国家集成电路产业投资基金三期成立,注册资本3440亿元

5月24日，国家集成电路产业投资基金三期正式成立，注册资本3440亿元。

大型基金三期注册资本超过前两期之和，规模超出预期，将加快当地半导体产业的发展。目前，国家一级不断强调集成电路产业的重要性和产业链自主可控的必要性，从政策和市场两个方面促进产业发展。在前面，我们对存储芯片和光刻胶产业链进行了全面的梳理，重点梳理了半导体设备产业链的关键环节和产业格局。在自主安全和国内替代的背景下，本土化已成为一种趋势，半导体设备进口替代逻辑不断加强。半导体设备是半导体产业发展的基石，其支出的增加很大程度上源于先进工艺突破带来的建设成本激增。随着晶圆厂加快国产设备引进，国产替代半导体设备各环节有望加快发展。SEMI预测，2025年全球300nm设备支出将首次超过1000亿美元，2027年将达到1370亿美元的历史新高。未来四年，中国将保持每年300多亿美元的投资规模，并继续扩大12英寸晶圆的OEM产能。

半导体产业链分为上游支撑产业、中游制造业和下游应用产业。半导体设备不仅是半导体支撑产业，也是上游空间最广阔、战略价值最重要的部分。半导体设备一般是指生产各种半导体产品所需的生产设备。年产值约为数百亿美元，占行业总产值的比例不大，但支撑年产值数千亿美元的半导体行业和数万亿美元的电子信息行业。半导体设备的性能提高作为一代技术发展的前提，在所有下游产品和应用的改革中发挥着决定性的主导作用，是实现定位的关键领域。在设备技术允许的范围内设计制造芯片设计、晶圆制造和包装测试，设备的技术进步反过来又促进了半导体产业的发展。芯片制造和硅片制造设备的投资约占典型集成电路制造生产线设备投资的80%，是集成电路制造设备投资的主要组成部分。半导体设备主要分为前工艺设备(晶圆制造)和后工艺设备(包装试验)：在前晶圆制造中，可分为氧化/扩散、光刻、蚀刻、离子注入、膜沉积、清洗和金属化七个工艺。相应的专用设备主要包括氧化/扩散设备、光刻设备、蚀刻设备、清洗设备、离子注入设备、膜沉积设备、机械抛光设备等。后道设备包括减薄、划片、打线等Bonder、FCB、BGA 植球、检查、测试设备等。梳理半导体核心设备

硅片制造是半导体加工的首要环节。硅片制造过程中涉及的设备主要分为生长炉等加工设备，包括切割机、磨片机、蚀刻机、抛光机、清洗机等。硅片经研磨、抛光、切片后形成硅晶片，即晶圆。晶圆制造过程主要包括扩散、光刻、蚀刻、离子注射、薄膜生长、抛光、金属化。典型的晶圆制造过程复杂耗时，需要6-8周的时间，涵盖350多个步骤。在晶圆制造过程中，主要使用的核心设备有薄膜沉积设备、光刻设备和刻蚀设备。此外，PVD、清洗测量设备市场规模位于第二梯队。薄膜沉积、光刻、刻蚀设备是三大最重要的前道设备。价值比例远远超过其他设备，各占市场规模接近20%。

集成电路制造主要通过薄膜沉积、光刻和蚀刻三个工艺循环，将所有光罩的图形逐层转移到晶圆上。蚀刻作为晶圆前道生产工艺中最重要的三种设备之一，价值占19.2%。芯片从2D演变为3D，刻蚀设备迎来了量价齐升。从平面结构到复杂三维结构的先进芯片，晶体管结构复杂性的提高，对蚀刻技术提出了更高的要求。蚀刻技术主要分为干法蚀刻和湿法蚀刻。干法刻蚀是目前主流的刻蚀技术，主要利用反应气体和等离子体进行刻蚀。湿法蚀刻利用化学试剂与被蚀材料发生化学反应进行蚀刻。等离子体蚀刻设备是除光刻机外最关键的微加工设备，是工艺步骤最多、工艺开发难度最大的设备。由于光刻机的波长限制和从2D芯片到3D芯片的发展，等离子体蚀刻设备已成为十大关键设备市场中最大的关键限制设备。全球刻蚀设备市场格局高度集中，海外三大厂商垄断寡头垄断，占总市场份额的90%左右。根据Gartner的数据，泛林半导体(46.7%)全球刻蚀机的市场份额、三巨头主导东京电子(26.6%)和应用材料(17%)。国内刻蚀机国产化率达到20%。在国内厂家中，中微公司、北方华创等企业在刻蚀机领域具有较强的竞争力，成为国内刻蚀机行业的龙头企业。北方华创生产的所有设备包括蚀刻、薄膜、清洗和炉管，占该行业所有产品的60%，包括蚀刻产品中的硅蚀刻和薄膜产品中的PVD、管式CVD、LPCVD是北方华创的传统优势。中国北方华创ICP刻蚀领先，Accura12寸CCP晶边刻蚀机 BE已经推出并大规模生产，2024年3月发布了12英寸双马士革CCP刻蚀机。从28nm以下节点批量生产中微公司开发的12英寸高端刻蚀设备；3D 在NAND中，公司的等离子体蚀刻设备已应用于128层及以上的大规模生产。新开发的超高深宽比掩膜蚀刻ICP设备在生产线上验证顺利，全球蚀刻设备市场规模持续增长。预计2025年将增长到155亿美元，主要是等离子刻蚀干法刻蚀占90%以上。02薄膜沉积设备

薄膜沉积是指在基底上沉积特定材料形成薄膜，使其具有光学、电等特殊性能。膜性能作为芯片结构中的功能材料层，直接影响电路图形转移质量和芯片芯能，主要受膜沉积过程的影响。薄膜沉积设备根据工艺原理可分为物理气相沉积（PVD）设备，化学气相沉积（CVD）沉积设备和原子层（ALD）设备，三者各有优势。其中，CVD占沉积设备总市场份额的64%，是应用最广泛的沉积设备，技术路线多，孔隙填充和膜厚控制能力好。薄膜沉积设备分类图：数据来源：微导纳米薄膜沉积设备技术壁垒高，价值比例大。由于设备设计制造壁垒高，验证周期长，不同芯片结构所需的薄膜类型、沉积工艺和沉积工艺不同。从全球市场格局来看，薄膜沉积设备主要由日本、美国和欧洲的制造商主导。根据Gartner数据，PVD设备应用材料具有绝对份额优势，占市场份额的85%；在CVD设备市场，应用材料、泛林半导体和东京电子是CVD设备市场的领导者；在ALD设备中，东京电子和ASMI是行业领导者，分别占市场份额的31%和29%。在国内厂商中，北方华创、拓荆科技、中微公司、微导纳米薄膜沉积设备的研发进展相对领先。资料来源:北方华创CVD、PVD等相关设备已达到28nm工艺水平；14nm先进工艺膜沉积设备和ALD设备已在客户端通过多个工艺验证和应用。中微企业钨填充CVD设备可用于先进逻辑器件接触孔填充、64层、128层、200层以上的3D NAND中的几个关键薄膜沉积步骤。拓荆科技PECVD实现了介质材料的全覆盖，ALD、SACVD、HDPCVD等工艺覆盖能力不断提高，混合键合设备已量产交付。2023年，新推出了等离子体处理优化的SAF薄膜工艺应用设备，并将其运送到客户端进行验证。03光刻机

光刻机是芯片制造中光刻环节的核心设备，技术含量高，价值含量高。经过十几代的发展迭代，光刻采用类似的照片打印技术，通过光线的曝光，将掩模板上的精细图形打印在硅片上。光刻机产业链主要包括三个环节：上游设备及配套材料、中游光刻机系统集成与生产、下游光刻机应用。技术极其复杂，涉及系统集成、精密光学、精密运动、精密材料传输、高精度微环境控制等多项先进技术。一些型号需要数十万个零件，因此，光刻机的生产通常涉及数千家供应商。光刻机技术壁垒极高，呈现寡头垄断格局。ASMLL是世界前三大供应商、Canon、Nikon占绝大多数市场份额，其中荷兰厂商ASML(阿斯麦)占82.1%，占主导地位。Canon市场份额占10.2%，Nikon市场份额占7.7%。2024年1月至3月，中国光刻机进口数据显示，中国共有9个省市参与进口，进口光刻机总数呈现区域集中趋势。其中，上海、北京、山东、四川、广东排名前五。全国光刻机进口总量占5个省市的86.44%，分别与相应的晶圆和半导体企业规模成正比。资料来源：海关总署，集微咨询国内标杆产品ASMLDUV光刻机：TWINSCAN NXT:2000i。以NXT:以2000i为例，每个子系统分为以下几个部分：负责光刻设计和整体集成。北京科益虹源提供光源系统，北京国望光学提供物镜系统，国家科学精密提供曝光光学系统，华卓精密提供双工作台，浙江启尔机电提供浸没系统；芯碁微装饰直写光刻。资料来源：行行查

04涂胶显影设备

涂胶显影设备与光刻机紧密配合，是光刻工艺的核心设备。涂胶显影设备是一种涂胶、烘烤和显影设备，在光刻过程中与光刻机配套使用，包括涂胶机、喷胶机和显影机。作为光刻机的输入（曝光前光刻胶涂层）和输出（曝光后图形的显影），晶圆通过机械手在各系统之间传输和处理，完成晶圆光刻胶涂层、固化、显影、坚膜等工艺。显影工艺的图形质量不仅直接影响光刻工艺中微曝光图案的形成，而且对后续蚀刻和离子注入过程中图形转移的结果也有关键影响。它是集成电路制造过程中不可或缺的关键处理设备。日本在光刻工艺涂胶显影设备领域仍处于世界领先地位，包括日本东京电子（TEL）、日本DNS（Screen）等等，主要集中在前道晶圆加工领域。其中，TEL占全球市场份额的87%，占主导地位。芯源微是国内稀缺的涂胶显影设备供应商。公司于2018年独立开发了第一台国内高产能前涂胶设备，并成功通过了下游集成电路制造商的工艺验证。目前，芯源微生产的前涂胶显影设备已获得多个前客户的订单和应用，部分型号设备的工艺水平已能够与国际主流机器进行标杆。总体而言，涂胶显影国产化率低，替代空间广阔。05清洗设备

随着芯片工艺技术节点的不断提高，对晶圆表面污染物和残留物的要求越来越高。半导体清洗是对晶圆表面进行无损清洗，以去除半导体制造过程中的颗粒、天然氧化层、金属污染、有机物、牺牲层、抛光残留物等杂质。为了降低杂质对芯片良率的影响，在实际生产中，不仅需要提高单次清洗效率，还需要在几乎所有工艺前后频繁清洗。根据清洗原理，清洗工艺可分为干法清洗和湿法清洗，目前90%以上的清洗步骤以湿法工艺为主。在湿法清洗工艺路线下，主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、组合式清洗设备和批式旋转喷淋清洗设备，其中以单片清洗设备为主流。目前，全球半导体清洗设备仍由日本公司DNS和TEL主导，占总市场份额的77%。清洗设备国产化率约为31%，突破速度最快，国产化率超过大多数其他设备。盛美上海、北方华创、芯源微和至纯科技是中国半导体清洁领域的制造商。盛美上海单片清洗设备最高配置18台 腔体达到国际先进水平。目前正在开发的产品包括干法设备拓展领域的产品和超临界CO2清洗干燥设备；核源微的前Spin Scrubber 目前，清洗设备已达到国际先进水平，进口替代已成功实现。与其它半导体设备相比，清洗设备的技术门槛较低，预计未来五年将率先实现全面定位。

化学机械研磨/化学机械抛光（CMP）是目前公认的纳米级全球平坦精密加工技术。在硅片制造过程中，完成拉晶、硅锭加工、切片成型后，需要通过CMP设备和工艺实现抛光环节，最终获得平整干净的抛光片。在集成电路制造过程中，芯片制造过程按技术分工可分为薄膜积累CMP、CMP设备对于光刻、刻蚀、离子注入等工艺环节至关重要。硅通孔在先进的包装领域（TSV）技术、扇出（Fan Out）技术、2.5D 转接板（interposer）、3D CMP设备需要IC等。集成电路制造工艺及CMP工艺应用场景：数据来源：在华海清科全球CMP设备制造商中，美国制造商的应用材料占绝大多数，占70%。华海清科、北京朔科精微电子设备有限公司、中电45家是国内CMP设备的主要供应商。华海清科占据了国内CMP设备销售的绝大部分市场份额，是中国唯一一家能够提供12英寸CMP设备商业模式的制造商。2014年，该公司推出了中国首款拥有核心自主知识产权的12英寸CMP设备，几十年来打破了国际巨头的垄断。Universal H300机器的第一台机器已发送到客户端进行验证，并已完成多道工序的小批量验证，预计24年内实现量产。07离子注入机

离子注入机是离子注入工艺的核心设备，主要用于晶圆制造中的掺杂工艺。离子注入是一种掺杂技术，即将特定元素以离子形式加速到预定能量，然后注入半导体材料，改变其导电特性，最终制成集成电路基本装置，包括晶体管。离子注入机设备庞大，包括气体系统、电机系统、真空系统、控制系统和最重要的射线系统。全球离子注入机器市场，美国公司垄断了大部分市场份额，应用材料(AMAT)此外，亚舍立立占据了约70%的市场份额，垄断了全球离子注入市场。(Axcelis)市场份额约占20%。日本还拥有著名的日新、日本真空、住友重工等离子注入机制造商。在国内企业中，只有凯世通和中科信具有集成电路离子注入机的研发和生产能力。2024年4月26日，凯世通半导体大束流离子注入机在客户工厂举行了首台move in仪式。这是凯世通在2022年1月获得国内主流12英寸芯片厂近7亿元的设备订单后，仅用3个月时间就成功发货了首批多套设备。中科信产品包括中束流、大束流、高能、特殊应用和第三代半导体等离子体注入机，12英寸45-22nm低能大束流离子注入机的研发和工业化项目的实施进入了一个新的自主创新阶段。08去胶设备

去胶即刻蚀或离子注入后去除残余光刻胶的过程。去胶工艺类似于刻蚀，操作对象为光刻胶。随着先进芯片制造技术的发展，干胶设备已成为先进光刻的关键一步。全球干法去胶设备领域呈现出多寡头竞争的发展趋势，前五大厂商总市场份额超过90%。屹唐半导体市场份额居世界第一，已全面覆盖全球十大芯片制造商和国内行业领先芯片制造商。目前，公司已批量生产的干法去胶设备已用于90-5nm逻辑芯片、1Y-2Xnm系列DRAM芯片和32-128层3D 生产NAND芯片。李唐半导体的主要产品是各种等离子体干燥去胶设备，其收购的Mattson在去胶领域有着长期的技术积累，国产化率相对较高；盛美上海的产品是湿光刻胶剥离设备。数据来源：Gartner封装与测试是集成电路的后道工序。芯片包装完成后，通过测试机和分选机的配合，测试电路成品的功能和稳定性，选择合格成品，根据设备性能进行分类、记录和统计，确保工厂电路成品的功能和设计规范，实现电路生产的控制和管理。分选机将芯片逐个传输到测试位置，测试机将输入信号应用于测试芯片，收集输出信号与预期值进行比较，判断芯片的性能和功能有效性，然后根据测试结果选择和分类芯片。09测试机

半导体试验机又称半导体自动化试验机。测试仪向芯片施加输入信号，收集输出信号，并将测试结果传输到探针台，从而标记芯片，形成晶圆Map图。模拟测试机(包括分立器件测试机、模拟测试机和数模混合测试机)是测试机的主要细分、SoC测试机、内存测试机和RF测试机的技术特点和难点不同，单个测试机的价格差异也很大。相对而言，模拟测试机的技术难度最低，单个测试机的价值最低，SoC和内存测试机的技术难度最大，单个测试机的价值最高。纵观整个测试机市场，国外厂家的测试机具有很大的领先优势。测试服务厂家主要分为两类：封装测试厂自有测试生产线；专业的第三方测试公司。测试机行业内外公司主要有泰瑞达、爱德万、科休半导体，国内代表厂家主要有长川科技、华峰测控。模拟测试机技术难度低，基本实现了自产自用，但SOC测试机、存储器测试机、RF测试机的国产自给率仍然很低。市内最大的SOC测试机自给率也较低，仅为10%左右。即使长川科技、悦鑫科技等国内厂商能够开发SOC测试机，实现模拟测试机等高自给率仍需要较长的国内替代流程。国内各种测试机的主要厂家和国内自给率：数据来源：创道硬技术、天丰证券在国内封存测试需求增加、产能紧张、价格上涨的情况下，国内四大封存测试厂长电力技术、通福微电、华天科技、晶方科技有利于推动上游测试设备厂。国内集成电路封存测试行业的竞争模式：数据来源：永硅电子

分选机主要用于芯片设计检验阶段和成品最终测试（FT）环节是最终测试环节的重要检测设备之一。先进的包装主要用于功能复杂的电子设备芯片。芯片的尺寸不能太小或太大，一般呈扁平形状。平移分选机通常用于测试。主要厂家有科休、科利登、爱德万、鸿劲、长川科技等。科休收购科利登（Xcerra）之后，全球分选机市场的集中度进一步提高。国内分选机企业主要包括长川科技(重力和平移分选机)、金海通(平移分选机)、上海中艺(重力分选机)、格朗瑞(转塔式分选机)、精测电子等。探针机探针台的主要功能是将晶圆与测试机连接起来。具体过程如下：探针台将晶圆逐片自动传输到测试位置，芯片的Pad点通过探针和专用连接线与测试机的功能模块连接。

探针台要求的精确定位程度很高，因此有比分选机更高的壁垒。全球探针台市场主要由东京精密和东京电子两家日本公司占据，市场份额可达80%以上。长川科技、华峰测控、精测电子、华兴源创、中电45所、北方华创、瑞科仪器等国内探针机主要布局厂家。总体而言，国产替代的第一阶段已初步完成，部分环节仍处于“卡颈”阶段。近年来，我国半导体产业迎来了一个快速发展的时期。虽然我国高端光刻机和测量/检测设备的替代进展相对缓慢，但在清洗、CMP、热处理等领域的国产化率已超过30%，特别是在成熟工艺等领域，以成本和效率优势展现了国内企业的竞争力。国内企业在提高先进工艺相关设备的独立研发能力方面迈出了稳定的步伐。随着先进工艺产品的逐步成熟和先进工艺的不断扩大，国内制造商的设备预计将在进口窗口进一步成熟，并继续提高整体定位率。精选乐晴智库