行业的基石!半导体8大设备:全解析(附全球Top10榜&细分标的)
行业的基石!半导体8大设备:全解析(附全球Top10榜&细分标的)
原创 Aiden硬科技行研 Aiden的硬科技行研 2025年08月14日 01:48 广东
一代设备,一代工艺,一代产品。
半导体(芯片)的制造,最关键是设备,它是整个行业发展的基石。
最近,半导体行情迎来共识阶段,AI、算力和半导体全产业链迎来政策与国产替代的共振。
而8月12日起,中美双方宣布将关税“休战期”延长90天,中美保留10%关税,暂停24%对等关税,缓解半导体、消费电子供应链压力。
半导体设备作为集成电路(芯片)和消费电子的上游,一直是我们卡脖子最严重的行业。随着中美博弈进入深水区,自主可控势在必行。
今天我们就来好好梳理半导体设备。
下文从:①半导体设备基础知识扫盲;② 半导体8大设备解析;③ 市场与竞争格局;④产业链;⑤ 细分标的;等五大维度,全面梳理这一半导体行业的基石。
一、半导体设备基础知识扫盲
1、概念和分类
半导体设备指晶圆制造、封装测试、检测计量等环节所需的核心装备,其技术水平直接决定芯片制造的工艺能力与良率水平。它是是芯片制造的“母机”。
“一代设备,一代工艺,一代产品”。行业的发展源于设备的更新迭代,是半导体行业的基石。
根据用于工艺流程的不同,半导体设备通常分为制造设备(前道设备)和封测设备(后道设备)。
(1)前道设备:占半导体设备市场约90%,主要包括:光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、CMP设备、清洗设备、离子注入机设备、热处理设备等。
前道设备涉及精密光学、高精度机械等,其技术壁垒高、价值量大,尤其是光刻机是卡脖子严重,国产化率不足1%。
(2)后道设备:占比约10%,主要分为:封装设备和测试设备。封装设备主要包括:划片机、贴片机、裂片机、引线键合机、切筋成型机等;测试设备主要包括:分选机、测试机、探针台等。
一般来说,后段设备技术难度相对较前段低些,除了高端的测试设备等依赖进口外,国产化大部分已经突破50%以上。
2、各设备的国产化率
中国半导体设备国产化率整体呈“部分突破、整体追赶”格局。刻蚀、清洗、CMP等设备已接近国际水平,而光刻机、离子注入机、量检测设备等高端领域仍面临“卡脖子”挑战。
(1)光刻机--被卡之最;国产化率:<1%
上海微电子的28nm DUV光刻机已完成产线验证,并通过多重曝光技术支持7nm及以上制程的芯片制造,但EUV光刻机仍处研发阶段,核心部件依赖进口。
(2)刻蚀机--国产化率:20%-30%
中微公司、北方华创等企业技术突破显著,5nm刻蚀机已通过台积电验证,覆盖国内95%以上刻蚀需求。新凯莱的武夷山系列的有4款12英寸设备,通过自研静电卡盘技术,良率直逼美国Lam Research,支持5nm以下制程。
(3)薄膜沉积设备--国产化率:6%-20%
北方华创、拓荆科技等企业在PVD、CVD领域取得突破,28nm PVD设备已量产,14nm ALD设备进入验证阶段。新凯莱的3款PVD普陀山系列、CVD长白山系列。和ALD阿里山系列实现5nm以下制程突破,对标应用材料(AMAT)、东京电子(TEL)等国际巨头。(4)离子注入机--国产化率:<5%
离子注入机行业准入门槛极高,系统集成难度大,超过九成的设备仍由美国应用材料公司、美国亚舍立公司供应。
而国产的凯世通、中科信等企业推出低能离子注入机,覆盖28nm及以下制程,但高能机型仍依赖进口。25年7月,华海清科已完成“大束流离子注入机”各型号的全面覆盖。
(5)化学机械抛光(CMP)设备--国产化率:23%-40%
华海清科在国内市占率超90%,12英寸CMP设备覆盖28nm及以上制程。
(6)清洗设备--国产化率:30%-50%
盛美上海、至纯科技的12英寸清洗设备中标中芯国际、长江存储等产线,14nm工艺验证中。
(7)量检测设备--国产化率:<5%
长期以来,量检测设备这块一直被科磊、应用材料垄断。新凯莱的光学量测 “天门山” 系统检测速度超 KLA 同类设备3倍。 新凯莱的“沂蒙山”原子力显微镜(AFM)和“赤壁山”X射线荧光仪(XRF),能精准检测芯片表面的纳米级缺陷,这可是28纳米以下先进制程的刚需。 后期之秀中科飞测、精测电子等企业推出光学检测设备,覆盖28nm制程,但3D缺陷检测仍依赖海外厂商。
(8)涂胶显影设备--国产化率:3%-30%
芯源微在国内市占率提升至15%,预计2025年国产化率达30%。
3、2024 年全球半导体设备厂商 Top10
排名 | 企业 | 国家 | 简介 | 24年业绩 |
1 | 阿斯麦
| 荷兰
| ASML是全球最大光刻机设备商,全球唯一可提供7nm 及以下先进制程的 EUV 光刻机设备商 | 2024 年半导体业务营收同比增长 1.3%
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2 | 应用材料
| 美国
| AMAT的半导体设备领域产品线覆盖全面,产 品覆盖薄膜沉积(CVD、PVD 等)、离子注入、 化学机械平整(CMP)等 | 2024 年营收约 250 亿美元,半导体业务营收同比增长 5.3%
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3 | 泛林集团 | 美国
| 全球领先的蚀刻设备制造商,主营半导体制造用蚀刻设备、薄膜沉积设备以及清洗等设备 | 2024财年营收为149.1亿美元,半导体业务营收同比增长13.2%
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4 | 东京电子 | 日本
| 包含半导体和平板显示制造设备,半导体产品包含涂胶显像设备、热处理设备、干法刻蚀设备、化学气相沉积设备、湿法清洗设备及测试设备 | 2024财年的营收为1.78万亿日元,约合120亿美元
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5 | 科磊KLA | 美国
| 全球半导体工艺制程检测量测设备龙头企业,提供包括缺陷检测、测量和过程控制等在内的设备。
| 2024年度全年营收 108.5 亿美元,较上年增长12%,其毛利率高达61.4%
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6 | 北方华创 | 中国
| 中国的龙头,泛半导体设备平台型企业,半导体业务覆盖了刻蚀、沉积、清洗等主要半导体制造设备
| 公司2024年营收298.38亿元,同比增长35.14% |
7 | 迪恩士Screen | 日本
| 前身为迪恩士半导体2014年更名为斯库林(SCREEN )主营业务包含半导体、平板显示和印刷电路板制造设备,半导体产品包含刻蚀、涂胶显影和清洗等设备 | 2023 财年营业收入34.67亿美元;24年营收同比增长 超22% |
8 | 爱德万测
| 日本
| Advantest主营半导体测试和机电一体化系统测试系统及相关设备,半导体产品包含后道测试机和分选机 | 24年营收约7400亿日元,约合53亿美元 |
9 | ASM国际: | 荷兰
| ASMI主营业务包括半导体前道用沉积设备,产品包含薄膜沉积及扩散氧化设备 | 2024年ASM国际(ASMI)半导体业务营收为29.4亿欧元,同比增长21%。 |
10 | 迪斯科 | 日本
| Disco是全球领先的晶圆切割设备商,主营半导体制程用各类精密切割,研磨和抛光设备 | 2024的营收为3933亿日元,约27亿美元,同比增长27.9% |
二、半导体8大设备解析
1、光刻机--卡脖子之最
光刻机设备行业是半导体制造的核心支柱,直接决定芯片的制程和性能。光刻技术涉及一整套纳米工业体系、精密光学系统、精密运动等尖端前沿科技、极致复杂,被誉为“半导体工业皇冠上的明珠”。
工作原理:光刻机通过发出光,透过具有图形的光罩,对涂有光刻胶的薄片进行曝光,使光刻胶见光后发生性质变化,从而将图形复印到薄片上,形成电子线路图。一般用工艺节点反应半导体行业发展水平,28nm 是工艺节点的重要分水岭,在性价比方面与下一代工艺有着较大差异。
主要类型:可分为直写光刻机与掩膜光刻机。市场主流的掩膜光刻机经历了i-Iine、KrF、ArF、ArFi、EUV五代的发展,每次光源的改进都显著提升了光刻机所能实现的最小工艺节点,光刻机由光源、曝光和双工作台三大核心系统组成,一台 EUV 光刻机内含有超 10 万个精密零部件,全球供应商超过 5000 家。下图:光刻机的发展:
最高端的极紫外光(EUV)光刻:使用波长13.5纳米的极紫外光,可制造7nm及以下芯片制程,是当前高端芯片制造的核心技术,目前全球只有荷兰的ASML能造出来,占据全球80%霸主地位。另外,Nikon、Canon 也是光刻机的二强,佳能在i-line光刻机领域领先,尼康则覆盖ArF等多类型DUV设备。
我国光刻机设备长坡漫雪,目前国产化率不足1%,仅有上海微电子,具备90nm以下制程能力的厂商。值得庆幸的是,2025年5月,上海微电子成功交付首台28nm浸没式光刻机(SSA800/10i)。之前梳理过光刻机;详细请翻看:人类科技之巅!光刻机--产业全解析(附产业链图谱&国内外龙头)。
2、刻蚀设备
是半导体制造过程中的关键设备之一,其作用是将光刻工艺形成的光刻胶图案转移到晶圆表面的材料上,通过物理或化学方法有选择地去除不需要的材料,从而形成精确的芯片电路结构。
(1)分类:分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀通过腐蚀性化学试剂来刻蚀目标材料,但随着集成电路朝高密度发展,其局限性逐渐显现。目前主流的是干法刻蚀,其中等离子体刻蚀是最常用的工艺。等离子体刻蚀利用电场作用使气体电离产生等离子体,等离子体中的高能离子通过物理轰击撞击晶圆表面,打出原子,同时自由基和中性粒子通过化学反应刻蚀晶圆表面,生成挥发性产物并被真空泵抽出。
(2)关键组成部分:真空腔体是实现有效刻蚀工艺的关键条件之一,真空系统由真空泵、真空计、阀件和连接管道组成,用于维持腔体内的真空度。高频电源产生高频率的电场,使气体分子电离成等离子体,射频匹配网络则确保高频电源和等离子体之间的阻抗匹配,以有效地将能量传递给等离子体。气体控制与流量系统负责向真空腔体提供适量的反应气体和惰性气体,并进行气体的混合和切换,质量流量控制器是关键元件。
(3)技术挑战:刻蚀设备需要不断提高刻蚀速率、选择性、均匀性,并减少微粒污染。随着集成电路特征尺寸的不断缩小,这些挑战变得更加严峻。例如,在处理Low K材料时,需要解决选择比等问题,以避免对材料造成损伤。
(4)竞争格局:全球刻蚀机市场的前三大厂商是泛林半导体、应用材料和东京电子,这些厂商在硅刻蚀、介质刻蚀和金属刻蚀等多种类型上有深厚技术沉淀。但近年来,中国大陆的中微公司和北方华创等企业发展迅速,中微公司的刻蚀机在多个方面达到了国际水准,并被采购用于5nm产线,北方华创的刻蚀机也取得了重要突破。
3、薄膜沉积设备--形成膜层的关键设备
是半导体制造过程中的关键设备之一,用于在硅片等衬底上沉积各种薄膜材料,如绝缘化合物、半导体材料、金属等,以形成芯片的电路结构和功能层。
(1)工作原理与分类
物理气相沉积(PVD,Physical Vapor Deposition):通过物理手段将材料源表面气化,如蒸发、溅射等方式,使原子或分子通过低压气体或等离子体转移到基体表面沉积形成薄膜。
化学气相沉积(CVD,Chemical Vapor Deposition):利用气体混合发生化学反应,在硅片表面沉积一层固体膜。根据反应条件不同,可分为常压CVD(APCVD)、低压CVD(LPCVD)、等离子体增强CVD(PECVD)等。
原子层沉积(ALD,Atomic Layer Deposition):属于CVD的分支,通过气相前驱体脉冲交替通入反应器,在基底表面以单原子层的模式逐层成膜,具有优异的三维保形性、大面积成膜均匀性和精确的厚度控制。
下图:PVD、CVD、ALD3种技术对比:
(2)竞争格局
全球薄膜沉积设备市场主要由国外企业主导,在CVD设备市场中,应用材料、泛林半导体和东京电子三大厂商占据全球70%的市场份额。在ALD设备市场中,东京电子和ASM分别占据31%和29%的市场份额。PVD设备市场中,应用材料占比达到85%,处于绝对龙头地位。国内企业如北方华创、拓荆科技等正在逐步崛起,其设备已进入14nm制程的晶圆厂,但更先进制程的设备仍在研发当中。
4、CMP设备
CMP,全称,Chemical Mechanical Polishing,即化学机械抛光设备,是半导体制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键设备。
(1)工作原理:CMP设备通过抛光液中的化学成分与晶圆表面材料发生轻微化学反应,使其软化,然后抛光头施加压力,与抛光垫发生相对运动,物理性地去除反应物,从而达到整平的目的,是化学作用和机械作用的协同配合。
(2)关键组成部分:包括抛光系统,由抛光头、抛光垫、抛光盘和修正器等组成;清洗系统,负责抛光后清洗晶圆;终点检测系统,监测抛光状态以判断终点;控制系统,控制和监视所有抛光参数和机台运行状态;传输系统,负责晶圆的装载、定位和传输。
(3)应用领域:在晶圆材料制造环节,用于拉晶、切割、研磨后的抛光,以获得平整晶圆材料;在半导体制造环节,是薄膜沉积、光刻及显影、刻蚀等工艺后的重要步骤,用于去除表面多余材料;在封装测试环节,主要应用于硅通孔(TSV)、2.5D转接板(Interposer)、3D IC等先进封装测试技术。
(4)竞争格局:美国应用材料和日本荏原Ebara,占据了全球80%以上的市场份额,在 14nm 以下先进制程几乎垄断。国内CMP设备的主要厂商有华海清科和晶亦精微等,占据 28nm 以上中低端市场。其中华海清科是国产12英寸和8英寸CMP设备的主要供应商,晶亦精微的8英寸CMP设备市场表现稳定,支持 7nm 以下工艺。
5、半导体清洗设备
是半导体制造过程中用于清洗半导体晶圆表面各类污染物和杂质的关键设备,其目的是确保晶圆表面的洁净度,以提高半导体产品的质量和良品率。
(1)工作原理
湿法清洗:是主流,占90%市场:利用去离子水、酸碱溶液、有机溶剂等化学试剂溶解或剥离表面污染物,同时可借助超声波、兆声波的高频振动使污染物脱落,或通过喷淋的高压水流冲击来增强清洗效果。此外,还可通过臭氧水、等离子体处理等方式对硅表面进行改性,增强后续工艺附着力。
干法清洗:主要包括等离子体清洗和超临界CO₂清洗。等离子体清洗是利用高能粒子轰击表面,去除有机物或氧化物;超临界CO₂清洗则是利用超临界流体的高渗透性溶解污染物,适合深孔、高深宽比结构清洗。
(2)清洗步骤
随着制程推进及芯片复杂度的提高,芯片对杂质含量敏感度相应提高,微小杂质也会影响芯片良率。目前,清洗步骤数量占到所有芯片制造工序的30%以上,是芯片制造工艺中占比最大的工序,且随着技术节点的推进,清洗步骤将随之增加。90nm所需清洗步数为90次左右,20nm则需要210次左右。未来相同产能下清洗设备投资额可能随着制程的缩小而增加。
(3)竞争格局
全球半导体清洗设备市场集中度高,2023年全球半导体清洗设备CR4达86%。日本DNS、TEL,美国Lam、韩国SEMES公司分别占比37%、22%、17%、10%,垄断全球市场。中国厂商起步较晚,市占率较低,但如盛美半导体、至纯科技和芯源微等企业正在逐步发展,国产替代空间广阔。
6、离子注入机
是半导体制造过程中的关键设备,用于在半导体材料中引入特定的掺杂剂,以改变其电学性质。
(1)主要类型
•低能大束流注入机:束流可达几毫安甚至几十毫安,能量低于100keV,主要用于超浅结、源漏注入、多晶硅栅极注入等。
•高能注入机:能量可高达几MeV,注入剂量较低,用于深埋层工艺。
•中束流注入机:注入能量在几百keV范围内,注入剂量范围比高能注入机大,常用于栅阈值调整、轻掺杂漏区等工艺。
类别 | 能量范围 | 注入剂量范围 | 工艺中的主要应用 |
低能大束流离子
| 离子束电流大于 为25mA 120keV ,束流能量小 | 10^13-10^14cm^-2 | 源漏注入、多晶硅栅极注入 |
高能离子注入机
| 束流能量超过 在5MeV 200 左右 keV,极值 | 10^11-10^13cm^-2 | 深埋层 |
中低束离子注入 机 | 离子束电流大于10mA,束流 能量小于180keV | 10^11-10^17cm^-2 | 2 轻掺杂漏区、 SmartCut穿透 阻挡层等 |
(2)市场格局
全球离子注入设备市场主要由美国应用材料公司和Axcelis亚舍立科技公司占据,两家公司占据了全球市场约90%的份额。国内的上海凯世通、北京中科信等企业也在不断发展,其中中科信的离子注入机产品已在中芯国际的工艺生产线广泛应用,实现了国产化,打破了国外厂商在高端市场的垄断。
7、划片机
(1)分为砂轮和激光划片机
砂轮划片机:通过高速旋转的金刚石刀片与晶圆表面接触,利用刀片的锋利刃口对晶圆材料进行磨削和切割,将晶圆沿着预设的切割道分割成单个的芯片。
激光划片机:利用高能激光束照射在晶圆表面,使被照射的区域局部熔化、气化,从而达到划片的目的。
(2)性能指标
①切割精度:是关键指标之一,现代半导体划片机可实现±5μm甚至更高的切割精度。
②表面质量:断面粗糙度Ra小于0.1μm,无崩边、裂纹等缺陷,以保证芯片的性能和可靠性。
②加工效率:切割速度达到300mm/s及以上,同时具备高效的上下料和自动换刀等功能,提高整体生产效率。
(3)市场格局
2022年全球划片机市场规模约为17.25亿美元,预计到2029年将达到25.18亿美元。日本DISCO公司主营晶圆划片机、抛光机、分割机等,占全球市场的70%左右;东京精密主营全自动激光切割机、等离子切割机等。国内的划片机生产技术起步较晚,但近年来发展迅速,如中国电子科技集团第45研究所、武汉三工光电设备制造有限公司等企业在不断提升技术水平和市场份额。
8、量测检测设备--良率控制的关键
量测检测设备是半导体制造过程中确保产品质量和性能的关键设备。
(1)设备分类
① 光学检测设备:基于光学原理,通过计算分析光信号来获得检测结果。如自动光学检测(AOI)设备,可用于检测封装后的芯片外观缺陷,具有检测速度快、非接触等优点,适用于28纳米及以下的所有先进制程。
② 电子束检测设备:将聚焦的电子束对准探测点,逐点扫描晶圆表面以生成图像实现检测。其分辨率高,能检测到微小缺陷,但测量速度较慢,设备成本高昂。
③ X 光量测技术:基于 X 光的穿透力强及无损伤特性进行特定场景的测量。应用于 28nm 及以下的全部先进制程,鉴于 X 光具有穿透性强、无损伤特性,主要应用于特定的场景,如检测特定金属成分。未来会基于 X 光的穿透性特性,扩大应用场景范围。
(2)具体应用
① 前道量检测:主要发生在晶圆加工环节,依赖在线监控系统实时监控晶圆加工质量,及时发现并处理生产过程中的问题,如检测晶圆表面的微小颗粒、形貌缺陷、晶体缺陷等,确保晶圆加工的顺利进行。
② 后道检测:针对晶圆加工完毕后的芯片进行,包括芯片的电性测试和功能性测试,如通过X射线检测检查封装内部的焊接质量,用电子束测试仪测试芯片的功能和性能等,以确保芯片的性能满足设计要求。
(3)市场格局
全球半导体量测检测设备市场中,美国科磊(KLA)处于领先地位,全球市占率超50%,在颗粒检测和缺陷检测设备方面优势明显。日本的日立(Hitachi)是关键尺寸量测设备的佼佼者。国内企业也在不断发展,如中科飞测、新凯莱等在光学检测技术领域取得了一定的成果。
三、市场与竞争格局
当前半导体设备年产值约千亿美元。半导体设备位于产业链的中上游,它支撑的是年产值几十万亿美元的下游应用。
根据QYResearch调研,全球半导体制造设备市场报告2025年为1277.84亿美元,预计2031年将达到1874.5亿美元,未来几年年复合增长率CAGR为6.6%。
其中,北美市场:2024年市场规模为132亿美元,预计2031年达208.9亿美元。技术成熟度与AI/高性能计算需求驱动增长。
中国市场:2024年规模424.4亿美元,2031年达714.6亿美元。政策支持与成熟制程投资推动高增长,但高端设备国产化仍需突破。
另外,前道晶圆制造设备:2024年规模1,062.9亿美元,CAGR 6.63%,2031年达1,637.9亿美元。EUV光刻与先进工艺投资为核心驱动力。
后道测试设备:2024年规模82.3亿美元,CAGR 6.23%,2031年达130.5亿美元。AI芯片复杂性与良率要求推升需求。后道封装设备:2024年规模64亿美元,CAGR 6.48%,2031年达105.8亿美元。2.5D/3D封装技术普及加速设备升级。
2、竞争格局:
截至2024年底,全球半导体制造设备市场呈现高度集中态势,前十大厂商合计占据76.3%的市场份额,核心企业包括:
(1)光刻机:ASML(荷兰,全球唯一能生产EUV光刻机,市占率超82%)、尼康(日本,i-line/KrF光刻机)、佳能(日本)、上海微电子(SMEE,中国)。
(2)刻蚀设备:泛林集团(Lam Research,美国)、东京电子(TEL,日本)、应用材料(AMAT,美国)、日立高新(Hitachi High-Tech,日本)、北方华创(NAURA,中国)。
(3)离子注入:国际是双寡头:应用材料、Axcelis(美国);我国的凯世通,在太阳能离子注入领域已量产。
(4)薄膜沉积设备:应用材料(CVD/PVD)、东京电子(CVD)、ASM国际(ALD)。
(5)CMP设备:应用材料全球市占70%、荏原制作所(Ebara,日本)、华海清科(中国)。
(6)清洗设备:迪恩士(SCREEN,日本,市占率超45%)、东京电子、盛美半导体(ACM Research,中国,单片清洗设备国内市占率超25%)。
(7)量测与检测设备:科磊KLA是领头羊,全球市占率超50%)、日立高新(电子显微镜技术领先,本土企业:上海睿励、中科飞测(Skyverse)在缺陷检测领域逐步突破。
四、产业链
半导体设备产业链上游:主要为零部件及系统,零部件主要包括轴承、传感器、反应腔喷淋头、射频发生器、石英、机械臂、泵等;核心子系统主要包括气液流量控制系统、真空系统、制程诊断系统、光学系统、热管理系统、集成系统等。
中游:主要为半导体设备,主要包括光刻机、刻蚀机、清洗设备、量测设备、分选机等。
下游:主要为半导体制造,企业主要包括华润微电子、士兰微、通富微电、水晶光电等。
1、上游:半导体零部件和系统
半导体设备的最上游是零部件,支撑着半导体设备行业发展。零部件的性能直接决定了设备的性能,是半导体设备制造过程中非常重要的一环。
在半导体设备的成本构成中,精密零部件的价值占比较高。设备成本构成中一般 90%以上为原材料,但高端零部件国产化率普遍低于10%。
按结构构成来看,零部件可以分为机械、电气、机电一体、气体/液体/真空系统、仪器仪表和光学等多个领域,各类别均是半导体设备组成的重要构件。
(1)机械类零部件:成本约占半导体设备零部件的 20%-40%,应用最广种类最多,规模最大。机械件国产化率较高,但高端产品国产化率较低。国产化程度主要由技术壁垒决定,当前应用于高制程设备的产品技术突破难度仍较高,应重点关注匀气盘、硅电极、陶瓷加热器、静电卡盘等高价值量、高基数壁垒产品。
(2)电气零部件:约占半导体设备零部件的 10%-20%,作为控制工艺制程的核心部件,技术突破难度较大。电气零部件主要包括射频电源、射频匹配器、远程等离子源、供电系统、工控电脑等。其中,射频电源是重要的电气类零部件产品,具有较高的技术难度和壁垒。
美国两大厂商 MKS Instrument(万机仪器)和Advanced Energy(先进能源工业)是半导体射频电源市场的领导者。对于核心模块(射频电源等),中国企业尚未进入国际半导体设备厂商,少量应用于中国半导体设备厂商,主要应用于光伏、LED LED 等泛半导体设备,国产化率低,高端产品尚未国产。
(3)机电一体类零部件:在设备中起到实现晶圆装载、传输、运动控制、温度控制的作用,部分产品包含机械类产品,价值量占比 10%-25%。该环节应用于所有设备,其中双工机台和浸液系统仅用于光刻设备。主要包括 EFEMEFEM、机械手、加热带、腔体模组、阀体模组、双工机台、浸液系统、温控系统等。大多品类中国厂商主要供应中国半导体设备厂商,整体国产化率不高,功能复杂的高端产品未国产。
(4)气体/液体/真空系统类零部件:在设备中起到传输和控制特种气体、液体和保持真空的作用。主要应用于薄膜沉积设备、刻蚀设备和离子注入设备等干法设备;
气动液压系统类主要应用于化学机械抛光设备、清洗设备等湿法设备。为了将半导体制造过程控制在更小的尺寸上,半导体工艺需要在真空环境中运行。因此,真空泵和真空阀是重要的真空系统类零部件。真空泵为集成电路制造前道工序的四大核心设备中的薄膜、真空阀门国产化率<1%。
(5)光学类零部件:在光学设备中起到控制和传输光源的作用,对光学性能要求高,主要包括光学元件、光栅、激光源、物镜等。鉴于光刻设备国际市场高度垄断,高端产品一家独大。中国光刻设备尚在发展,相应配套光学零部件国产化率低,技术突破难度较高。目前部分产品可国产替代。
仪器仪表类对测量的精准度要求高,国产化率低,技术突破难度较高。主要以进口为主,高端产品尚未国产化。
零部件 | 工艺步骤和应用设备 |
O-Ring密封圈 | 单晶炉、氧化炉、清洗、等离子刻蚀设备、湿刻(WET)、化学气相沉积(CVD)物理气相沉积(PVD)、化学机械抛光(CMP) |
精密轴承 | 离子注入、物理气相沉积(PVD)、快速热处理(RTP)、湿刻(WET) |
金属零部件 | 物理气相沉积(PVD) |
Valve阀 | 湿刻(WET)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、化学机械抛光(CMP)、光刻、离子注入、快速热处理(RTP) |
硅/碳化硅件 | 等离子刻蚀设备 |
石英件(电容石英电解石英) | 刻蚀、炉管 |
Filter | 光刻、快速热处理、湿刻 |
射频电源/陶瓷件 |
离子注入、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、刻蚀
|
ESC精电吸盘 | 等离子刻蚀设备、湿法刻蚀设备、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD) |
压力Gauge | 离子注入、湿刻 |
泵 | 湿刻(WET)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、离子注入 |
MFC流量计 | 化学气相沉积(CVD)、离子注入、快速热处理(RTP) |
步进马达 | 化学气相沉积(CVD)物理气相沉积(PVD)、刻蚀 |
2、中游:半导体设备
从半导体设备细分产品来看,光刻机、刻蚀机以及薄膜沉积设备为半导体设备主要核心设备,其市场占比均超过20%。具体来看,光刻机市场占比为24%; 刻蚀机和薄膜沉积设备的市场占比均为20%;测试设备和封装设备市场占比分别为9%和6%。
3、下游:晶圆制造与应用
半导体设备的下游覆盖了从晶圆制造到终端应用的全产业链,其技术进步和国产化程度直接影响半导体产业的整体发展。
(1)晶圆制造
半导体设备是晶圆制造的核心工具,用于在硅片上构建芯片电路。例如,光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等设备直接参与晶圆的加工过程,决定芯片的制程精度和性能。晶圆厂(如台积电、中芯国际)是半导体设备的主要采购方,设备的先进性直接影响晶圆的产能和良率。
(2)封装测试
封装测试环节需要使用分选机、探针台等设备,对晶圆切割后的芯片进行封装和性能测试。先进封装技术(如2.5D/3D封装、Chiplet)的发展也推动了封装设备的需求增长。
(3)终端应用领域
① 消费电子和物联网:智能手机、电脑、平板、可穿戴设备等对芯片需求旺盛,间接拉动半导体设备市场。② 汽车电子:工业自动化控制,新能源汽车的“三电系统”(电池、电机、电控)及自动驾驶芯片,对功率半导体和先进制程芯片的需求推动设备升级。③ 通信与数据中心:5G基站、数据中心服务器、云计算等领域的高算力需求,促使芯片厂商加大设备投入。
五、细分标的以下为不完全列举1、上游零部件企业: (1)溅射靶材 :江丰电子(2)硅/陶瓷零部件:神工股份、珂玛科技
(3)金属零部件:先锋精科、富创精密、托伦斯
(4)管阀件:新莱应材、晶盛机电
(5)气体供应 /Gas Box:正帆科技、至纯科技、富创精密
(6)射频电源:英杰电气、北方华创子公司北广科技。
2、中游设备企业:重点
(1)北方华创:
国内半导体设备龙头,覆盖刻蚀、薄膜沉积、清洗等全链条设备,全球第六大设备商,14nm设备量产,5nm刻蚀机进入中芯国际验证。2024年营收超300亿元,净利润同比增长44.17%,2025年Q1营收预增23%-50%。
(2)中微公司:
5nm刻蚀机量产,ICP国产市占率超40%,台积电、三星核心供应商。2024年研发投入占比28%,专利超2600项。
(3)拓荆科技:
薄膜沉积(PECVD/ALD)及混合键合设备龙头,国内唯一量产PECVD/ALD设备,12英寸产线覆盖80%。2025年Q2扣非净利润同比增235%-249%,覆盖中芯国际、长江存储、长鑫存储等头部客户。
(4)微导纳米:
是国内原子层沉积(ALD)设备领域的龙头企业,国内首家将量产型High-K ALD设备应用于28nm节点集成电路制造前道生产线的企业。
(5)盛美上海:
清洗设备全球市占率8%(第四),电镀设备全球市占率8.2%(第三)。2025上半年营收32.65亿元,净利润6.96亿元。
(6)美埃科技:
国内半导体洁净室空气过滤设备龙头企业。公司深耕半导体等工业级超洁净技术研发应用二十余年,核心产品为风机过滤单元(FFU)及过滤器,广泛应用于半导体洁净室空气净化。其在国内半导体洁净室领域的市占率约30%,并与中芯国际、京东方、华星光电等头部企业建立长期合作关系。
(7)京仪装备:
国产半导体温控设备龙头,市占率达35.73%,国内第一,打破了国外品牌垄断。产品温控范围覆盖-70℃至120℃,空载温控精度达±0.05℃,适配28nm、14nm逻辑芯片及128/192层3D NAND等先进制程。产品广泛应用于长江存储、中芯国际、华虹集团等国内头部晶圆厂。
(8)富乐德:
泛半导体设备精密洗净服务领域的龙头企业。其核心业务为半导体及显示面板生产厂商提供一站式设备精密洗净服务,技术覆盖光刻、刻蚀等关键环节,杂质控制达ppb级,客户包括中芯国际、上海微电子等头部企业。
(9)华海清科:
国内唯一12英寸化学机械抛光CMP供应商,打破了国外垄断。其CMP设备在成熟制程(如28nm、14nm)领域已实现国产替代,市占率在国内排名第一。先进封装市占率40%。良率对标应用材料,2024年营收增33.3%。
(10)芯源微:
中高端涂胶显影设备,国内第一,28nm工艺全覆盖,军工订单占比25%,前道物理清洗设备国内市占率第一,化学清洗设备也成功突破先进制程技术。后道先进封装领域市占率超50。
(11)万业企业:
半导体离子注入机细分领域龙头。其核心子公司凯世通专注于离子注入机研发与生产,产品覆盖集成电路与光伏领域,技术实力国内领先。
(12)中科信:
北京烁科中科信(电科装备旗下)是我国离子注入设备的龙头厂商,专注于集成电路用离子注入机研发、制造,产品覆盖中束流、大束流、高能及第三代半导体等全系列,已实现国产离子注入机28纳米工艺全覆盖,设备广泛应用于全球知名芯片制造企业。
(13)精测电子:
国内前道量检测设备头部厂商,产品覆盖明场光学缺陷检测、电子束缺陷检测、膜厚量测、光学关键尺寸量测等,技术路径全面,国产替代潜力大。目前已有产品进入长江存储、中芯国际等客户。子公司武汉精鸿在存储芯片测试机领域实现突破,是国内稀缺的存储测试设备供应商。
(14)中科飞测专注于检测和量测两大设备,主要是光学检测和缺陷检测,覆盖无图形晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、三维形貌量测设备、薄膜膜厚量测设备和3D曲面玻璃量测设备等各系列产品,主要应用于国内28nm产线。
(15)长川科技:测试设备龙头,作为国内唯一实现测试机、分选机、探针台及AOI检测设备全品类布局的企业,长川科技在国内市场占据领先地位,尤其在分选机领域市占率约32%,国产化率达60%-65%。
(16)新益昌:以固晶机和键合设备为核心,键合精度达到±1μm,Mini LED巨量转移设备已交付京东方,技术实力处于行业前列。
(17)华峰测控:专注于半导体测试系统,是国内模拟及混合信号类测试设备的领军企业,产品覆盖功率器件、IGBT等测试领域,客户包括长电科技、台积电等国际头部企业。
(18)矽电股份:国内探针台设备领域的龙头企业,其核心业务覆盖集成电路、光电芯片、分立器件等领域的芯片测试环节,产品包括晶圆探针台、晶粒探针台等,12英寸晶圆探针台领域打破海外垄断,是国产替代进程中的重要力量。
3、下游应用企业:
包括华润微电子、士兰微、通富微电、水晶光电等企业。