现快速增长。
代表厂商如Jusung Engineering，该公司生产半导体，平板显示器和太阳能电池生产设备。尽管该公司在2020年苦苦挣扎，当地客户的订单减少了，但在政府的支持下，今年有望恢复增长，主要的半导体和显示设备客户已恢复投资，近几个月来，来自中国客户的订单也已恢复。Jusung与LG Display签订了一项合同，于2020年11月提供175亿韩元的显示器制造设备。它还与中国的InfoVision光电公司签订了显示设备供应协议。该公司正加大在下一代设备上的研发投资力度，2020年前三季度，累计投资383亿韩元，占公司销售额的43.3％。
中国大陆对半导体设备的长期需求强烈，而美国禁令难以绕开，因此，今后几年，韩国和日本的半导体设备厂商很有希望迎来一大波商机。
此外，随着中国半导体设备采购量的增加，设备供应短缺的情况可能会恶化。由于全球半导体供应短缺，半导体设备的供应期变长，中国的“囤积”很可能会加剧这种情况。事实上，由于设备交付期延长以及对供需失衡的担忧，SK海力士正在将明年的部分投资投入到今年下半年。另外，对于日韩的设备厂商而言，中国对本土半导体设备的投资正在成为一个“负面”信号，因为这意味着日韩半导体设备行业的潜在竞争对手正在崛起。
韩国一家半导体设备公司的负责人表示，由于中国的采购量增加，其他半导体制造商采购设备变得越来越困难。而这也可能是全球半导体设备市场的一个变数。