半导体|半导体设备最新报告！四大核心设备三种已突破，光刻机仍是痛 | 智东西内参( 二 ) 集成电路|光刻机|芯片

根据国际半导体产业协会（SEMI）统计，中国大陆 2020 年集成电路设备销售额达 187.2 亿美元，同比增长 39% ，首次成为全球最大的集成电路设备市场， 2013-2020 年中国大陆集成电路设备销售额年均复合增长率达27.76% 。
中国台湾地区 2020 年集成电路设备销售额排名第二，为 171.5 亿美元，占全球集成电路设备市场销售额的比例为 24.09% 。中国大陆地区在建晶圆厂数量也领先于其他地区， 2021 年及 2022 年新建晶圆厂数量居全球首位，意味着国内对集成电路设备的需求进一步加大。

▲全球及大陆半导体设备销售额

▲2021 及 2022 新建圆晶厂数量
业界发展 3D 技术，采用多层堆栈技术将多颗集成电路立体封装在一起，代替过去的一颗集成电路的功能，以实现更高的像素与更大的存储容量。过去的图像传感集成电路将像素功能，内存功能与逻辑功能整合在一颗集成电路，难以在单位面积集成更多晶体管来提高像素。
如今业界采用三颗不同功能集成电路多层堆栈代替过去一颗集成电路，对集成电路设备需求出现了大幅增长。同时 3D NAND 存储器也采用该结构以提升存储容量。多层堆栈技术的大规模应用导致对设备的需求进一步加大。
14nm 及更先进制程的逻辑运算芯片为了追求更高速度与更低功耗，开始引入更为复杂的 FinFET（鳍式场效应晶体管）技术与 GAA（全包围栅极晶体管）技术，复杂的晶体管结构导致了所有工艺步骤的增加，在刻蚀工艺方面尤为明显， 28nm 制程芯片需要 40 道刻蚀工艺步骤， 5nm 制程芯片则需要高达160 道刻蚀工艺步骤，与之对应的则是对刻蚀设备需求的激增。

▲逻辑器件各制程刻蚀工艺步骤数
在近年来新能源汽车销售量快速增长，预计到 2025 年全球新能源汽车渗透率超过 30% 。随着新能源汽车的电子化与智能化，车规芯片种类越来越多、性能越来越强。相比较消费电子注重性能功耗，车规级芯片更加强调可靠性、安全性和长效性。车规级芯片需要兼顾工艺成熟稳定与具有竞争力的价格优势， 8 英寸工艺设备成了当前汽车半导体的最佳选择，适用于车规级芯片的成熟半导体设备需求愈发紧张。

▲2018-2025 年全球新能源汽车销量和预测
2、供给：高度垄断，成熟工艺和先进工艺均供不应求目前全球集成电路设备市场集中度较高，以美国、荷兰、日本为代表的前5 强企业垄断了设备市场约 70%的份额。集成电路设备研发技术难度大、投入高、周期长，具备极高的门槛和壁垒，在全世界范围内，行业集中度很高，行业头部企业基本占据绝大部分市场份额。
近两年因疫情影响，欧美设备企业出现人力严重短缺，同时其上游零部件企业也因人力短缺而无法按时向设备企业交付关键零部件，导致部分设备因缺少部分零部件而无法完成组装出货。美国应用材料公司曾计划于上海临港建立集成电路设备工厂，因美国司法部阻挠而终止。

▲国际设备商设备交付周期
《瓦森纳协定》全称为《关于常规武器和两用物品及技术出口控制的瓦森纳安排》，目前共有包括美国、日本、英国、俄罗斯等 40 个成员国（注：没有中国）。为了更好维护成员国的利益，协定一直对中国禁售最新的几代设备。目前阶段 EUV 光刻机等高端设备因《瓦森纳协定》而对中国禁售。
集成电路设备的技术壁垒非常高且国内设备商起步较晚，在光刻、电镀铜、特殊低介电系数薄膜等领域高端工艺领域与国际公司尚有较大差距，替代能力不足。