半導(dǎo)體,通常指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料,由于其導(dǎo)電性可控的特性應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。當(dāng)今大部分電子產(chǎn)品,如計算機(jī)、移動電話或收音機(jī)等中的核心單元都和半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)聯(lián)。常見的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等,其中硅是商業(yè)應(yīng)用上最廣的一種。
2018-2019 年半導(dǎo)體設(shè)備支出將同比增長 14%/9%,達(dá)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(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2018Q1 全球半導(dǎo)體設(shè)備支出為 170 億美元,同比增長30%,未來有望保持。半導(dǎo)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(lǐng)域,其中集成電路占半導(dǎo)體市場的 81%,份額最大。所以現(xiàn)在人們談?wù)撦^多的通常是指集成電路產(chǎn)業(yè)。集成電路可細(xì)分為邏輯電路、模擬電路、微處理器和存儲器。
全球半導(dǎo)體市場產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)占比(按銷售額)
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集成電路市場產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(按銷售額)
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半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要分為 IC 設(shè)計、晶圓制造和芯片封測三大環(huán)節(jié)。一般來說 IC產(chǎn)業(yè)鏈流程是:IC 設(shè)計公司根據(jù)下游客戶(系統(tǒng)廠商)的需求設(shè)計芯片,然后交給晶圓代工廠進(jìn)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(jìn)行封裝測試,最后將性能良好的 IC 產(chǎn)品出售給系統(tǒng)廠商。其中,設(shè)計環(huán)節(jié)主要分為邏輯設(shè)計、電路設(shè)計、圖形設(shè)計三個階段,設(shè)計完后進(jìn)行電路布局用來制備光罩,這個過程中基本不涉及設(shè)備;半導(dǎo)體制造可以細(xì)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(jī)曝光等多道工序?qū)?IC 設(shè)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(chǎn)品。
制造環(huán)節(jié)主要工藝及設(shè)備
生產(chǎn)工藝 | 工藝簡介 | 相關(guān)設(shè)備 |
拉單晶 | 拉單晶 | 單晶爐 |
硅片加工 | 硅片加工 | 研磨機(jī) |
擴(kuò)散 | 氧化、RTP、激光退火 | 氧化爐、RTP 設(shè)備、激光退火設(shè)備 |
光刻 | 涂膠、測量、光刻、顯影 | 光刻機(jī)、涂膠/顯影設(shè)備、CD SEM |
離子注入 | 離子注入、去膠、清溪 | 離子注入機(jī)、等離子去膠機(jī)、清洗設(shè)備 |
薄膜生長 | CVD、PVD、RTP、ALD、清洗 | CVD 設(shè)備、PVD 設(shè)備、RTP 設(shè)備、ALD 設(shè)備等 |
拋光 | CMP、刷片、清洗、測量 | CMP 設(shè)備、刷片機(jī)、清洗測量設(shè)備 |
金屬化 | PVD、CVD、電鍍、清洗 | PVD/CVD 設(shè)備、電鍍設(shè)備、清洗設(shè)備 |
背面減薄 | 貼膜、背面研磨、測量、剝膜 | 檢測設(shè)備、貼膜機(jī)、減薄機(jī)、剝膜機(jī) |
晶圓切割 | 晶圓安裝、晶圓切割、晶圓清洗、光學(xué)檢測 | 晶圓安裝設(shè)備、切割設(shè)備、清洗設(shè)備、AOI 檢測設(shè)備 |
貼片 | 貼片、粘貼、固化 | 貼片機(jī)、烤箱 |
引線鍵合 | 引線鍵合、清洗、光學(xué)檢測 | 引線鍵合機(jī)、清洗設(shè)備、AOI |
模塑 | 等離子清洗、注塑、激光打標(biāo) | 等離子清洗機(jī)、注塑機(jī)、激光打標(biāo)機(jī) |
電鍍 | 電鍍、退火 | 電鍍設(shè)備、退火爐 |
切筋 | 切筋/成型 | 切筋成型設(shè)備 |
終測 | 終測 | 測試設(shè)備 |
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半導(dǎo)體設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最為重要的一環(huán)。從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈可以看出,幾乎每一個環(huán)節(jié)都需要設(shè)備的投入。從產(chǎn)品來看,下游、更小制程、更高性能要求的先進(jìn)芯片需求推動半導(dǎo)體設(shè)備更加精細(xì)化,半導(dǎo)體設(shè)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(jù)來看,半導(dǎo)體設(shè)備的突破和發(fā)展推動了整個集成電路產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和產(chǎn)品的更新迭代。
半導(dǎo)體集成電路于 1950s 起源于美國。1970s,美國經(jīng)濟(jì)陷入滯脹和家電時代需求崛起給予日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)絕佳契機(jī),半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從美國向日本轉(zhuǎn)移;1990s,日本經(jīng)濟(jì)陷入泥潭,恰逢個人電腦興起,帶動了第二次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從美日轉(zhuǎn)向韓、臺;2010s,以智能手機(jī)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最佳時機(jī),新一輪的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移逐步開啟,中國將成為全球的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中心。
從半導(dǎo)體占比最大的集成電路市場來看,近年來中國集成電路產(chǎn)值增速均高于全球水平,也印證了半導(dǎo)體重心的轉(zhuǎn)移。從全球終端半導(dǎo)體銷售份額來看,2016 年中國終端半導(dǎo)體銷售份額達(dá) 1075億美元,占全球的 32%。從終端半導(dǎo)體應(yīng)用份額結(jié)構(gòu)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(dǎo)體消費的主要力量。
全球終端半導(dǎo)體銷售份額占比
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半導(dǎo)體下游應(yīng)用領(lǐng)域占比
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半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)是一個資金密集型行業(yè),為了提高設(shè)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(shè)費用。為了破解這個問題,綱要里還明確提出設(shè)立國家產(chǎn)業(yè)投資基金,以基金的方式改善國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)在發(fā)展中資金不足的問題,同時也有機(jī)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(shè)立新公司方式進(jìn)行合作。2014年 9 月 24 日,國家集成電路產(chǎn)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(jī)構(gòu)以及社會資金,重點支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展,實現(xiàn)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級,實現(xiàn)自給自足的半導(dǎo)體產(chǎn)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(dá) 1387 億元,由此撬動的地方集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(包括籌建中)達(dá) 5145 億元,加上大基金,中國大陸目前集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金總額高達(dá) 6532 億元。近期“二期”大基金正在醞釀中,預(yù)計也不低于千億規(guī)模。
單條晶圓生產(chǎn)線投資額隨半導(dǎo)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(shè)計、制造、封裝測試、裝備、材料、生態(tài)建設(shè)等各環(huán)節(jié),實現(xiàn)了在產(chǎn)業(yè)鏈上的完整布局。大基金實際募集資金達(dá)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(dǎo)體行業(yè)投資比例中,芯片制造業(yè)的資金為 65%、設(shè)計業(yè) 17%、封測業(yè) 10%、裝備材料業(yè) 8%。
大基金布局領(lǐng)域及公司
地區(qū) | 上市公司 | 非上市公司 |
IC 設(shè)計 | 兆易創(chuàng)新、國科微、北斗星通、景嘉微、納思達(dá)(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(wǎng)絡(luò)、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(dǎo)體、沈陽拓荊、上海睿勵 |
IC 材料 | - | 上海硅產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、江蘇鑫華、安集微電子、煙臺德邦、世紀(jì)金光 |
生態(tài)建設(shè) | - | 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(tuán)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移,國內(nèi)智能終端需求爆發(fā)帶動上游半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張,疊加國家扶持創(chuàng)建的良好政策環(huán)境,半導(dǎo)體行業(yè)有望進(jìn)入新一輪景氣周期,中國半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈的公司迎來了絕佳的發(fā)展機(jī)會,未來本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商的替代空間巨大。
相關(guān)報告:智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及投資發(fā)展?jié)摿蟾?/a>》
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