中美“芯片之爭”越來越激烈。美國泛化國家安全概念，濫用國家力量，以技術封鎖、列實體清單打壓中國企業(yè)、為投資設障等手段，封堵中國高新技術發(fā)展。

中國積極推進半導體的國產(chǎn)化來予以抗衡，但在國產(chǎn)化前進的路上，半導體制造設備已成為難以跨越的高墻。半導體設備企業(yè)正在被卷入激烈的“芯戰(zhàn)”漩渦。

半導體設備一直以來被譽為產(chǎn)業(yè)鏈皇冠上的明珠。這還不夠形象，因為明珠拆掉，皇冠還是皇冠，設備去掉，芯片就出不來了。

芯片制造和芯片封測過程非常復雜，加工工序達到上千道，必須要靠設備才能完成?？梢哉f，沒有設備，芯片就只能停留在設計圖紙上。 半導體設備又可以分為測試設備和晶圓加工設備，在半導體設備市場中，晶圓加工設備是大頭，市場價值占比為81%，測試設備市場價值僅占19%。半導體設備價格高昂，在新建晶圓廠支出中比例中就能達到65%，剩余的百分之35%中，廠房建設占20%，組裝封裝設備占5%，測試設備占7%，其他占3%。

以一條12寸晶圓生產(chǎn)線為例，月產(chǎn)5萬片，至少要投資30-50億美元，需要配套 50臺光刻機，10臺離子注入機，40臺蝕刻機，30臺薄膜沉積設備等，各類設備合計臺數(shù)超過500個。

全球最大半導體設備市場：中國

中國半導體設備市場占據(jù)全球半導體設備市場一半的份額。

據(jù)SEMI全球半導體設備市場統(tǒng)計報告，2020年全球半導體設備銷售額達712億美元，同比增長19%，中國大陸首次成為全球最大的半導體設備市場，銷售額達187.2億美元，同比大增39％，中國臺灣排名第二，銷售額為171.5億美元。 單位：billion.

買得多不代表賣得多。中國雖是全球最大的設備市場，但中國大陸本土企業(yè)半導體設備銷售額不高。 中國電子專業(yè)設備工業(yè)協(xié)會對中國大陸47家主要半導體設備制造商的統(tǒng)計結果顯示，2019年半導體設備銷售收入161.82億元，預計2020年國產(chǎn)半導體設備銷售收入將達到213億元左右，市場占有率將達到20%左右，但由于統(tǒng)計數(shù)據(jù)中包括了100 元左右的太陽能電池片設備和20 億元左右的LED 設備，剩下的90億元才是集成電路設備的銷售額。 而SEMI統(tǒng)計的數(shù)據(jù)項目則是集成電路和分立器件的制造和封裝設備等。 也就是說，國產(chǎn)半導體設備在大陸市場的份額還不足10%，國內(nèi)絕大部分的半導體設備靠進口。

海外寡頭壟斷

半導體設備行業(yè)是一個費錢、技術要求高的行業(yè)。高資本高技術壁壘的行業(yè)屬性使得半導體設備行業(yè)呈現(xiàn)出寡頭壟斷的局面。

據(jù)VLSI Reserch 機構2019年發(fā)布的數(shù)據(jù)，全球近80%的半導體設備市場份額被十大設備生產(chǎn)商瓜分。不得不提的是，這些設備制造廠商幾乎都是來自日美歐韓等地區(qū)，無一家來自中國。

在光刻機領域中，全球光刻機市場幾乎被ASML、Canon和Nikon三家供應商包了。全球最先進的EUV光刻機由ASML公司生產(chǎn)，工藝制程達到了5nm甚至更低的工藝。 國內(nèi)光刻機唯一實現(xiàn)量產(chǎn)的制造商上海微電子，目前與ASML差距巨大，所生產(chǎn)的光刻機，性能最好的工藝也才達到90nm的制程。但最近上海微電子在光刻機上取得了突破性的進步，據(jù)界面新聞報道，上海微電子將在2021-2022年交付第一臺28nm工藝的沉浸式光刻機，一舉從90nm工藝飛躍式跳到了28nm工藝。光刻機實現(xiàn)國產(chǎn)替代未來可期。

刻蝕設備領域常見的身影是海外三家巨頭：泛林半導體、TEL、應用材料。這三家憑借著資本技術的實力，包攬了全球90%刻蝕設備市場份額，泛林半導體一家就占領了全球刻蝕設備50%的市場。 近年來，中國刻蝕設備生產(chǎn)商中微半導體和北方華創(chuàng)等，正在發(fā)力攻克更高階制程的刻蝕工藝。國內(nèi)刻蝕設備領先企業(yè)中微半導體在介質(zhì)刻蝕設備已經(jīng)實現(xiàn)了65-5nm的刻蝕工藝。

TEL和應用材料這兩家設備巨頭，在薄膜沉積設備領域?qū)嵙σ膊蝗菪∮U。 薄膜沉積設備分為ALD、PVD和CVD三個細分領域。在ALD設備市場中，龍頭企業(yè)TEL和ASM分別占據(jù)了31%和29%的全球市場份額；PVD廠商僅應用材料一家就占了85%的比重，稱霸市場，處于絕對龍頭位置。CVD三大廠商中，應用材料全球占比30%左右，泛林半導體占比大約是21%，TEL占比為19%，三家全球占比共計70%。 在國內(nèi)，薄膜沉積設備龍頭北方華創(chuàng)產(chǎn)線覆蓋最全，包括ALE、PVD、CVD三類；而沈陽拓荊則集中精力攻克CVD和ALD。這兩家企業(yè)目前儲備技術達到了8/14nm節(jié)點。

清洗設備市場幾乎被五家巨頭Screen、TEL、Lam Research、SEMES和拉姆研究壟斷，根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示，2018年全球排名前四的企業(yè)合計占據(jù)約98%的市場份額。

相比之下，中國能制造生產(chǎn)清洗設備的企業(yè)市場份額少之又少，主要的廠商有盛美股份、北方華創(chuàng)、芯源微及至純科技，其中盛美股份在國產(chǎn)清洗設備供應商中排名最靠前，在芯片和集成電路制造廠商長江存儲、華虹無錫、上海華力二期項目累計采購的200多臺清洗設備中，盛美股份以20.5%的中標份額超越了LAM、TEL以及北方華創(chuàng)的中標份額。不止是銷售業(yè)績好看，盛美股份清洗設備技術也走在國產(chǎn)清洗設備行業(yè)前列。

國外龍頭企業(yè)壟斷，封裝設備也不例外，國產(chǎn)化程度尚不高。從企業(yè)競爭格局來看，目前全球半導體測試設備產(chǎn)業(yè)主要呈現(xiàn)美商Teradyne、日商Advantest、TEL等國際企業(yè)壟斷的局面。

根據(jù)VLSI數(shù)據(jù)，半導體設備中封裝設備約占7%，從SEMI全球半導體設備市場統(tǒng)計數(shù)據(jù)來計算，估計2020年全球半導體封裝設備銷售額達50億美元左右，而中國大陸半導體封測設備規(guī)模約為13.1億元。

落后的根源

大者恒大，半導體設備全球市場基本被國外龍頭壟斷，國產(chǎn)設備商正在奮起追趕，但是，能不能追趕得上，什么時候追趕得上，這些又成為了國人最關心的問題。想要得到答案，窺得其中的未來，就要知己知彼，才能百戰(zhàn)不殆。 一、資金投入有限，人才短缺

前面說到半導體設備產(chǎn)業(yè)是資本技術密集型。沒有雄厚的研發(fā)資金投入，沒有大量的高技術人才，就難以實現(xiàn)產(chǎn)品的迭代更新。

近年來，國內(nèi)設備企業(yè)雖取得了很大的進步，實現(xiàn)了從0到1的突破，但從整個設備行業(yè)來看，研發(fā)投入的資金還相對較低，研發(fā)投入難以實現(xiàn)規(guī)模效應。隨著摩爾定律的演進，設備研發(fā)投入的資金也要跟上，國外龍頭企業(yè)資本雄厚，優(yōu)勢盡占。

另外，在技術人才上，也存在各種問題?！吨袊呻娐樊a(chǎn)業(yè)人才白皮書（2019—2020年版）》指出，我國集成電路產(chǎn)業(yè)存在的問題：

1、我國領軍和高端人才緊缺，對人才吸引力不足；2、我國人才培養(yǎng)師資和實訓條件支撐不足，產(chǎn)教融合有待增強；3、我國集成電路企業(yè)間挖角現(xiàn)象普遍，導致人才流動頻繁；4、我國對智力資本的重視程度不足，科研人員活力有待激發(fā)。 二、產(chǎn)業(yè)鏈配套不完善

在半導體設備行業(yè)中，企業(yè)制造地分散，出貨量上不足形成規(guī)模效應，對零部件的拉動力度小時間短，整體的產(chǎn)業(yè)配套能力薄弱，設備生產(chǎn)效率難以提高，導致制造成本偏高，難達到廠商預期。高成本低收益又進一步阻礙了產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，形成了閉合的惡性循環(huán)回路。 三、國外技術封鎖，限制出口

以美國為首的歐美日韓聯(lián)盟，為保持其在半導體領先的地位，限制中國在半導體領域的崛起，正在設法阻止中國半導體的發(fā)展，在半導體設備、材料、高端設計和先進工藝等領域設限。

以中芯國際為例，去年美國就將其列入實體清單，限制其購買美國廠商的設備和技術，由于芯片缺貨潮的影響，美國給中芯國際的限制開了一個口，但對用于10nm及以下技術節(jié)點（包括EUV極紫外光刻技術）的產(chǎn)品或技術仍然是嚴格限制。

技術設備材料等限制，嚴重“卡脖子”了。從目前中美形勢來看，這種限制將繼續(xù)存在，對中國半導體發(fā)展影響深遠。 四、上下游產(chǎn)業(yè)鏈的緊密度難破

產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作關系緊密，表現(xiàn)在晶圓制造廠不輕易更換設備廠商。一方面是因為購買的設備很貴，對于嶄露頭角的新技術設備不經(jīng)過認證不會輕易使用，這造成的良率下降和工藝失效帶來的損失遠高于換設備省下來的錢。另一方面是，晶圓廠不僅要承擔晶圓原材料損失的成本，還要面臨著后續(xù)交期耽誤所帶來的高額賠償?shù)葥p失。

因此，國產(chǎn)替代新設備就難以大面積推開，龍頭企業(yè)地位反而得到進一步鞏固。

如何跨越高墻？

半導體設備產(chǎn)業(yè)鏈的問題突出，新晉企業(yè)想要打破龍頭企業(yè)的壟斷格局，有行業(yè)人士提出，要滿足三個基本條件：

1. 首先要實現(xiàn)高難度的技術突破；2. 實現(xiàn)突破的情況下盡力節(jié)省研發(fā)支出；3. 最重要的是獲得晶圓廠客戶的大膽使用和客戶驗證。 但這三個條件還不夠具體。技術的突破也就是人才的突破，2020年以來，中國正加鞭快馬在籌備和建設集成電路相關學院，為半導體產(chǎn)業(yè)源源不斷輸送人才。

例如2020年10月，南京江北新區(qū)聯(lián)合企業(yè)、高校等共同成立了南京集成電路大學，這是國內(nèi)首個“芯片大學”以面向產(chǎn)業(yè)人才為定位，解決當前集成電路人才培養(yǎng)難點，促進地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

今年4月22日，清華大學宣布成立集成電路學院，瞄準集成電路“卡”脖子難題，培養(yǎng)國家急需人才。

兩家學院相繼成立，表明了國家對集成電路行業(yè)的重視和解決半導體中“卡脖子”難題的決心。 筆者認為，研發(fā)開支的節(jié)省難以為半導體設備行業(yè)注入活力。

技術的研發(fā)本身就要大筆大筆的資金投入，想著怎么省錢，不如想著怎么來錢。這里說的來錢是指企業(yè)通過引進投資等方式補足產(chǎn)業(yè)的研發(fā)和規(guī)模的擴大，規(guī)模擴大實現(xiàn)高利潤收入，進而推動企業(yè)高比例的研發(fā)投入。

但是，資本市場是自由和逐利的，在投資高、風險大、收益冒險的半導體設備市場中，要獲得足夠的研發(fā)資金也不容易。

因此，國家大基金的重要程度不言而喻，不僅給企業(yè)一顆定心丸，不會隨便撤資或資本不持續(xù)，也能集中資本力量辦大事，按照規(guī)劃來解決“卡脖子”領域。 最后，就是客戶能否大膽使用和客戶驗證的問題了。部分國內(nèi)龍頭設備廠商已有穩(wěn)定的客戶群體，基本上能實現(xiàn)客戶驗證這個步驟，但一些缺乏忠實用戶的小企業(yè)來說，恐怕是難以獲得客戶的試用，生存空間極小，因此在這條荊棘布滿的路上，上中下游的互相支持顯得格外重要，進一步來說，這對企業(yè)都是雙贏的選擇。

原文標題：擁有全球最大市場 ！中國如何跨越半導體設備“高墻”？

文章出處：【微信公眾號：電子工程世界】歡迎添加關注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責任編輯：haq