半导体设备
【市场规模】
2018年国内半导体设备市场规模达到131.1亿美元，但国产半导体设备销售额仅约109亿元，自给率约为12%，排除LED、面板、光伏等设备销售额，国内集成电路设备国产自给率仅有5%左右，在全球市场仅占约1～2%份额，国内需求与国内供给的巨大缺口昭示着国产替代的巨大空间。
【行业格局】
目前全球半导体设备行业高度集中，行业前三家公司AMAT、ASML、LamResearch占据约50%的市场份额，前五家AMAT、ASML、LamResearch、TEL、KLA占据约70%的市场份额；半导体设备具有技术壁垒高、资金投入大的特点，因此寡头化严重，头部企业凭借自身的技术积累以及客户先发优势，在市场中占据份额越来越大，行业集中度不断提升。
【政策】
半导体行业产业链中上游为我国薄弱环节，其中上游半导体设备和中游制造对美依存度高，核心领域国产芯片占有率多数为0%；中游封测和下游终端市场领域对美依存度小，受影响相对较小。
对标美日韩等国家，半导体行业的发展离不政府政策、资金方面的支持；“十二五”期间，我国政府开始大力支持IC产业发展，先后**了《国家IC产业发展推进纲要》和“国家重大科技专项”等政策，明确显示了政策扶持半导体产业的决心。2014年9月，国家IC产业基金正式成立，以直接入股方式，对半导体企业给予财政支持或协助并购国际大厂。目前我国半导体产业自给率只有不到15%，《我国制造2025》的目标是2020年自给率达到40%，2050年达到50%。
截至2018年5月，一期大基金已累计投资70个项目，承诺出资1200亿元，实际出资1387亿元；已实施项目覆盖设计、制造、封装测试、设备、材料、生态建设各环节；一期大基金主要投向芯片制造环节，占全部承诺投资额的67%，目前已经支持了中芯国际、上海华虹、长江存储等；在设计领域，大基金主要在CPU、FPGA等高端芯片领域展开投资，占承诺投资额的17%；在封装测试产业方面，大基金重点支持长电科技、华天科技、通富微电等项目，占承诺投资额的10%；相比之下，大基金一期在装备和材料环节的投资规模和力度要小很多，主要在光刻、刻蚀、离子注入等核心设备；大基金二期募集资金规模2000亿左右，预计会加强在设备材料领域的投资。
【半导体设备】
半导体行业制造工艺复杂，硅片制造、晶圆加工、封装测试，每个阶段都包含多道工艺，工艺复杂、精度要求高，整个过程要循环数十次，用到多种设备，在集成电路生产线投资中设备的投资占到总资本支出的80%左右。
半导体制造主要分为三大阶段：硅片制备—晶圆制造—晶圆封测，首先第一阶段硅片制备，开采半导体材料并根据半导体标准进行提纯制成晶圆薄片；第二阶段晶圆制造，在晶圆表面形成器件或集成电路；第三阶段晶圆封测，晶圆制造完成后晶圆上的芯片已经完成，但是仍旧保持晶圆形式并未经测试，因此每个芯片都需要晶圆电测来检测是否符合客户要求；每个阶段都对应大量专用设备，设备技术壁垒极高。
一、硅片制备
目前集成电路技术早已经迈进线宽工艺小于0.1微米的纳米电子时代，对硅单晶抛光片的表面加工质量要求愈来越高。目前硅片制备主要步骤可以概括为拉晶—切片—磨片—倒角—刻蚀—抛光—清洗—晶圆测试；硅片制备设备主要依赖进口，只有部分环节设备实现了国产化。
晶体生长：
半导体晶圆是从大块硅锭切割后的结果，而硅锭是从大块具有多晶结构和未掺杂特征材料生长得来，把多晶块转变成一个大单晶，给予正确的定向和适量的N型或P型掺杂，这就是晶体生长；晶体生长主要通过三种方法：直拉法、液体掩盖直拉法和区熔法，采用直拉法的硅单晶约占85%。
无论是直拉法还是区熔法使用的设备均为单晶炉，单晶炉由炉体、热场、磁场、控制装置等部件组成，其中控制炉内温度的热场和控制晶体生长形状的磁场是决定单晶炉生产能力的关键。单晶炉投资占硅片制备设备的投资25%左右，与国国内市场约40.5亿元。单晶炉主要是以进口设备为主，国外供应商主要有德国CGS、美国KAYEX、日本Ferrotec等公司，国内企业有晶盛机电、南京京能等。
切片：
晶体生长之后进入晶圆准备环节，第一步是硅切片加工，市场规模约8亿元；切片工序主要应用的设备包括切割机、滚圆机、截断机等；由于精度要求目前设备主要以进口为主，国外厂商主要有日本的东京精密、瑞士HCT等，国内企业有晶盛机电、中电科45所。
刻蚀机（硅片制备环境）：
硅刻蚀是一种化学腐蚀工艺，包括酸腐蚀和碱腐蚀；硅晶片在经过切片、研磨等机械加工后，表面因机械加工应力而形成有一定深度的机械应力损伤层，而且硅片表面有金属离子等杂质污染，通常采用化学腐蚀工艺来消除这些影响。刻蚀设备占硅片设备投资10%左右，预计国内市场规模约16亿元，国外产生包括美国SEMITOOL、德国RENA等，国内企业有北方华创、中微半导体等。
抛光：
抛光目的在于去除前序切片、研磨等残留的微**及表面应力损伤层和去除表面的各种金属离子等杂质污染，以求获得硅片表面局部平整、表面粗糙度极低的洁净、光亮，满足制备各种微电子器件对硅片的技术要求。CMP抛光设备占硅片制备设备投资约25%，预计国内市场约40亿元，目前仍以进口为主，国外厂商包括美国Revasum、日本SpeedBfam、荷兰ASML等，国内企业有晶盛机电。
清洗设备：
硅片经过不同工序加工后，表面已经受到严重污染，硅片清洁的目的在于清除表面的微粒、金属离子及有机物沾污等。清洗设备约占硅片设备投资的10%，预计国内市场规模约16亿元，目前国内已经开始进口替代，但高端市场仍被国外垄断；国外厂商有LamResearch、东晶电子、DNS，国内企业有北方华创、盛美半导体、至纯科技。
晶圆检测：
晶圆检测主要是对表面**检测，硅单晶、抛光片的电学、物理和化学等性质以及加工精度将直接影响集成电路制备的特性和成品率，为了满足对硅单晶、抛光片的高要求，必须采用先进的测试方法，对硅单晶的晶向、**、电阻率等技术参数有效测试，对抛光片表面**、颗粒污染和沾污进行检测。检测设备包括厚度仪、颗粒检测仪、硅片分选仪等，检测设备占硅片制备设备投资的15%左右，预计国内市场规模24亿元左右；目前国产设备涉足较少，主要以进口设备为主，包括日本Advantest、美国MTI等公司，国内企业有长川科技、华峰测控等。
二、晶圆制造
氧化：
氧化目的在于生成二氧化硅薄膜，目前常用的氧化炉有传统管式反应炉和快速热处理设备，预计国内氧化炉市场规模约10亿美元；国外厂商有英国Themco公司，国内厂商有北方华创、青岛旭光、中电科48所等。
光刻：
光刻是半导体制程中的核心工艺，也是技术壁垒最高的工艺之一，光刻机的精度决定了制程的精度，是光刻工艺中最重要的设备；预计国内光刻机市场规模约50亿美元；荷兰ASML公司已经基本垄断高端光刻机市场，是全球光刻机龙头，其光刻机精度可以达到10nm以内；国内上海微电子量产的90nm以上制程的光刻机已应用于国内封装企业，65nm光刻机已研发成功，处于试用阶段。
刻蚀：
刻蚀工艺是通过化学或物理方法有选择性的从硅片表面除去不需要的材料，完成光刻技术定义的电路图形；在半导体制造中，干法刻蚀和湿法刻蚀两种基本刻蚀工艺，干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法，湿法刻蚀一般用在尺寸较大情况下（大于3微米）。刻蚀设备占晶圆制造设备投资12%左右，预计国内市场空间为20亿美元；国外供应商主要有美国应用材料公司、美国泛林等，国内厂商主要有北方华创、中微半导体。
抛光：
CMP抛光是通过化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术，可以使晶圆表面达到全面性的平坦化，以利于后续薄膜沉积，是目前机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术。预计国内CMP设备市场规模约5亿美元，国外供应商有美国应用材料公司、Rtec公司等，国内企业有中电科装备、盛美半导体等。
掺杂（离子注入）：
掺杂的目的在于形成PN结，半导体材料的特性之一就是导电性和导电类型（N型和P型）能够通过在材料中掺入专门的杂质而被产生和控制，通过引入专门的掺杂物，形成使晶体管和二极管工作的PN结；主要有两种方式：采用离子注入或热扩散工艺，在晶圆表面形成结，目前离子注入是主要的掺杂工艺。预计国内离子注入机的市场空间为6亿美元，国外厂商有美国AMAT公司等，国内厂商有中电科电子装备公司。
薄膜沉积工艺（化学气相沉积CVD）：
掺杂的区域和PN结的形成电路中的电子有源原件的核心，但是需要各种其他半导体、绝缘介质和导电层完成器件，并促使这些器件集成为电路，化学气象淀积（CVD）就是将这些层加到晶圆表面，CVD是半导体行业应用最广泛的薄膜沉积工艺；预计国内CVD设备市场空间约34亿美元，国外厂商有美国应用材料公司、泛林半导体等，国内厂商包括北方华创、沈阳拓荆。
薄膜沉积工艺（物理气相沉积PVD）：
PVD沉积主要是一种物理制程而非化学制程，一般使用氩等惰性气体，藉由在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后，可将靶材原子一个个溅击出来，并使被溅击出来的材质沉积在晶圆表面；预计国内PVD设备空间约20亿美元，国外厂商有美国应用材料公司、美国PVD公司、泛林半导体等，国内厂商有北方华创、沈阳拓荆等。
晶圆中测：
在晶圆完成制造之前会有一步晶圆中测，在测试过程中会检测每一个芯片的电性能和电路功能，因此又称为芯片分选或电分选，目的是在送往封装工厂前鉴别出合格的芯片。
晶圆中检测设备包括CDSEM（扫描电镜）、AOI（自动光学检测机）等，国外厂商包括美国应用材料、以色列Camtek公司等，国内厂商包括长川科技、上海睿励科学仪器等。
三、晶圆封测
经过晶圆中测后，进入装配和封装步骤，以便把单个芯片包装在一个保护管壳内；在装配厂，芯片被压焊或抽空形成装配包，利用塑料或陶瓷包装晶粒与引线以形成集成电路；经过晶片切割—焊线—封胶—剪切/成形，完成封装和倒装芯片；最后进行芯片终测，为确保芯片的功能，要对每一个被封装的集成电路进行测试，包括结构检测、光罩检测等，以满足制造商的电学和环境特性参数要求。
测试往往在封装工厂进行，因而封装和测试常常被当作整体的封测行业；封测环节的市场集中度较高，全球前十大的封测企业市场份额约为83%；封测环节是我国最早进入半导体的切入口，也是我国半导体产业链中发展最成熟的环节，属于率先突破的行业；晶圆封测可分为封装工艺与测试工艺，其中测试工艺贯穿于封测整个环节。
封装工艺可分为四级，即芯片级封装（0级封装）、元器件级封装（1级封装）、板卡级组装（2级封装）和整机封装（3级封装），封装设备主要包括晶片减薄机、晶圆划片机、键合封装设备；国外厂商包括日本D**CO、德国OEG等公司，国内企业有北京中电科、大族激光、宇芯封测等公司。
半导体检测分为过程工艺控制检测和后道测试环节，前者主要包括结构检测、光罩检测、**检测、电阻检测、离子浓度检测等前道检测，后者主要包括封装前的中测以及封装后的测试。检测主要包括测试机、分选机、探针机。国外厂商有美国应用材料、日立、泰瑞达等，国内厂商有长川科技、精测电子、华兴源创等。
半导体的封测环节设备投入占设备总投入比例约为15%，预计国内封测设备市场空间约为25亿美元，其中封装和测试比例各占一半左右。
【国内半导体设备企业】
北方华创：综合性半导体设备厂商，国内第一梯队
公司产品线齐全，除光刻机外几乎囊括大部分设备；公司刻蚀机、PVD设备已在全球主要企业得到广泛应用。
中微公司：MOCVD与刻蚀设备双轮发展，产品竞争力较强
公司核心产品包括等离子体刻蚀设备、深硅刻蚀设备、MOCVD设备，目前已广泛应用于国际一线企业。
至纯科技：高纯工艺**供应商，正积极切入清洗设备领域
公司是高纯工艺**龙头，半导体收入占比过半；公司主要业务包括高纯工艺**与高纯工艺设备的设计、加工制造、安装以及配套工程、检测、维护保养等增值服务，主要应用于电子行业的掺杂、光刻、刻蚀和CVD成膜等工艺环节。
长川科技：半导体测试设备龙头
公司是国内为数不多的自主研发、生产IC测试设备的企业，主要为IC封测企业、制造企业、设计企业等提供测试设备；目前公司主要产品包括测试机和分选机，正积极布局数字测试机、探针台等市场。
精测电子：面板检测设备龙头，布局半导体检测+测试设备
公司是国内唯一布局前道量测设备和后道测试设备的综合性检测设备公司，是面板检测设备的龙头，在面板模组检测设备领域市占率近50～60%；近两年来公司不断通过自主构建研发团队及并购引进技术等手段努力实现半导体测试技术突破及产业化。
晶盛机电：国内硅片制备设备龙头
公司是国内领先的晶体生长、加工装备研发制造和蓝宝石材料生产的高新技术企业，公司主营产品为全自动单晶炉、多晶铸锭炉等，应用于太阳能光伏、集成电路、LED等新兴产业；公司产品覆盖晶体生长、切磨抛和监测等各个环节，已逐步从单一设备制造商转型成了立足于“新材料、新装备”的国际领先的设备供应商和高端晶体材料生产商。
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