國(guó)產(chǎn)化率提升至20%,中國(guó)企業(yè)依然表現(xiàn)出了極強(qiáng)的韌性
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半導(dǎo)體器件型號(hào)由五部分(場(chǎng)效應(yīng)器件、半導(dǎo)體特殊器件、復(fù)合管、PIN型管、激光器件的型號(hào)命名只有第三、四、五部分)組成。其后綴的第一部分是一個(gè)字母,表示穩(wěn)定電壓值的容許誤差范圍,字母A、B、C、D、E分別表示容許誤差為±1%、±2%、±5%、±10%、±15%;其后綴第二部分是數(shù)字,表示標(biāo)稱穩(wěn)定電壓的整數(shù)數(shù)值;后綴的第三部分是字母V,代表小數(shù)點(diǎn),字母V之后的數(shù)字為穩(wěn)壓管標(biāo)稱穩(wěn)定電壓的小數(shù)值。
科技進(jìn)步,國(guó)家富強(qiáng),半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是一個(gè)繞不開的話題。尤其是在我國(guó)在眾多科技領(lǐng)域取得長(zhǎng)足發(fā)展的同時(shí),在半導(dǎo)體芯片方面的短板也逐漸顯現(xiàn)。而近年來(lái),在政策的支持下,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直保持著較高的熱度,同時(shí)也不斷激勵(lì)著眾多有志之士投身其中,為推動(dòng)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
刻蝕設(shè)備用硅材料方面,隨著制程的不斷縮小、工藝的不斷提高,下游刻蝕設(shè)備硅部件廠商對(duì)刻蝕設(shè)備用硅材料的指數(shù)參數(shù)要求亦不斷提高。刻蝕設(shè)備用硅材料產(chǎn)品的關(guān)鍵性能指標(biāo)如尺寸、摻雜劑、電阻率、金屬含量、微缺陷等,都將面臨更高的下游客戶要求。其中,產(chǎn)品直徑越大,對(duì)生產(chǎn)商的控制技術(shù)要求越高,生產(chǎn)商能夠覆蓋的產(chǎn)品范圍亦越廣,能夠開發(fā)覆蓋的下游客戶會(huì)更多;產(chǎn)品雜質(zhì)越少、微缺陷越少,刻蝕設(shè)備用硅材料的性能越好,制作而成的下游刻蝕設(shè)備用硅部件的產(chǎn)品質(zhì)量也更高。
半導(dǎo)體行業(yè)在等待一個(gè)結(jié)果,臺(tái)積電營(yíng)收超過(guò)三星。來(lái)自研究機(jī)構(gòu)IC Insights的預(yù)測(cè)認(rèn)為,受存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)低迷影響,韓國(guó)三星今年三季度營(yíng)收或?qū)⑾禄?82.9億美元,環(huán)比減少19%。與此同時(shí),臺(tái)積電三季度營(yíng)收有望達(dá)202億美元。這將使臺(tái)積電一舉超越三星,首度登上全球半導(dǎo)體龍頭寶座。
在全球經(jīng)濟(jì)和政治交互影響的情況下,如今,芯片已經(jīng)不再僅僅是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題或市場(chǎng)問(wèn)題,越來(lái)越多的國(guó)家已經(jīng)把芯片當(dāng)做一個(gè)戰(zhàn)略問(wèn)題。半導(dǎo)體是這兩年國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的行業(yè),在國(guó)家大力支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的環(huán)境下,中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于百年未有之大變局。對(duì)于中國(guó)的一眾半導(dǎo)體企業(yè)而言,這既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。
在半導(dǎo)體的一些細(xì)分領(lǐng)域,中國(guó)已有佼佼者榮登世界TOP榜單。正值國(guó)慶,半導(dǎo)體行業(yè)觀察將半導(dǎo)體各細(xì)分領(lǐng)域的廠商佼佼者們排名統(tǒng)計(jì)如下,一個(gè)又一個(gè)的領(lǐng)域突破,離不開半導(dǎo)體從業(yè)者們的艱苦卓絕的精神和解決“卡脖子”的責(zé)任心。謹(jǐn)以此文,獻(xiàn)給那些默默為中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)添磚加瓦的半導(dǎo)體從業(yè)者們,同時(shí)也讓廣大讀者能夠?qū)ξ覈?guó)半導(dǎo)體發(fā)展有一些系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。
中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
2021年是中國(guó)“十四五”開局之年,在國(guó)內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行良好的驅(qū)動(dòng)下,國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)接續(xù)保持快速、平穩(wěn)的增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì),2021年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)首次突破萬(wàn)億元,銷售額達(dá)到10458.3億元,同比增長(zhǎng)18.2%。其中設(shè)計(jì)業(yè)銷售額達(dá)到4519億元,同比增長(zhǎng)19.6%;制造業(yè)銷售額為3176億元,同比增長(zhǎng)24.1%;封測(cè)行業(yè)銷售額達(dá)到2763億元,同比增長(zhǎng)10.1%。
半導(dǎo)體材料與設(shè)備:半導(dǎo)體支撐產(chǎn)業(yè),卡脖子關(guān)鍵環(huán)節(jié)
半導(dǎo)體材料與設(shè)備是半導(dǎo)體支撐產(chǎn)業(yè),在復(fù)雜國(guó)際貿(mào)易關(guān)系下,成為重中之重,也是國(guó)內(nèi)卡脖子關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)SEMI預(yù) 計(jì),2021年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到587億美元,半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到953億美元。
半導(dǎo)體制造:成熟制程產(chǎn)能緊張,先進(jìn)制程扮演重要角色
受益于數(shù)據(jù)中心、5G、自動(dòng)駕駛、AI等領(lǐng)域的強(qiáng)勁需求,晶圓代工市場(chǎng)迅速成長(zhǎng),先進(jìn)制程占比較快提升。IC Insights 數(shù)據(jù)顯示,2021年全球晶圓代工市場(chǎng)規(guī)模將首次突破1000億美元,2025年將增長(zhǎng)至1251億美元。
除了全球半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)排名Top10,不久前,CINNO Research還給出了2021年中國(guó)大陸上市半導(dǎo)體設(shè)備廠營(yíng)收排名Top 10。數(shù)據(jù)顯示,2021年中國(guó)大陸已上市半導(dǎo)體設(shè)備廠商中,排名前十的公司營(yíng)收合計(jì)達(dá)182億元人民幣,較2020年增長(zhǎng)73%,創(chuàng)歷史新高。
過(guò)去兩年,全球半導(dǎo)體產(chǎn)能緊缺引發(fā)的擴(kuò)產(chǎn)潮,使得多家設(shè)備商2021年度經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)表現(xiàn)亮眼,營(yíng)收創(chuàng)歷史新高。
近幾年,國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商通過(guò)自主研發(fā),已在多個(gè)工藝制程中實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化替代,并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化量產(chǎn)階段,并涌現(xiàn)出了北方華創(chuàng)、中微公司、盛美上海等優(yōu)秀的半導(dǎo)體裝備商。除上市企業(yè)外,未上市與申請(qǐng)上市中的屹唐半導(dǎo)體、中電科、上海微電子等也是中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè)備商的中堅(jiān)力量。
最近幾年,在我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)的努力下,半導(dǎo)體設(shè)備不斷通過(guò)各大晶圓廠的產(chǎn)線驗(yàn)證,進(jìn)入了商業(yè)化供貨階段。半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)替代的黃金浪潮已然開啟。半導(dǎo)體設(shè)備作為是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)夢(mèng)的基石,加速發(fā)展勢(shì)在必行。
半導(dǎo)體設(shè)備按照市場(chǎng)來(lái)分,大致可分為三個(gè)不同的細(xì)分市場(chǎng):晶圓設(shè)備、組裝和封裝設(shè)備以及測(cè)試設(shè)備。其中晶圓設(shè)備占據(jù)大頭,2021 年,晶圓設(shè)備部分占半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)約 86% 的大部分份額,全球晶圓半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)可進(jìn)一步分為邏輯、NAND、DRAM和其他四個(gè)部分;近幾年由于日月光、Amkor、長(zhǎng)電科技、通富微電、華天科技在內(nèi)的專業(yè)封測(cè)廠商在2.5D和3D先進(jìn)封裝領(lǐng)域的大幅投資,導(dǎo)致對(duì)封裝和測(cè)試設(shè)備的需求有所提升。
根據(jù)SEMI的報(bào)告,如果從這三大分類的增長(zhǎng)預(yù)期來(lái)看,其中,晶圓廠設(shè)備這一分類預(yù)計(jì)將在2022年增長(zhǎng)15.4%,達(dá)到1010億美元的新行業(yè)紀(jì)錄,到2023年達(dá)到1043 億美元。半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)預(yù)計(jì)2022年將增長(zhǎng)12.1%至88億美元,2023年受到高性能計(jì)算 (HPC) 應(yīng)用程序的需求再增加0.4%。組裝和封裝設(shè)備預(yù)計(jì)將在2022年增長(zhǎng)8.2%至78億美元,并在2023年小幅下降0.5%至77億美元。
SEMI預(yù)計(jì),原始設(shè)備制造商的全球半導(dǎo)體制造設(shè)備總銷售額預(yù)計(jì)將在2022年達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1175億美元,比2021年的行業(yè)高點(diǎn)1025億美元增長(zhǎng)14.7%,并在2023年增至 1208 億美元。
在這樣的背景下,國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商也受到了行業(yè)紅利,上半年國(guó)產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商在設(shè)備中標(biāo)、企業(yè)營(yíng)收等方面均迎來(lái)良好的增長(zhǎng)。
國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備中標(biāo)情況
半導(dǎo)體設(shè)備的增長(zhǎng)與晶圓廠的擴(kuò)張息息相關(guān),晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)的資本支出中有70%-80%是用于購(gòu)買半導(dǎo)體設(shè)備。從去年開始,缺芯引發(fā)了國(guó)內(nèi)晶圓廠積極擴(kuò)產(chǎn),例如,上海積塔半導(dǎo)體已披露計(jì)劃斥資超過(guò)260億元人民幣在上海臨港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)擴(kuò)建 12 英寸晶圓廠產(chǎn)能;華虹半導(dǎo)體籌集180億元人民幣,用于擴(kuò)大其無(wú)錫 12 英寸晶圓廠的產(chǎn)能;中芯國(guó)際在北京、深圳和上海的三個(gè)新的12英寸晶圓廠的建設(shè)進(jìn)度保持正常等。這些都加速了對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備的需求。
因此,2022年上半年,國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備招標(biāo)采購(gòu)量持續(xù)增長(zhǎng)。據(jù)德邦證券統(tǒng)計(jì),今年1~6月國(guó)內(nèi)主流晶圓廠合計(jì)開標(biāo) 548 臺(tái)設(shè)備,源自中國(guó)大陸廠家制造的設(shè)備共計(jì) 189 臺(tái),占比達(dá) 34.5%。這 548 臺(tái)開標(biāo)的設(shè)備主要來(lái)自華虹無(wú)錫(291 臺(tái))、上海積塔(210 臺(tái))、時(shí)代電氣(16 臺(tái))、福建晉華(23 臺(tái))、華力集成(6 臺(tái))、華力微電子(2 臺(tái))。在這些招標(biāo)的晶圓廠中,國(guó)產(chǎn)設(shè)備中標(biāo)數(shù)較多的晶圓廠為上海積塔(126 臺(tái))、華虹無(wú)錫(45 臺(tái))、時(shí)代電氣(8 臺(tái))、福建晉華(9 臺(tái))。其中上海積塔國(guó)產(chǎn)率最高,達(dá)到60%。
半導(dǎo)體設(shè)備主要是指應(yīng)用于集成電路制造和封測(cè)環(huán)節(jié)的設(shè)備,因此又可細(xì)分為晶圓制造設(shè)備和封裝、測(cè)試設(shè)備,其中制造設(shè)備的價(jià)值占比高達(dá)86%,是最核心的組成部分。
技術(shù)壁壘、市場(chǎng)壁壘和客戶認(rèn)知度壁壘,三大難題促使半導(dǎo)體設(shè)備逐步走向壟斷競(jìng)爭(zhēng)格局,且市場(chǎng)份額在過(guò)去幾年加速向頭部企業(yè)集中。
VLSI Research的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2021年,行業(yè)CR5大約為84%,相比2019年的65%大幅提升了近20個(gè)百分點(diǎn)。
細(xì)分來(lái)看,半導(dǎo)體制造設(shè)備主要包括薄膜沉積設(shè)備、刻蝕設(shè)備、光刻機(jī)、清洗設(shè)備、CMP、離子注入設(shè)備、熱處理設(shè)備、涂膠顯影等。其中薄膜沉積、刻蝕和光刻環(huán)節(jié)的價(jià)值量占比最高,分別達(dá)到了27%、22%和20%。
比如,薄膜沉積設(shè)備主要包括CVD、PVD、ALD三種,而這基本已經(jīng)被AMAT(美國(guó)應(yīng)用材料)、Lam Research(拉姆研究)以TEL(東京電子)三家壟斷。CVD領(lǐng)域,三者市占率合計(jì)達(dá)到約70%;PVD設(shè)備市場(chǎng),應(yīng)用材料一家就占到了85%;ALD設(shè)備市場(chǎng),應(yīng)用材料和東京電子的市場(chǎng)占有率為60%。
刻蝕設(shè)備還是上述三家巨頭的天下。根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù),2020年,拉姆研究、應(yīng)用材料、東京電子在全球刻蝕設(shè)備市場(chǎng)中的占比分別為47%、27%和17%。
光刻機(jī)更不必多說(shuō),幾乎全部出自阿斯麥、尼康和佳能三家企業(yè),其中阿斯麥獨(dú)享高端光刻機(jī)市場(chǎng),在EUV領(lǐng)域根本沒(méi)有對(duì)手。
CMP設(shè)備領(lǐng)域,應(yīng)用材料和日本荏原霸占了全球超90%的市場(chǎng)。
更讓人絕望地是,美、日等國(guó)在近幾年不斷推動(dòng)建立一個(gè)排他性的“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”,試圖在行業(yè)先天壁壘的基礎(chǔ)上再增加人為障礙。
領(lǐng)跑者的圈子文化強(qiáng)化了供應(yīng)鏈的馬太效應(yīng),加上專利封鎖,后來(lái)者一步落后,步步跟不上。在客戶粘性極高、認(rèn)證壁壘極高的半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域,這一問(wèn)題被無(wú)限放大。
但是,即便在如此困難的局面下,中國(guó)企業(yè)依然表現(xiàn)出了極強(qiáng)的韌性。
【國(guó)產(chǎn)替代,逆勢(shì)反攻】
今年4月,在新一輪的大陸半導(dǎo)體設(shè)備招標(biāo)中,國(guó)內(nèi)企業(yè)中標(biāo)了67臺(tái),國(guó)產(chǎn)化率高達(dá)62%。從年度數(shù)據(jù)來(lái)看,去年半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率27.4%,相比2020年的16.8%已有顯著提升。
這意味著,歷時(shí)多年的國(guó)產(chǎn)替代,已經(jīng)進(jìn)入集中兌現(xiàn)期。
特朗普上臺(tái)以前,國(guó)內(nèi)主流觀念還是“造不如買”,本土晶圓廠基本也都傾向于采購(gòu)海外頭部企業(yè)的成熟設(shè)備,這樣可以盡可能地減少認(rèn)證周期和成本,進(jìn)而能在一輪半導(dǎo)體景氣周期中快速完成產(chǎn)線建設(shè)。
但半導(dǎo)體設(shè)備并不能獨(dú)立發(fā)展,需要晶圓廠協(xié)同開發(fā),由于缺少驗(yàn)證和導(dǎo)入機(jī)會(huì),大陸半導(dǎo)體設(shè)備公司在很長(zhǎng)一段時(shí)間里止步不前。
中美貿(mào)易摩擦是一個(gè)重要轉(zhuǎn)折,以中芯國(guó)際為代表的國(guó)內(nèi)晶圓廠在設(shè)備、原材料領(lǐng)域所面臨的斷供風(fēng)險(xiǎn)越來(lái)越大,迫使相關(guān)公司開始扶持本土供應(yīng)商,大面積國(guó)產(chǎn)替代正式起步。