摘" 要：半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展不僅關(guān)系到國防安全和社會經(jīng)濟發(fā)展，更是賦能各個行業(yè)的基石。它屬于資金、知識密集型行業(yè)，涉及學(xué)科門類多，工藝復(fù)雜，投資周期長，產(chǎn)業(yè)鏈長，這些都是造成其發(fā)展很難一蹴而就的重要因素。當(dāng)前，國際上一些主要發(fā)達(dá)國家聯(lián)合起來，為達(dá)到一定的政治目的，利用其行業(yè)先發(fā)優(yōu)勢，營造逆全球化格局。迫使人們更加重視整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。該文簡述半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游概況，最終著筆于半導(dǎo)體制造工藝的主要應(yīng)用設(shè)備及國內(nèi)外相關(guān)制造廠商的分布格局。在分析逆全球化對國產(chǎn)設(shè)備發(fā)展影響的基礎(chǔ)上，提出一些破局思考，以期對改變現(xiàn)狀有所裨益。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體；制造裝備；產(chǎn)業(yè)狀況；集成電路；制造工藝

中圖分類號：TN304.24""""" 文獻標(biāo)志碼：A""""""""" 文章編號：2095-2945（2025）04-0173-04

Abstract： The development of the semiconductor industry is not only related to national defense security and social and economic development， but also the cornerstone of empowering various industries. It is a capital-and knowledge-intensive industry， involving many disciplines， complex processes， long investment cycles， and long industrial chains. These are all important factors that make its development difficult to achieve overnight. At present， some major developed countries in the world have grouped together to achieve certain political goals and use their industry first-mover advantages to create a counter-globalization pattern， thus forcing us to pay more attention to the development of the entire semiconductor industry. The article briefly outlines the development history of the semiconductor industry， combines the upstream and downstream profiles of the industrial chain， and finally focuses on the main application equipment of the semiconductor manufacturing process and the distribution pattern of relevant domestic and foreign manufacturers. Based on analyzing the impact of anti-globalization on the development of domestic equipment， some ideas are put forward in order to be beneficial to changing the status quo.

Keywords： semiconductor; manufacturing equipment; industrial status; integrated circuits; manufacturing process

世界上第一臺電子計算機是重達(dá)幾十噸的龐然大物，那么它是怎樣一步步變身為今天隨處可見的便攜式筆記本電腦的呢？其中集成電路功不可沒。近年來，隨著新能源車、物聯(lián)網(wǎng)、智能手機、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，催生出半導(dǎo)體產(chǎn)品的新需求，進一步拓寬其應(yīng)用場景，推動整個行業(yè)的飛速發(fā)展。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是各行各業(yè)實現(xiàn)信息化、智能化的基礎(chǔ)，它賦能傳統(tǒng)行業(yè)，驅(qū)動新興行業(yè)，無論在民用還是軍事上都不可或缺。以致于其發(fā)展水平對整個國家的經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展和國防安全都至關(guān)重要。半導(dǎo)體制造號稱人類發(fā)展至今掌握的最為復(fù)雜的生產(chǎn)技術(shù)，更是高端制造領(lǐng)域的一顆明珠。而材料和設(shè)備作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的上游，是整個產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的關(guān)鍵支撐力量。畢竟，只有高端裝備，輔以先進工藝，才能制造尖端器件。

1" 半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展歷程

半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展始于20世紀(jì)50年代的美國，最初主要源于軍事工業(yè)的需求。杰克·基爾比和羅伯特·諾伊斯是集成電路（Integrated Circuit，IC）的共同發(fā)明者，他們也因此被授予“美國國家科學(xué)獎?wù)隆?。集成電路是以半?dǎo)體晶片為介質(zhì)基底，在其上搭建所需微型電路的結(jié)構(gòu)，具有體積小、能耗低和可靠性高等諸多優(yōu)點。此技術(shù)在硅谷這一高科技公司云集之地，得到迅速發(fā)展，形成包括投資、設(shè)計、制造、服務(wù)在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)集群。使得美國在這一時期同時具備先發(fā)和領(lǐng)先優(yōu)勢。

其后，日本從承接美國的落后技術(shù)和設(shè)備開始，逐步實現(xiàn)仿造。到20世紀(jì)80年代，已經(jīng)主導(dǎo)國內(nèi)市場并逐漸能與美國在國際市場爭奪份額。

而韓國從初期的封裝、代工，進而集體瞄準(zhǔn)存儲器這一方向，到20世紀(jì)90年代已成長為僅次于美國、日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)強國。

摩爾定律基本描繪了集成電路的發(fā)展進程，其大意是指芯片上集成的電路數(shù)量每隔18個月就會提高一倍。此定律自從摩爾1965年提出后，較為準(zhǔn)確地反映了其后幾十年集成電路行業(yè)的發(fā)展節(jié)奏。不過硅的工藝發(fā)展已趨近于其物理瓶頸，隨著摩爾定律趨近極限，半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)進步放緩，未來3～5年將為國內(nèi)廠商實現(xiàn)國產(chǎn)替代的重大機遇。

2" 半導(dǎo)體工藝及設(shè)備

半導(dǎo)體制造是一門非常精確的科學(xué)，芯片生產(chǎn)商需要尖端、可靠的設(shè)備和工具。由于設(shè)備的技術(shù)和工藝極為復(fù)雜，因此通常只有少數(shù)專業(yè)的供應(yīng)商能夠?qū)崿F(xiàn)。技術(shù)護城河給了半導(dǎo)體設(shè)備和材料供應(yīng)商很大的自主權(quán)，有時甚至可以挑選客戶而形成對被排斥者的制裁手段。集成電路是半導(dǎo)體產(chǎn)品最主要的組成部分，占其80%以上的市場份額，遠(yuǎn)超分立器件、光電子器件和傳感器等模塊。如圖1所示，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈主要由支撐端、制造端和應(yīng)用端組成，其中支撐端包括EDA、IP、材料、設(shè)備，制造端分為芯片設(shè)計、芯片制造、芯片封測3個部分，而應(yīng)用端則包括各類終端應(yīng)用等。其毛利率也基本隨前后工藝布局，呈下降趨勢。

自動化設(shè)計軟件EDA和IP（Intellectual Property）是芯片設(shè)計的重要基礎(chǔ)。EDA領(lǐng)域目前的市場基本被Synopsys、Cadence、Simens EDA（原Mentor）這3家公司壟斷，該軟件毛利率極高。而芯片設(shè)計環(huán)節(jié)是知識密集型行業(yè)，輕資產(chǎn)，因此毛利率也很高。隨著芯片功能的不斷擴展，集成度也越來越高，出現(xiàn)了很多成熟的設(shè)計模塊即IP模塊，ARM公司是該領(lǐng)域的絕對龍頭。

而半導(dǎo)體材料和設(shè)備是實現(xiàn)芯片制造、封測的前提。半導(dǎo)體材料主要有硅片、光刻膠/掩膜版（用于制造過程中顯影、刻蝕等工藝）、特種電子氣體（用于刻蝕、薄膜、沉積等工藝）、拋光材料、濕電子化學(xué)品和濺射靶材等。半導(dǎo)體材料受技術(shù)壁壘的影響，目前美國、日本企業(yè)占主導(dǎo)地位。半導(dǎo)體設(shè)備主要包括光刻機、薄膜沉積設(shè)備、刻蝕設(shè)備、量檢測設(shè)備、清洗設(shè)備、涂膠顯影設(shè)備、CMP（Chemical Mechanical Polishing）設(shè)備和離子注入設(shè)備等。從細(xì)分產(chǎn)品來看，光刻機、刻蝕機和薄膜沉積設(shè)備市場規(guī)模最大，占比均不低于20%。此環(huán)節(jié)門檻極高，前期投入巨大，研發(fā)難度大，周期長，利潤中等，關(guān)鍵設(shè)備是由少數(shù)國際巨頭把控。而芯片封裝環(huán)節(jié)，門檻相對較低，國內(nèi)市場競爭相對充分，利潤率也相對較低。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)終端應(yīng)用市場包括汽車、計算機、醫(yī)療、通信和軍工等多領(lǐng)域，目前由計算機和通信設(shè)備占主導(dǎo)，共占約70%的市場份額[1]。

2.1" 設(shè)備現(xiàn)狀

2.1.1" 光刻機

光刻機是芯片制造環(huán)節(jié)的核心設(shè)備，是體現(xiàn)極高技術(shù)和工藝水準(zhǔn)的系統(tǒng)性設(shè)備，是半導(dǎo)體制造的關(guān)鍵一步。其主要工作原理是利用光源（如紫外光、極紫外光等）照射到經(jīng)過特殊處理的光刻膠覆蓋的硅片上，通過光刻膠對光的感光特性，實現(xiàn)對硅片表面精細(xì)圖案的刻畫。

高端光刻機技術(shù)壁壘極高，被荷蘭ASML公司壟斷。ASML對 EUV（Extreme UltraViolet）光刻這一關(guān)鍵技術(shù)具有壟斷地位。ASML、Nikon和Canon 3家公司2022年占據(jù)了光刻機市場（包含F(xiàn)PD光刻機）的98%，ASML 的設(shè)備和技術(shù)占絕對領(lǐng)先地位，占據(jù)全球市場 82.1%，90 nm以下節(jié)點高端光刻機（如ArF、ArFi、EUV光刻3種高端機型）95%以上屬ASML設(shè)備，Nikon占比不到5%[2]。

2.1.2" 薄膜沉積設(shè)備

薄膜沉積設(shè)備是前道工藝設(shè)備中的重要組成部分，用于在晶圓表面沉積各種薄膜材料，如金屬、氧化物等，以實現(xiàn)均勻、穩(wěn)定的薄膜沉積，是構(gòu)建芯片不同層次的關(guān)鍵步驟，以實現(xiàn)電路的功能和互連。薄膜沉積設(shè)備按照工藝原理的不同可分為物理氣相沉積（PVD）設(shè)備、化學(xué)氣相沉積（CVD）設(shè)備和原子層沉積（ALD）設(shè)備。因具有較好的孔隙填充和膜厚控制能力，在薄膜沉積設(shè)備中化學(xué)氣相沉積設(shè)備應(yīng)用最多。隨著工藝的不斷升級更新，半導(dǎo)體制造過程中的薄膜沉積工序也越來越多，ALD設(shè)備用量有所增加。

物理氣相沉積設(shè)備中應(yīng)用材料占有絕對的市場份額。應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體和東京電子是化學(xué)氣相沉積設(shè)備市場的前三強；原子層沉積設(shè)備中，東京電子和ASMI是行業(yè)龍頭。

2.1.3" 刻蝕設(shè)備

刻蝕設(shè)備是用于去除芯片表面不需要的材料，以形成所需的結(jié)構(gòu)和圖案?？涛g工藝主要分為使用氣體或等離子體的干法刻蝕和使用特定的化學(xué)溶液進行化學(xué)反應(yīng)來去除氧化膜的濕法刻蝕，其中干法刻蝕是目前的主流技術(shù)。國內(nèi)設(shè)備廠商中微半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司的刻蝕設(shè)備已逐步趕上國外先進廠家的步伐，逐步縮小差距，取得領(lǐng)先地位。

2.1.4" 量檢測設(shè)備

半導(dǎo)體量檢測設(shè)備既包括前道工藝的物理性能檢測，又包括后道工藝的電性能檢測。前道工藝中既包括膜厚、折射率、膜應(yīng)力等參數(shù)測量的量測設(shè)備，又涉及各類表面缺陷檢測的檢測設(shè)備。后道測試設(shè)備用于晶圓加工前的設(shè)計驗證環(huán)節(jié)和晶圓加工后的封測環(huán)節(jié)，主要通過測試機和分選機或探針臺配合使用進行電性能的檢測。在半導(dǎo)體制造過程中，幾乎每一步主要工藝完成后都需要使用半導(dǎo)體量檢測設(shè)備進行及時檢測，以確保質(zhì)量可控。所以，量檢測環(huán)節(jié)對保障產(chǎn)品良率和降低制造成本都很重要。

KLA在前道量檢測設(shè)備領(lǐng)域一家獨大。細(xì)分領(lǐng)域，膜厚檢測設(shè)備主要供應(yīng)商為KLA公司、Nova Ltd.，光學(xué)關(guān)鍵尺寸（OCD）測量設(shè)備主要供應(yīng)商為KLA、Nano，套刻誤差測量設(shè)備主要供應(yīng)商為KLA、ASML，形貌測量、掩模板檢測、有無圖形缺陷檢測等環(huán)節(jié)均以KLA為主。長期以來全球IC高端測試機領(lǐng)域主要由美國TERADYNE、日本ADVANTEST 兩家國際巨頭企業(yè)壟斷，合計占據(jù)全球市場80%以上的份額[3]。東京精密在探針臺細(xì)分市場份額占比較高，而愛德萬、科磊和愛普生占有分選機的主要市場份額。

國內(nèi)主要廠商中，深圳中科飛測科技股份有限公司主要優(yōu)勢在前道檢測設(shè)備，用于檢測晶圓表面或電路結(jié)構(gòu)中是否出現(xiàn)異質(zhì)情況，如顆粒污染、表面劃傷、開短路等對芯片工藝性能具有不良影響的特征性結(jié)構(gòu)缺陷，以及出廠、入廠晶圓質(zhì)量控制。上海精測半導(dǎo)體技術(shù)有限公司的優(yōu)勢則是在前道量測設(shè)備，以橢偏技術(shù)為核心開發(fā)膜厚測量和光學(xué)關(guān)鍵尺寸測量，以及電子光學(xué)系統(tǒng)量測、應(yīng)力形貌測量等產(chǎn)品。睿勵科學(xué)儀器（上海）有限公司主要為光學(xué)膜厚測量設(shè)備和光學(xué)缺陷檢測設(shè)備。國內(nèi)厚道測試機北京華峰測控技術(shù)股份有限公司和杭州長川科技股份有限公司占有一定的市場份額，不過國產(chǎn)測試機仍有較大的市場發(fā)展空間。

2.1.5" 涂膠顯影設(shè)備

涂膠顯影設(shè)備用于在晶圓表面光刻膠的涂覆，要求做到薄且均勻，并實現(xiàn)光刻膠進行顯影，以形成所需的高質(zhì)量微電路圖案，通常包括涂覆機和顯影機。涂覆機的主要功能是在硅片表面均勻地涂覆一層光刻膠。而顯影機用于在涂覆的光刻膠上形成圖案。在光刻機將掩模上的圖案曝光到硅片表面后，硅片需要使用顯影機進行顯影處理形成圖案。涂膠顯影設(shè)備的性能和操作直接影響到光刻圖案的質(zhì)量、尺寸的控制，其效率也最終會影響產(chǎn)量。

東京電子（TEL）在涂覆顯影設(shè)備市場基本處于壟斷地位。國產(chǎn)廠商沈陽芯源電子設(shè)備股份有限公司憑借多年技術(shù)積累，目前已獲得應(yīng)用及多個大客戶訂單。

2.1.6" 清洗設(shè)備

晶圓幾乎在每次主要的工藝處理過程中都會受到污染，所以在進入下道工序前要及時進行清洗。清洗機則是用于清洗晶圓表面的雜質(zhì)和污染物，保證芯片制造過程中的質(zhì)量和穩(wěn)定性的設(shè)備。清洗機按工藝一般分為濕法和干法2種，目前主要以濕法清洗為主。

全球清洗設(shè)備市場集中度較高，DNS、TEL、SEMES、LAM等幾大公司占有絕對的市場份額。目前，盛美半導(dǎo)體設(shè)備（上海）股份有限公司和北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司一定程度上打破了進口壟斷，芯源微和至純科技等國產(chǎn)廠商也已獲得一定的市場反響。

2.1.7" CMP設(shè)備

CMP設(shè)備是去除晶圓表面多余材料，實現(xiàn)全局納米級平坦化的重要設(shè)備。由于目前集成電路元件普遍采用多層立體布線，每一層都需要多道工藝不斷循環(huán)使用，其中CMP設(shè)備的參與就是不可或缺的。

全球CMP設(shè)備基本被應(yīng)用材料和荏原機械壟斷。目前國內(nèi)廠商華海清科股份有限公司的CMP設(shè)備已廣泛應(yīng)用于業(yè)內(nèi)集成電路生產(chǎn)線，逐步占據(jù)國產(chǎn)CMP設(shè)備市場。

2.1.8nbsp; 離子注入設(shè)備

離子注入設(shè)備通過加速和控制離子束，將摻雜物質(zhì)（如硼、磷等）注入到芯片表面，以改變芯片材料的電性能。這樣可以形成不同的電阻和導(dǎo)電層滿足芯片的功能需求。

離子注入設(shè)備目前也是AMAT、Axcelis、AIBT等少數(shù)廠商壟斷局面。國內(nèi)企業(yè)中，凱世通和中電科電子裝備集團有限公司也逐步具備集成電路離子注入機的研發(fā)和生產(chǎn)能力。

2.2" 國產(chǎn)化進程

2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商TOP10中，美國和日本各占4席，其中美國設(shè)備廠商應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體、科磊和泰瑞達(dá)的市場規(guī)模占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場41.3%，日本設(shè)備廠商東京電子、 愛德萬、SCREEN 和Hitachi High Technologies公司的市場規(guī)模占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場19.4%。作為全球光刻機龍頭的荷蘭著名半導(dǎo)體設(shè)備廠商ASML，憑借其在光刻機設(shè)備市場的霸主地位，則獨占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場16.7%[4]。

近年，國產(chǎn)設(shè)備替代加速，已基本可以覆蓋到半導(dǎo)體制造的大部分工藝及成熟制程的使用場景，尤其是在刻蝕、清洗、薄膜沉積等設(shè)備方面。在2020年全球前十大封測企業(yè)中，封測企業(yè)長電科技、通富微電和華天科技均榜上有名，行業(yè)規(guī)模優(yōu)勢明顯。當(dāng)前相比較而言，光刻機、離子注入機、涂膠顯影設(shè)備及前道量檢測設(shè)備國產(chǎn)化率相對較低。

3" 逆全球化對行業(yè)發(fā)展影響

近幾年國際形勢惡化加劇，美國對華出口管制變本加厲，從2022年8月的《芯片與科學(xué)法案》，到10月美國商務(wù)部工業(yè)安全局發(fā)布半導(dǎo)體出口管制新規(guī)，不斷擴大管制范圍。以美國為操手的逆全球化浪潮，讓產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平尚有差距，產(chǎn)業(yè)鏈尚不完善的國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)猝不及防。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)當(dāng)前的被動局面主要成因：①過去幾十年，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直按照摩爾定律的節(jié)奏推進，更新迭代迅速。但由于其更新迭代迅速，造成一步慢步步慢，經(jīng)年累月，造成差距巨大；②受美國為首的國際聯(lián)盟對高端設(shè)備封鎖的影響，關(guān)鍵技術(shù)受制于人；③高端人才稀缺，產(chǎn)業(yè)人員流動性大，坐不住冷板凳，不利于技術(shù)的積累，推陳出新；④半導(dǎo)體行業(yè)自身具有投機金額大，回報周期長，投資風(fēng)險高的特點，不容易一蹴而就地實現(xiàn)彎道超車。

不過，美國的舉措也存在有利的方面。正因為高端設(shè)備的禁入，給國產(chǎn)替代提供可乘之機。相比國際巨頭，國內(nèi)設(shè)備廠商技術(shù)水平相對較低，可靠性也不占優(yōu)勢，尚不具備可以和國際廠商同臺競技的能力。在高端設(shè)備禁入后，國內(nèi)制造企業(yè)沒有更多的選擇，只能給國內(nèi)廠商提供更多的試錯成長機會，互相協(xié)同合作，共同成長。變相促進了整個產(chǎn)業(yè)設(shè)備的技術(shù)進步。

4" 半導(dǎo)體行業(yè)破局思考

到目前為止，世界上還沒有一個國家可以獨立運行半導(dǎo)體的整個產(chǎn)業(yè)鏈。所以，我們更要發(fā)揮體制的優(yōu)越性。4.1" 堅定國家意志

整合產(chǎn)業(yè)資源，完善產(chǎn)業(yè)政策，鼓勵企業(yè)合作，鼓勵資本進入，培養(yǎng)、吸引人才，凝心聚力，穿越長線周期，突破技術(shù)封鎖。國家的支持并不是中國獨創(chuàng)，自史以來還沒有哪一國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以脫離國家的扶持。美國也不例外。1958年，美國政府建立了世界上第一個政府支持的風(fēng)險投資引導(dǎo)基金SBIC，開創(chuàng)了政府支持產(chǎn)業(yè)風(fēng)險投資引導(dǎo)基金的先例，在投資基金的推動下，美國包含半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)均得到了長遠(yuǎn)發(fā)展[5]。當(dāng)前國內(nèi)注冊資本高達(dá)3 440億元的國產(chǎn)集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金三期已于2024年5月正式成立，將會是加速國產(chǎn)替代的新助力。

4.2" 引入新進技術(shù)

本土化外資企業(yè)外資技術(shù)，或者創(chuàng)辦內(nèi)資主導(dǎo)外資技術(shù)的合資企業(yè)（不限于國內(nèi)），加強國際合作，補齊產(chǎn)業(yè)短板。

4.3" 重視領(lǐng)軍人才

有資金投入，有政府支持的前提下，人才就顯得格外重要。

4.4" 高水平的對外開放

讓集成電路產(chǎn)業(yè)的企業(yè)、技術(shù)和設(shè)備在國內(nèi)得到驗證后，可以順利走出去。市場不僅可以驗證技術(shù)，同時也可以從中獲得資金反哺技術(shù)。

4.5" 長遠(yuǎn)的產(chǎn)業(yè)布局

深化人才培養(yǎng)和基礎(chǔ)研究，克服急功近利和形式主義。鼓勵高校、研究機構(gòu)、重點實驗室和企業(yè)有效對接，把好的資源用在刀刃上。

5" 結(jié)束語

總之，逆全球化的大趨勢下，國產(chǎn)替代成為必由之路。由于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點，注定了這條路會任重道遠(yuǎn)。我們既要肯定當(dāng)前已經(jīng)取得的成績，又要看到與國際巨頭之間的差距還很大。既不能好大喜功，又不要妄自菲薄，既要注重發(fā)力當(dāng)下，又要考慮長遠(yuǎn)規(guī)劃。發(fā)揮體制優(yōu)勢、基礎(chǔ)人才優(yōu)勢，群策群力，盡快補齊半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)短板，健全整個產(chǎn)業(yè)鏈，為整個電子信息工業(yè)奠定堅實基礎(chǔ)。

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