芯片产业有望开启新一轮繁荣周期，国产半导体设备如何乘风而起？

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）在全球终端产业需求回暖与技术升级的双重驱动下，全球半导体行业有望迎来新一轮的繁荣周期。在第12届中国电子专用设备工业协会半导体设备年会、第12届半导体设备与核心部件展示会（以下简称：CSEAC 2024）上，来自各大分析机构及企业的演讲嘉宾均对此趋势进行了提及与阐述。

 
半导体产业进入新周期，对半导体设备和材料等上游关键环节有巨大的带动作用。因此，国产半导体设备有望迎来一波新的产业机遇，加上原本的替代需求，后续国产半导体设备厂商的发展非常值得期待。
 

2024年全球半导体营收预计增长16%

CSEAC 2024是国内半导体设备领域的年度盛会，共设6大展区，6万平方米，总计1000+企事业单位参展，预计参展观众超过80000名，展会的火爆恰恰也证明了行业当前的状态。
 
在CSEAC 2024开幕式上，中国电子专用设备工业协会半导体设备分会理事长、盛美半导体设备（上海）股份有限公司董事长王晖等人发表了主题演讲。有专家分享数据称，预计2024年，全球半导体市场营收增长16%，至6,112亿美元。其中，逻辑和存储芯片将在2024年迎来强势增长，为全球半导体市场注入强劲动能。具体来看，逻辑芯片增长10.7%，存储芯片增长76.8%。预计2025年，全球半导体将继续增长12.5%，至6,874亿美元。
 
为了跟随终端需求的增长，2024年和2025年全球晶圆厂产能也会迎来增长。预计在2024年将同比增长6%，在2025年实现7%的增长，达到每月晶圆产能3,370万片。目前，晶圆制造产能正在向国内转移，截至2020年，大陆晶圆制造产能已经占全球的17%。未来几年，在全球300mm晶圆厂产能占比中，大陆晶圆厂的占比将持续攀升，给国产半导体设备带来巨大的增长机遇。
 

国产半导体设备要做好差异化并保护知识产权

在CSEAC 2024开幕式上，王晖分享的主题为《差异化创新提高本土设备商的核心竞争力》。他在报告中提到，纵观全球半导体产业的发展历程，经历了由美国向日本、向韩国和中国台湾地区及中国大陆的几轮产业转移。半导体设备公司的兴起与成长紧紧跟随全球芯片制造中心的迁移。未来10年，中国将成为全球半导体芯片制造的中心。由于半导体制造技术日趋成熟，在这波兴起的中国芯片制造潮流中，只有尊重知识产权，拥有差异化竞争优势的企业才能够成为全球半导体设备市场冉冉升起的新星。
 
当前，全球半导体设备市场已经呈现多元化的发展趋势，但整体仍由少数几家头部企业主导，并且他们占据大部分市场份额。比如，在薄膜沉积、离子注入、量测等领域，应用材料、泛林、科磊等公司在全球市场占有率较高；在涂胶显影、清洗设备等领域，东京电子、迪恩士等公司占据主导地位；在光刻机领域，目前ASML已经一家独大。
 
王晖引用Gartner的数据指出，预计2024年全球半导体设备市场规模达到1049亿美元，2026年达到1210亿美元。其中，国产半导体设备的市场占比在2024年预计为26%，2026年预计为24%。从数据表现来看，目前国产半导体设备发展依然任重道远。当然，根据中国国际招标网数据统计，2023年半导体国产设备中标国产率达到46.4%。当前下游晶圆制造厂商也倾向于更多地采用国产半导体设备，半导体设备国产化加速。王晖强调，虽然这组数据可能和国产半导体设备的真实情况稍有出入，但也足以证明国产半导体设备取得了一定的成绩。
 
那么，国产半导体设备后续该如何发展呢？王晖认为，要尊重知识产权，要主打差异化竞争优势。目前，低价内卷是中国半导体健康发展面临的最大挑战之一，带来的低毛利无法支持设备企业持续研发投入，不可能迭代升级现有技术及研发新技术，最终损害了芯片制造商的利益。半导体设备厂商毛利润的健康水平应在40%-50%之间，价格内卷的弊病是没有足够毛利支持自我研发，只能把自己降维到“设备翻新公司”，但是设备翻新公司只是买一台旧设备，翻新该台设备，如果买了一台旧设备，翻新N台设备，就是违反中国知识产权法。这种非法“翻新”和“抄袭”绝不是创新，绝不能成就一家伟大的半导体设备公司。如果“内卷”是“卷”新的差异化技术，满足下一代技术产品的技术挑战，潜心研发属于自己的核心专利技术，这是良性“内卷”，是值得鼓励的，享受在专利法保护下的20年的高毛利时间，在中国市场验证及推广后，可以坦荡走向全球市场。
 
王晖称：“盛美上海的产品便是差异化创新产品，有足够的IP保护，如果有‘翻新’盛美的产品，我们一定拿起法律的武器，将绝不姑息。”目前，盛美上海在前道湿法、后道湿法、大硅片湿法、电镀、炉管、PECVD、Track、抛光环节都推出了自己的设备，主打技术差异化，产品平台化，拥有大量全球独有的知识产权技术。
 

国产量检测设备实现突破的关键

半导体设备种类丰富，其中半导体前道量检测设备的作用主要是应用于晶圆加工环节，目前以厂内产线在线监控为主。根据VLSI统计，2023年全球半导体前道量检测设备市场中，光学、电子束、X光技术占比分别为81.4%、14.2%、2.3%，KLA、应用材料、日立等CR5公司的市场占比超过84%。中国大陆半导体量检测市场中，设备国产化率较低，国际巨头处于市场主导地位。
 
睿励科学仪器（上海）有限公司总经理兼首席执行官杨峰在CSEAC 2024上的“2024半导体制造与设备董事长论坛”中谈到了国产量检测设备实现突破的关键。目前，国产量检测设备参与者数量比较多，超过了25家，资本也较为关注。这些公司研发产品布局较广，涵盖大部分主要量检测设备类型。不过，国产量检测设备厂商体量都很小，发展时间短，在先进工艺应用上，国外设备占绝大多数，占比超过了90%。另外，国产高精度设备尚未完成量产级别验证，包括明、暗场缺陷检测，CD-SEM，EBI，Review SEM，Mask量检测，OVL等。
 
杨峰为国产量检测设备发展提了几点建议。首先，要把握住自主可控的机遇，当前的国际形势使得国内FAB亟须解决晶圆制造供应链卡脖子问题，积极引入设备产线验证，协助改进国产量检测设备的量产能力短板。另外，晶圆制造竞争日趋激烈，对成本控制的要求越来越高，需要有国产设备打破国外企业垄断格局，提供更具性价比的设备。
 
其次，要着力大幅提升量检测设备的量产能力，有助于客户克服旧印象，增强对国产量检测设备的信心。同时，要追求质量和性能提升，除了为客户提供最佳COO设备，也奠定企业长期健康发展的基石。目前，国产光学膜厚量测设备进入300mm市场已有十年，多台设备在多条大产线长期稳定运行，竞争力比肩国外同类设备。光学图形片缺陷检测设备、无图形缺陷检测设备、OCD量测设备也陆续进入大产线开始量产。
 
第三，要解决人才短缺的问题，国产光学量检测设备的长足发展，必须有足够的从业人员和高端技术人员。根据调查统计2018-2019年间整个中国设备和材料业的全部从业人员不足4万人。2018年后中国半导体市场呈现爆发式的增长，而人才注入行业的速度远远跟不上。特别是有经验的高端技术人员，如光学、算法、软件这些核心技术岗位。
 
第四，要攻克关键零部件供应问题。量检测设备属于高端制造领域，需要一个完整的零部件产业链配套。一些国产设备在整机系统集成方面实现了突破但核心零部件由于种类分散、技术门槛高、专门化强、市场规模有限，基础还很薄弱。近年来尽管国内在搬运系统运动台等方面有长足进步，还需在光学零部件方面加大开发力度，全面实现自主可控。
 
第五，要避免低端内卷。国产量检测设备厂家一般都会选择进入门槛相对容易些的设备入手，这样就造成了短时间内虽然资源总体在增加，但资源利用率却很低的局面，同质化严重。比如膜厚量测设备，中国大陆近几年就新增了3-5家公司为了抢夺市场，彼此往往把在低端市场打的价格战带入了先进工艺领域，推广不达标的设备，对客户的量产要求缺乏敬畏之心，表面上是“跑马圈地”，实则将损害国产量检测设备整体形象，拖累行业的良性发展。最终的结果是总的国产化比例并没有显著增加，而国产量检测设备行业的发展的可持续性也变得更具挑战性。
 

结语

半导体设备是半导体产业上游的关键环节，是制造半导体产品必不可少的工具和设备。过去几年，国产半导体设备取得了巨大的进步，然而在先进工艺制程和先进封装等领域，国产半导体设备目前的竞争力较弱，导致后续几年国产半导体设备厂商在全球的市场占比不增反降，这是一个值得深思的问题。在着力提升国产半导体设备竞争力时，尊重知识产权，避免低端内卷是非常有必要的。同时，国产半导体设备产业链和人才储备要尽快完善，为国产半导体设备发展提供一方沃土。