伴隨著芯片的集成度越來越高，半導體制造的先進程度也逐漸提升。半導體產業包含越來越多的機械、化工、軟件、材料等其它領域，是集成了很多子系統的大系統。同時，涉及如此眾多產業的半導體產業，也推動經濟發展。從而滿足了市場對於高性能、低成本的需求。
半導體制造五大難點
一是集成度越來越高。在一顆芯片上集成的晶體管的數量，越來越多。從20世紀60年代至今，從1個晶體管增加到100億以上。
二是對精度要求越來越高，工藝加工難度越大。關鍵尺寸從1988年的1um，減小到2020年的5nm，減少了99.5%。從此角度看，集成電路製造的難度在逐漸提升，難度提升的加速度也在變大。
三是單點技術突破難。構成半導體制造工序的最小單位的工藝技術就是單點技術，複雜電路的製造工序超過500道工序，這些工序都是在精密儀器下進行，人類的肉眼是看不清楚的。
四是需要將多個技術集成。集成技術的難點在於，如何在短時間內完成從無限的組件技術組合中，制定低成本、滿足規格且完全運行的工藝流程。
五是批量生產技術。將研發中心通過集成技術構建的工藝流程移交給批量生產工廠。嚴格意義上的精確複製基本是不可能的，即使開發中心和批量生產工廠的設備相同，在同樣的工藝條件下也未必能夠得到同樣的結果。這是因為即使是同樣的設備，兩臺機器之間也會存在微小的性能差異(機差)。機差是半導體制造設備廠家在生產同一型號的設備時，因不可控因素的存在而可能產生的設備差異。隨著半導體精密化程度的不斷提高，機差問題也日益顯著。
全球格局
半導體設備可分為晶圓處理設備、封裝設備、測試設備和其他設備，其他設備包括硅片製造設備、潔靜設備、光罩等。這些設備分別對應集成電路製造、封裝、測試和硅片製造等工序，分別用在集成電路生產工藝的不同工序裡。
在整個半導體設備市場中，晶圓製造設備大約佔整體的80%、封裝及組裝設備大約佔7%、測試設備大約佔9%、其他設備大約佔4%。而在晶圓製造設備中，光刻機、刻蝕機、薄膜沉積為核心設備，分別佔晶圓製造環節設備成本的30%、25%、25%。
目前，全球半導體設備市場主要被美國和日本廠商所掌控，市場佔有率極高。此外就是歐洲廠商，排在美日之後。
從半導體設備需求端來看，近幾年銷售額前三大地區分別是韓國、中國臺灣和大陸。從半導體設備銷售額情況看，從2014年開始，北美半導體設備投資逐年減少，日本基本維持穩定，整個半導體制造的產能轉移到了韓國、中國臺灣和大陸三地。另外，從這三個地區市場份額佔比來看，中國大陸買家買下了全球15%的半導體設備，市場份額提升了近一倍，且一直處於穩步上升的狀態。
而從目前的發展勢頭來看，中國臺灣很快就會超過韓國，排名第一。而明年，中國大陸有望超過臺灣地區，成為全球第一大半導體設備消費市場。
從供給側來看，半導體設備是一個高度壟斷的市場。根據各細分設備市場佔有率統計數據，在光刻機、PVD、刻蝕機、氧化/擴散設備上，前三家設備商的總市佔率都達90%以上，而且行業龍頭都能佔據一半左右的市場。
在所有半導體設備廠商中，就晶圓處理設備而言，美國實力非常強勁，在全球晶圓處理設備供應商前5名中，美國就佔據了3席。幾個主要工序的設備也都基本處於行業龍頭的高度壟斷之中。在各個領域中，前三大巨頭的市場份額相加均超過70%，整個市場呈現強者恆強、高度壟斷的狀態。
日本方面，從半導體設備細分領域來看，日本企業具有非常強的競爭力，市場份額超過50%的半導體設備種類當中，日本就有10種之多。
日本企業佔全球半導體設備總體市場份額高達37%。在電子束描畫設備、塗布/顯影設備、清洗設備、氧化爐、減壓CVD設備等重要前端設備、以劃片機為代表的重要後道封裝設備和以探針器為代表的重要測試設備環節，日本企業處於壟斷地位，競爭力非常強。
在前道15類關鍵設備中，日本企業平均市場份額為38%，在6類產品中市場份額佔比超越40%；在電子束，塗布顯影設備市場份額超過90%；在後道9類關鍵設備中，日本企業平均市場份額為41%，在劃片、成型、探針的市場份額都超過50%。
國產化的良機
面對中國半導體行業的崛起，外資企業嚴防死守，未來國產設備如何突圍，我們認為應該從國產設備和內資產線兩個維度來尋找出路。
設備方面，技術難度高的關鍵性設備仍由外企把持。如投資額最高的光刻設備仍然是日本的佔比最高，先進光刻機則依然由荷蘭ASML壟斷，整體國產化率不足2%，且國產光刻設備僅為塗膠顯影設備，並非高技術難度的核心光刻機。量測設備同樣國產化率不足2%，主要供應方還是美國企業佔比最高。此外，投資額達23%的成膜設備國產化率也不足10%。
但與此同時，我們看到內資龍頭在部分細分領域已有突破。此外，刻蝕設備、摻雜設備和CMP設備方面也看到了國產化的曙光，當前三者國產化率在15%左右，而清洗設備的國產化率更是達到了30%。
總體來看，半導體設備國產化前路漫漫，但國產設備在逐步進入大陸產線後佔比在持續提升，內資企業均已經開啟加速追趕模式，未來具備較大的突破潛力。
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