半導體,通常指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料,由于其導電性可控的特性應用領域非常廣泛。當今大部分電子產品,如計算機、移動電話或收音機等中的核心單元都和半導體有著極為密切的關聯(lián)。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等,其中硅是商業(yè)應用上最廣的一種。
2018-2019 年半導體設備支出將同比增長 14%/9%,達到 637.3/694.6 億美元,實現(xiàn)連續(xù)四年增長并再創(chuàng)新高。根據調查數(shù)據顯示,2018Q1 全球半導體設備支出為 170 億美元,同比增長30%,未來有望保持。半導體市場主要包括集成電路、分立器件、光電子和傳感器四大領域,其中集成電路占半導體市場的 81%,份額最大。所以現(xiàn)在人們談論較多的通常是指集成電路產業(yè)。集成電路可細分為邏輯電路、模擬電路、微處理器和存儲器。
全球半導體市場產業(yè)結構占比(按銷售額)
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集成電路市場產業(yè)結構(按銷售額)
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半導體產業(yè)鏈主要分為 IC 設計、晶圓制造和芯片封測三大環(huán)節(jié)。一般來說 IC產業(yè)鏈流程是:IC 設計公司根據下游客戶(系統(tǒng)廠商)的需求設計芯片,然后交給晶圓代工廠進行制造,完成后的晶圓再送往下游的 IC 封測廠,由封裝測試廠進行封裝測試,最后將性能良好的 IC 產品出售給系統(tǒng)廠商。其中,設計環(huán)節(jié)主要分為邏輯設計、電路設計、圖形設計三個階段,設計完后進行電路布局用來制備光罩,這個過程中基本不涉及設備;半導體制造可以細分為前道和后道兩個工藝步驟。前道工藝是將硅材料加工制造成晶圓片,通過光刻機曝光等多道工序將 IC 設計圖案加載到晶圓上,制成集成電路;后道工藝是將載有集成電路的晶圓分割成基本單元,通過封裝、測試后制成最終的集成電路產品。
制造環(huán)節(jié)主要工藝及設備
生產工藝 | 工藝簡介 | 相關設備 |
拉單晶 | 拉單晶 | 單晶爐 |
硅片加工 | 硅片加工 | 研磨機 |
擴散 | 氧化、RTP、激光退火 | 氧化爐、RTP 設備、激光退火設備 |
光刻 | 涂膠、測量、光刻、顯影 | 光刻機、涂膠/顯影設備、CD SEM |
離子注入 | 離子注入、去膠、清溪 | 離子注入機、等離子去膠機、清洗設備 |
薄膜生長 | CVD、PVD、RTP、ALD、清洗 | CVD 設備、PVD 設備、RTP 設備、ALD 設備等 |
拋光 | CMP、刷片、清洗、測量 | CMP 設備、刷片機、清洗測量設備 |
金屬化 | PVD、CVD、電鍍、清洗 | PVD/CVD 設備、電鍍設備、清洗設備 |
背面減薄 | 貼膜、背面研磨、測量、剝膜 | 檢測設備、貼膜機、減薄機、剝膜機 |
晶圓切割 | 晶圓安裝、晶圓切割、晶圓清洗、光學檢測 | 晶圓安裝設備、切割設備、清洗設備、AOI 檢測設備 |
貼片 | 貼片、粘貼、固化 | 貼片機、烤箱 |
引線鍵合 | 引線鍵合、清洗、光學檢測 | 引線鍵合機、清洗設備、AOI |
模塑 | 等離子清洗、注塑、激光打標 | 等離子清洗機、注塑機、激光打標機 |
電鍍 | 電鍍、退火 | 電鍍設備、退火爐 |
切筋 | 切筋/成型 | 切筋成型設備 |
終測 | 終測 | 測試設備 |
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半導體設備是半導體產業(yè)最為重要的一環(huán)。從半導體產業(yè)鏈可以看出,幾乎每一個環(huán)節(jié)都需要設備的投入。從產品來看,下游、更小制程、更高性能要求的先進芯片需求推動半導體設備更加精細化,半導體設備的發(fā)展又制約著芯片實現(xiàn)更小尺寸和更高集成度。從歷史數(shù)據來看,半導體設備的突破和發(fā)展推動了整個集成電路產業(yè)的進步和產品的更新迭代。
半導體集成電路于 1950s 起源于美國。1970s,美國經濟陷入滯脹和家電時代需求崛起給予日本半導體產業(yè)絕佳契機,半導體產業(yè)從美國向日本轉移;1990s,日本經濟陷入泥潭,恰逢個人電腦興起,帶動了第二次產業(yè)轉移,半導體產業(yè)從美日轉向韓、臺;2010s,以智能手機和平板電腦為代表的消費電子爆發(fā)式增長,推動我國芯片行業(yè)快速發(fā)展,這給予了中國半導體產業(yè)發(fā)展的最佳時機,新一輪的產業(yè)轉移逐步開啟,中國將成為全球的半導體產業(yè)中心。
從半導體占比最大的集成電路市場來看,近年來中國集成電路產值增速均高于全球水平,也印證了半導體重心的轉移。從全球終端半導體銷售份額來看,2016 年中國終端半導體銷售份額達 1075億美元,占全球的 32%。從終端半導體應用份額結構來看,2016 年通信類排名第一約占整體的 31.5%,電腦類排名第二約占 29.5%,消費電子成為拉動半導體消費的主要力量。
全球終端半導體銷售份額占比
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半導體下游應用領域占比
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半導體設備行業(yè)是一個資金密集型行業(yè),為了提高設備性能以跟上下游客戶的需求,要投入很大的研發(fā)和建設費用。為了破解這個問題,綱要里還明確提出設立國家產業(yè)投資基金,以基金的方式改善國內半導體行業(yè)在發(fā)展中資金不足的問題,同時也有機會通過大基金的協(xié)助,幫助其并購國際大廠,或與國際大廠通過合資設立新公司方式進行合作。2014年 9 月 24 日,國家集成電路產業(yè)投資基金股份有限公司成立,專門用于吸引大型企業(yè)、金融機構以及社會資金,重點支持集成電路產業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)工業(yè)轉型升級,實現(xiàn)自給自足的半導體產業(yè)。截止 2017 年 6 月,2014 年 9 月 24 日成立的“一期”大基金規(guī)模已達 1387 億元,由此撬動的地方集成電路產業(yè)投資基金(包括籌建中)達 5145 億元,加上大基金,中國大陸目前集成電路產業(yè)投資基金總額高達 6532 億元。近期“二期”大基金正在醞釀中,預計也不低于千億規(guī)模。
單條晶圓生產線投資額隨半導體制程的減小快速增長
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大基金已實施的項目覆蓋了集成電路設計、制造、封裝測試、裝備、材料、生態(tài)建設等各環(huán)節(jié),實現(xiàn)了在產業(yè)鏈上的完整布局。大基金實際募集資金達到了 1387.2 億元,共決策投資 55 個項目,涉及 40 家集成電路企業(yè),累計項目承諾投資額 1003 億元,承諾投資額占首期募集資金的 72%,實際出資 653 億元。而大基金對于半導體行業(yè)投資比例中,芯片制造業(yè)的資金為 65%、設計業(yè) 17%、封測業(yè) 10%、裝備材料業(yè) 8%。
大基金布局領域及公司
地區(qū) | 上市公司 | 非上市公司 |
IC 設計 | 兆易創(chuàng)新、國科微、北斗星通、景嘉微、納思達(艾 派克)、士蘭微、三安光電、耐威科技 | 紫光展銳、中興微電子、深圳囯微、盛科網絡、硅谷數(shù)模、芯原微電子 |
IC 制造 | 中芯國際、上海華虹 | 中芯北方、華力微電子、海士力科技、長江存儲 |
封裝測試 | 長電科技、華天科技、通富微電 | 中芯長電 |
裝備 | 北方華創(chuàng)、長川科技 | 中微半導體、沈陽拓荊、上海睿勵 |
IC 材料 | - | 上海硅產業(yè)集團、江蘇鑫華、安集微電子、煙臺德邦、世紀金光 |
生態(tài)建設 | - | 地方子基金(北京、上海)、龍頭企業(yè)子基金(芯動能、中芯聚源、安芯基金)、績 優(yōu)團隊子基金(武岳峰、鴻鈦、盈富泰克)、芯鑫融資租賃 |
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隨著半導體產業(yè)向中國的轉移,國內智能終端需求爆發(fā)帶動上游半導體設備產業(yè)擴張,疊加國家扶持創(chuàng)建的良好政策環(huán)境,半導體行業(yè)有望進入新一輪景氣周期,中國半導體設備產業(yè)鏈的公司迎來了絕佳的發(fā)展機會,未來本土半導體設備廠商的替代空間巨大。
相關報告:智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國半導體設備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調查及投資發(fā)展?jié)摿蟾?/a>》



