集成电路产业链分为芯片设计、晶圆制造、封装测试等环节，晶圆制造设备从类别上讲可以分为刻蚀、光刻、薄膜沉积、检测、涂胶显影等十多类，其合计投资总额通常占整个晶圆厂投资总额的75%左右，其中刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备是集成电路前道生产工艺中最重要的三类设备。
根据SEMI统计，2017年按全球晶圆制造设备销售金额占比类推，目前刻蚀设备、光刻机和薄膜沉积设备分别占晶圆制造设备价值量约24%、23%和18%。
资料来源：Global（道科创整理）
随着先进制程演进，近些年刻蚀设备的价值额逐步提升，光刻机的价值额逐步下降。接下来，我们分别介绍各细分领域的竞争格局。
光刻机领域，国内企业与外资差距很大
光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，为世界上最尖端的技术之一，目前只有少量国家掌握。此外，光刻机的价格非常昂贵，一台高端的光刻机甚至可以卖到6亿元左右，光刻机是半导体行业之母。
荷兰的ASML在高端光刻机领域具有垄断地位全球光刻机市场中，荷兰的ASML公司市场占有率达80%，另外两家是日本的尼康和佳能，呈现寡头垄断格局。然而，最先进的第五代EUV技术全球只有 ASML一家掌握，目前占据100%的份额，华为麒麟990 5G版首次采用了7nm EUV技术。
ASML公司的EUV技术研发十分艰难，前后经历10多年，公司从1999年开始EUV光刻机的研发工作,原计划在2004年推出产品。但直到2010年ASML才研发出第一台EUV原型机, 2016年才实现下游客户的供货，到2019年第一款7nm EUV工艺的芯片才正式商用。
上海微电子承担了光刻机的国产化任务，在国家科技部和上海市政府共同推动下，上海微电子由国内多家企业集团和投资公司共同投资组建，成立于2002年3月，位于上海张江高科技园区。
经过多年研发，目前上海微电子在封装光刻机和LED光刻机领域都取得了突破,公司的封装光刻机已在国内外市场广泛销售,国内市占率达到80%,全球市占率40%,但是用于生产芯片的光刻机目前才掌握90nm光刻机，正在攻克45nm的工艺技术，而ASML公司的光刻机已经在向7nm、5nm迈进，虽然在光刻机领域取得一些突破，工艺制程相差仍比较远。
光刻机这种高精度光机一体化设备，研发过程是没有什么捷径可走的，精度只能一步步提升。没有一微米的基础，就不可能造90纳米的设备，没有90纳米的基础，就不可能造45纳米的设备。上海微电子的光刻机国产化之路任重而道远。
刻蚀机领域中微公司达到国际先进水平
刻蚀机领域技术难度很大，长期被外资垄断，近年来国产设备取得突破。具体来说，拉姆研究、东京电子和应用材料三家供应商占据主导地位，合计垄断全球90%以上的市场份额。
资料来源：Global（道科创整理）
刻蚀工艺可分为干法刻蚀和湿法刻蚀，通常湿法刻蚀只用在尺寸较大的情况下（大于3微米），干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法，包括金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀。据Garnter估算，目前介质刻蚀及硅刻蚀占比均在45%以上，金属刻蚀占比约为3%-4%。
在刻蚀机领域，国内企业中北方华创和中微公司实力雄厚。其中上海中微专注于介质刻蚀研发，创始人尹志尧博士在半导体芯片和设备产业有35年行业经验，组建的核心团队包括杜志游博士、倪图强博士、麦仕义 博士、杨伟先生、李天笑先生等160多位各专业领域的专家。多年深耕使其成为台积电7nm产线刻蚀设备5家供应商中唯一一家国产设备公司，2018年12月，中微旗下5nm等离子刻蚀设备也顺利通过台积电的验证。目前中微公司在国内市场份额超过10%，获得长江存储等多家国内晶圆制造厂的认可。
北方华创主打硅刻蚀，公司前身在成立之初是为承接“十五”国家863计划集成电路制造装备重大专项，公司累计吸引来自美国、日本、加拿大等国的海外专家50余名，承担着多项国家重大科技专项子课题的研发任务，先后完成了90-28nm制程刻蚀机，相关产品已处于产业化初期阶段。
根据国内知名存储芯片制造企业招标数据，中微公司获得的份额在15%-17%之间。北方华创的刻蚀机没有入围。
资料来源:中国国际招标网（道科创整理）
薄膜沉积：外资垄断，北方华创追赶
薄膜沉积主要包括物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两种。其中，PVD主要有热蒸发、溅射等方式；而CVD技术通过反应类型或者压力来分类。由于CVD技术下具备较好的材料结晶性和理想配比，薄膜成分和膜厚容易控制，淀积温度低，台阶覆盖性好等优势，因而得到广泛应用，相较PVD占据较大份额。
PVD设备目前由国外企业形成垄断，以北方华创为代表的国内玩家加速追赶。根据Gartner数据显示，2018年全球PVD设备市场中应用材料占比85%。
资料来源：Global（道科创整理）
北方华创突破了溅射源设计技术、等离子产生与控制技术等多项关键技术，实现薄膜制备设备国产化突破，设备应用跨越90纳米至14纳米的多个技术代，代表着国产集成电路薄膜制备工艺设备的最高水平，并成功进入国际供应链体系。从2012年首台设备销售至今，实现超过200台设备销售，总计超过800万片量产。
公司先后完成 PECVD、APCVD、LPCVD、ALD 等设备开发，在CVD领域也获得一定份额。
测试设备：国资企业实力偏小
半导体测试设备中，国内企业的市场份额比较低，外资企业中美国泰瑞达(Teradyne)、日本爱德万(Advantest)、美国安捷伦(Agilent)、美国科利登(Xcerra)和美国科休(Cohu)占据了主要市场份额。
竞争比较激烈，市场份额变化较大。2018年日本爱德万销售收入从约19亿美元增至26亿美元，同比增长26%，而同期泰瑞达销售收入从21.4亿美元降至21.0亿美元。国内厂家中，长川科技、北方华峰销售收入位于1-2亿元附近。
国内外测试设备制造商在确定技术路线和产品结构时均有所侧重，如泰瑞达主要产品为测试机，爱德万主要产品为测试机和分选机，科利登主要产品为测试机，东京电子主要产品为探针台，北京华峰主要产品为测试机，长川科技主要产品为测试机和分选机。
国内企业中，华峰测控和长川科技在测试设备领域实现突破，然而收入规模整体偏小。
华峰测控：公司成立20多年，在国内的模拟芯片测试设备领域龙头地位。根据赛迪顾问数据，2018年中国(大陆地区)模拟测试机市场规模4.31亿元，而公司2018年度境内模拟测试相关的收入为1.73亿元，即公司占中国模拟测试机市场的市场占有率为40.14%，是模拟芯片测试设备领域龙头。
长川科技：公司主要产品包括测试机和分选机，公司掌握了集成电路测试设备的相关核心技术，成为国内为数不多的可以自主研发、生产集成电路测试设备的企业。目前，公司生产的集成电路测试机和分选机产品已获得长电科技、华天科技、通富微电、士兰微、华润微电子、日月光等多个一流集成电路企业的使用和认可。
清洗设备市场外资垄断，盛美半导体突破
随着半导体制程的进一步微缩，杂质含量对半导体良率的影响越来越大，而在半导体制造中，颗粒、有机物、金属和氧化物等污染物往往难以避免，每个节点制程的提升都将来增加约15%的制造环节清洗步骤次数，目前的清洗步骤次数已达200次，在全过程步骤次数中占比近1/3。
目前，国际上共有5家企业在生产单晶片清洗设备，分别是 Screen Semiconductor Solutions，Tokyo Electron, Lam Research, SEMES和ACM。其中，Screen占据了行业的半壁江山。据Gartner统计，2016年Screen的市占率为53.7%，而ACM仅占0.8%。
资料来源：Gartner（道科创整理）
国内从事半导体清洗设备的厂家主要有盛美半导体、北方华创、至纯科技等企业。盛美半导体的产品主要是单晶片清洗设备，而北方华创通过收购美国Akrion实现槽式清洗设备国产化，至纯科技也是以槽式清洗为主，三者之间的核心产品存在差异。
盛美半导体研发实力强劲，公司自主研发的新的清洗技术，单晶圆清洗机产品业界领先。公司采用的SAPS技术相对于传统的兆声波清洗设备，清洗效率明显提高，在小尺寸污染物的清洗上效果优势更加显著，对于先进制程的良率提升非常大，公司产品已经被华力微电子、海力士、中芯国际、长江存储等多家国内外知名厂商采购。2018年来公司凭借独创的SAPS和TEBO清洗技术已经获得多家客户的重复订单，获得客户认可，公司已在美国上市，近期拟申请在科创板上市。
北方华创本身具备12寸清洗能力，2018年公司通过收购Akrion公司，清洗机产品线将得以补充，形成涵盖应用于集成电路、先进封装、功率器件、微机电系统和半导体照明等半导体领域的8-12 英寸批式和单片清洗机产品线。
化学机械抛光技术，国资企业有突破
化学机械抛光技术是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，这种工艺是为了能够获得既平坦、又无划痕和杂质玷污的表面而专门设计的。
化学机械抛光技术中成本最高的部分是抛光液，它是一种不含任何硫、磷、氯添加剂的水溶性抛光剂，具有良好的去油污，防锈，清洗和增光性能，并能使金属制品超过原有的光泽。产品性能稳定、无毒，对环境无污染。
全球化学机械抛光液市场主要被美国和日本企业所垄断，包括美国的CabotMicroelectronics、Versum和日本的Fujimi等。美国的Cabot全球抛光液市场占有率最高，但已从2000年约80%下降至2017年约35%，这表明全球抛光液市场朝向多元化发展，地区本土化自给率提升。
安集科技成功打破了国外垄断，实现了进口替代，公司聚焦于铜及铜阻挡层系列抛光液，募投项目中，抛光液生产线拓建项目主要建设28nm以下技术节点的铜及铜阻挡层化学机械抛光液还有增加金属钨化学机械抛光液。
国际龙头Cabot收入来源主要是钨抛光液，运用于存储芯片，安集科技的募投项目中也有钨抛光液的投资。
结语
纵观半导体设备各个细分领域市场竞争格局，我们能发现在全球市场份额中外资占据绝对优势，国内企业经过多年追赶有突破的迹象，其中中微公司、北方华创、盛美半导体是先锋企业，中微公司在介质刻蚀领域已技术水平已达到国际先进水平，在国内市场份额超过10%，未来仍有替代的空间。北方华创在薄膜沉积领域取得突破，获得国际认可，订单持续增长。盛美半导体的技术具有原创先发的优势，复购率增加。
本文仅代表作者个人观点，不代表道科创平台。文章观点仅供交流、分享，不构成对投资人的任何投资建议。据此操作，风险自担。
閱讀更多 道科創 的文章
