中國半導體設備發(fā)展的現(xiàn)狀是怎么樣的

半導體設備位于整個半導體產(chǎn)業(yè)鏈的上游，在新建晶圓廠中半導體設備支出的占比普遍達到 80%。一條晶圓制造新建產(chǎn)線的資本支出占比如下：廠房 20%、晶圓制造設備 65%、組裝封裝設備 5%，測試設備 7%，其他 3%。其中晶圓制造設備在 半導體設備中占比最大，進一步細分晶圓制造設備類型，光刻機占比 30%，刻蝕 20%，PVD15%，CVD10%，量測 10%，離子注入5%，拋光 5%，擴散 5%。

17 年全球半導體設備市場總量約為 566 億美元，同比+37%，2018 年預計在 600 億美元規(guī)模。中國是全球半導體設備的第三大市場，17 年中國半導體設備 82.3 億 元，增速 27%。

1.我國半導體行業(yè)政策歷史演變

1956 年國務院制定的《1956-1967 科學技術發(fā)展遠景規(guī)劃》中，已將半導體技術列為四大科研重點之一，明確提出“在 12 年內(nèi)可以制備和改進各種半導體器材、器件”的目標。同期教育部集中各方資源在北京大學設立半導體專業(yè)，培養(yǎng)了包括王陽元院士、許居衍院士等第一批半導體人才。

半導體產(chǎn)業(yè)鏈復雜、技術難度高、需要資金巨大，且當時國內(nèi)外特定的社會環(huán)境，中國在資金、人才及體制等各方面困難較多，導致中國半導體的發(fā)展舉步 維艱。(圖表 1、2 為半導體產(chǎn)業(yè)鏈圖)

直到 70 年代，中國半導體產(chǎn)業(yè)的小規(guī)模生產(chǎn)才正式啟動。原電子工業(yè)部部長在其 著作《芯路歷程》中回憶這一階段歷史，提到發(fā)展中第一個誤區(qū)“有設備就能生產(chǎn)”， 70 年代從日本、美國引進了大量二手、淘汰設備建立了超過30 條生產(chǎn)線，但引進 后無法解決技術、設計問題，也沒有管理、運營能力，第一批生產(chǎn)線未能發(fā)揮應有 的作用，就淡出了市場。

90 年代，國家再度啟動系列重大工程，為改變半導體行業(yè)發(fā)展困境，最知名的為 908、909 工程，中國半導體人從中獲得較多寶貴的經(jīng)驗教訓，收獲了兩家較為成功的案例，分別為華虹及海思。908 工程在 1990 年啟動，投資20 億元建設國際 領先的 1 微米(1000nm)制程工藝的晶圓制造產(chǎn)線。由于中國彼時整體經(jīng)濟力量還在蓄積，因此經(jīng)費、設備引進、建廠等環(huán)節(jié)仍然阻力較大，直至1998 年產(chǎn)線得以 竣工。此時國際工藝節(jié)點達到0.18 微米，中國生產(chǎn)線剛建成就落后兩代。在 1996 年國家啟動了“909”工程，整體投資約 100 億元，并且做出很多打破審批的特事特 辦，參與其中的公司如今只剩兩家，一個是 909 工程的主體華虹集團，另一個則是 完全自籌 1.355 億元資金的華為設計公司，也就是后來的海思。

2012 年之后，國家領導層逐漸認識到“政策在發(fā)改委、科研在科技部、產(chǎn)業(yè)在工信部、資金歸財政部”的格局，導致半導體行業(yè)政出多門、相互牽制、難以統(tǒng)籌等 現(xiàn)實困難，因此積極調整發(fā)展思路，設立集成電路產(chǎn)業(yè)領導小組、發(fā)布《集成電路產(chǎn)業(yè)推進剛要》、籌建大基金等舉措，進一步自上而下的理順了半導體行業(yè)發(fā)展框架。在產(chǎn)業(yè)領導小組成立之后，各方面的政策、資金及配套資源得以集中，為半導 體行業(yè)的攻堅克難奠定良好的基礎。

近年來國家層面發(fā)布的政策較多，其中最重要目標性政策有：

1、2012 年國務院主導，科技部印發(fā)“02專項”即《極大規(guī)模集成電路制造技術及 成套工藝》項目，也標志著集成電路成為國家級重點優(yōu)先戰(zhàn)略目標?！?2 專項”核 心要點為開展極大規(guī)模集成電路制造裝備、成套工藝和材料技術攻關，掌握制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術，形成自主知識產(chǎn)權；開發(fā)滿足國家重大戰(zhàn)略需求、具有市場競爭力的關鍵產(chǎn)品，批量進入生產(chǎn)線，改變制造裝備、成套工藝和材料依賴進口的局 面。

2、2014 年 6 月國務院頒布《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》。綱要明確提出，到2020 年，集成電路產(chǎn)業(yè)與國際先進水平的差距逐步縮小，全行業(yè)銷售收入年均 增速超過 20%，16/14nm 制造工藝實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，封裝測試技術達到國際領先水平，關鍵裝備和材料進入國際采購體系，基本建成技術先進、安全可靠的集成電路 產(chǎn)業(yè)體系。

3、2015 年發(fā)布國家 10 年戰(zhàn)略計劃《中國制造2025》。計劃提出，2020 年中國芯 片自給率要達到 40%，2025 年要達到 70%。

4、2016 年，國務院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃。規(guī)劃提出， 到2020 年，戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增加值(含半導體產(chǎn)業(yè))占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重達到15%。

2.中國半導體設備現(xiàn)狀

半導體設備具備極高的門檻和壁壘，全球半導體設備主要被日美所壟斷，核心設備如光刻、刻蝕、PVD、CVD、氧化/擴散等設備的 top3 市占率普遍在90%以上。

目前光刻機、刻蝕、鍍膜、量測、清洗、離子注入等核心設備的國產(chǎn)率普遍較低。經(jīng)過多年培育，國產(chǎn)半導體設備已經(jīng)取得較大進展，整體水平達到 28nm，并在 14nm 和7nm 實現(xiàn)了部分設備的突破。

具體來講，28nm 的刻蝕機、薄膜沉積設備、氧化擴散爐、清洗設備和離子注入機 已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)；14nm 的硅/金屬刻蝕機、薄膜沉積設備、單片退火設備和清洗設備已經(jīng)開發(fā)成功。8 英寸的 CMP 設備也已在客戶端進行驗證；7nm 的介質刻蝕機已被中微半導體開發(fā)成功；上海微電子已經(jīng)實現(xiàn) 90nm 光刻機的國產(chǎn)化。在中低端制程，國產(chǎn)化率有望得到顯著提升，先進制程產(chǎn)線為保證產(chǎn)品良率，目前仍將以采購海外設備為主。

光刻機：高精度光刻機被ASML、尼康、佳能三家壟斷，上海微電子是國內(nèi)頂尖的 光刻機制造商，公司封裝光刻機國內(nèi)市占率 80%，全球 40%，光刻機實現(xiàn)90nm 制程，并有望延伸至 65nm 和 45nm，公司承擔多個國家重大科技專項及 02 專項 任務。 刻蝕設備：前三家廠商 LAM、東京電子、應用材料市占率超過 90%，國產(chǎn)刻蝕機 市占率僅 6%，中微半導體是唯一打入臺積電 7nm 制程的中國設備商，北方華創(chuàng)的8 英寸等離子蝕刻機進入中芯國際，封裝環(huán)節(jié)刻蝕機基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，國產(chǎn)化率近90%。

鍍膜設備：分為 PVD 和 CVD，其中 PVD 前三大廠商AMAT、Evatec、Ulvac 占 比96.2%，CVD 三大廠商 AMAT、TEL、LAM 占比 70%，國內(nèi)廠商北方華創(chuàng)實現(xiàn) 28nm PVD 設備的突破，16 年國內(nèi)市占率已經(jīng)有 10%，封裝設備中國產(chǎn) PVD 市 占率接近 70%。CVD 中的 MOCVD 是國產(chǎn)化最晚的領域，目前已有 20%的國產(chǎn)化率。

量測設備：主要包括自動檢測設備（ATE）、分選機、探針臺等。前端檢測前三甲廠商科磊、應材、日立占比 72%，后道測試設備廠商美國泰瑞達、日本愛德萬占 全球份額 64%，分選機廠商科林、愛德萬、愛普生等市占率高達 70%，而探針臺 基本由東京精密、東京電子、SEMES 壟斷。國內(nèi)廠商長川科技測試設備主要在中 低端市場，主要在數(shù)?；旌蠝y試機和功率測試機。

清洗設備：主要設備廠商 SCREEN、東京電子、LAM 合計占比88%，目前國內(nèi)的 盛美半導體的 SAPS 產(chǎn)品已經(jīng)進入一流半導體制造商產(chǎn)線。北方華創(chuàng)整合 Akrion 后提供單片清晰和槽式清洗設備，已經(jīng)進入中芯國際產(chǎn)線。至純科技已經(jīng)取得濕法 清晰設備的批量訂單，未來五年超過 200 臺的訂單。

離子注入設備：應用材料占據(jù)粒子注入機的 70%以上的市場，高端離子注入機前三家包攬 97%市場份額，行業(yè)高度集中。目前國內(nèi)只有凱世通和中科信有離子注 入機的研發(fā)生產(chǎn)能力，17 年凱世通已經(jīng)銷售太陽能離子注入機15 臺。

3.中國半導體設備的政策支持

從政策上看，隨著《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》《中國制造2025》等綱領的 退出，國內(nèi)針對半導體裝備的稅收優(yōu)惠、地方政策支持逐步形成合力，為本土半導體設備廠商的投融資、研發(fā)創(chuàng)新、產(chǎn)能擴張、人才引進等創(chuàng)造良好環(huán)境。

財政部先后于 2008、2012、2018 年出臺稅收政策減免集成電路生產(chǎn)企業(yè)所得稅，對 2018 年以后投資新設企業(yè)或項目:

1)線寬<130nm 且經(jīng)營期在10 年以上的,第 1~2 年免征企業(yè)所得稅，第 3~5 年減半征收企業(yè)所得稅；

2)線寬<65nm 或投資 額>150億元，且經(jīng)營期在15年以上的,第1~5年免征企業(yè)所得稅,第6~10年減半征收企業(yè)所得稅。2015 年財政部等四部委針對集成電路封測企業(yè)、關鍵材料和設備 企業(yè)出臺稅收優(yōu)惠政策,自獲利年度起第1~2年免征企業(yè)所得稅,第3~5年減半征收 企業(yè)所得稅。

從地方產(chǎn)業(yè)政策來看，多地退出集成電路產(chǎn)業(yè)扶持政策及發(fā)展規(guī)劃，從投融資、企業(yè)培育、研發(fā)、人才、知識產(chǎn)權、進出口以及政府管理等方面退出一系列政策，對符合要求的企業(yè)給予獎勵和研發(fā)補助。

4.中國半導體設備的問題、不足與解決方案

半導體設備門檻高，投入期長，屬于典型技術和資本密集型行業(yè)，技術差距大。打破壟斷、提高國產(chǎn)化率是當務之急。

我國半導體設備行業(yè)面臨以下幾個主要問題：

1、 研發(fā)投入有限，技術差距追趕緩慢。

近年我國半導體設備雖已取得長足進步，在各個領域已經(jīng)實現(xiàn) 0 的突破，但是整體 研發(fā)投入相對海外依然較低，此外先進工藝節(jié)點的不斷推進，使得國內(nèi)的技術追趕之路困難重重。企業(yè)雖然持續(xù)加大研發(fā)力度，但隨著摩爾定律演進，越先進的工藝制程研發(fā)成本就越高，能投入資金跟上腳步的半導體設備廠商已經(jīng)越來越少，無形中增加了技術追趕的難度。

解決方案：技術難點的攻克可以通過國家重大專項的推進完成，企業(yè)和政府共同承 擔高端設備的技術攻克，減輕企業(yè)端的研發(fā)投入壓力，同時繼續(xù)鼓勵國內(nèi)新建晶圓廠推動設備的國產(chǎn)化替代，給國內(nèi)半導體設備廠商試錯與提升的機會。針對不同的半導體設備制定國產(chǎn)化替代節(jié)點時間，對企業(yè)研發(fā)投入進行補貼，并積極利用國內(nèi)各種融資途徑擴大規(guī)模。

2、高端人才引進不足，核心人才流失，后備人才不足

人才已經(jīng)成為中國半導體設備產(chǎn)業(yè)成長的瓶頸點，半導體人才的培養(yǎng)是一個漫長的 過程，尤其是在先進工藝、先進技術方面，更是花錢可能也達不到效果的。行業(yè)人才薪資相比海外偏低，保證新進人才是延續(xù)強勁成長、打破半導體設產(chǎn)業(yè)成長瓶頸的關鍵。2018 年全國本碩博畢業(yè)生數(shù)量超過800 萬人，但集成電路專業(yè)領域的高校畢業(yè)生中只有 3 萬人進入本行業(yè)就業(yè)。

解決方案：積極通過人才引進，股權激勵，政府補助等方式進行高端人才的引進，政府牽頭推進半導體行業(yè)的人才培養(yǎng)，通過產(chǎn)學研結合的方式，同時對半導體行業(yè)人才的住房等問題上進行政策傾斜。

科學布局，政府引導合理規(guī)劃。集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初期必須由政府來主導，當前集成電路的產(chǎn)業(yè)投資主體分散， 管理主體也非常分散，這對產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常不利。到了目前階段，制定規(guī)劃，確立戰(zhàn)略，科學布局，制定政策可能非常重要。政府要管理，但不能管理過度。管理一過度就管死，條條框框增多，政策多門，可能導致效率低下。

5.半導體材料現(xiàn)狀、問題及應對措施

半導體材料產(chǎn)業(yè)分布廣泛，門類眾多，主要包括晶圓制造用硅和硅基材、光刻膠、高純化學試劑、電子氣體、靶材、拋光液等。以半導體產(chǎn)業(yè)鏈上下游來分類，半導體材料可以分為晶圓制造材料和封裝材料。2016 年全球晶圓制造材料和封裝材料市場規(guī)模分別為 247 億美元和 196 億美元。我國是全球最大的半導體消費國，也是全球最大的半導體材料需求國。2016 年全球半導體材料市 場規(guī)模為 443 億美金，其中中國大陸市場銷售額為 65 億美金，占全球總額的 15%，超過日本、美國等半導體強國，僅次于***、韓國，位列全球第三。

同半導體設備等配套設施一樣，我國半導體材料也面臨著自給率不足、規(guī)模小、高端占比低等問題。與國外企業(yè)相比，我國半導體材料企業(yè)實力較弱，但隨著 國家政策的支持、國內(nèi)企業(yè)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)投入增加等，各種材料領域均已取得突 破，在逐步實現(xiàn)部分國產(chǎn)替代。下面我們集中就幾種核心的半導體原材料的現(xiàn)狀、面臨的問題以及應對措施進行分析。

1、硅片：

硅單晶圓片是最常用的半導體材料，是芯片生產(chǎn)過程中必不可少的、成本占比最高的材料。制造一個芯片，需要先將普通的硅原料制造成硅單晶圓片，然后 再通過一系列工藝步驟將硅單晶圓片制造成芯片。從市場規(guī)模上來看，2016 年 全球半導體硅片市場規(guī)模為 85 億美元，占半導體制造材料總規(guī)模比重達 33%；2016 年國內(nèi)半導體硅片市場規(guī)模為 119 億元人民幣，占國內(nèi)半導體制造材料 總規(guī)模比重達 36%。無論是全球還是國內(nèi)市場，硅片都是半導體制造上游材料中占比最大的一塊。

全球最大的 5 家廠商(主要是德國及日本廠商)幾乎囊括了全球 95%的 300mm 硅晶圓片、86%的 200mm 硅晶圓片和 56%的150 mm 及以下尺寸硅晶圓片。這一領域主要由日本廠商壟斷，我國 6 英寸硅片國產(chǎn)化率為 50%， 8 英寸硅片國產(chǎn)化率為10%，12 英寸硅片尚未量產(chǎn)，完全依賴于進口。2017 年全球的集成電路硅片企業(yè)中，日本信越化學份額 28%，日本 SUMCO 份額 25%，***環(huán)球晶圓份額 17%，德國 Siltronic 份額15%，韓國 LG 9%。這五 家合計占了全球的 94%的份額。

2、光刻膠：

半導體光刻膠的市場較大，國產(chǎn)替代需求強烈。2015 年中國光刻膠市場的總 需求為 4390 噸，為 2007 年的 5.7 倍，目前半導體光刻膠的供應廠商要集中 在美國、日本、歐洲以及韓國等地。中國的光刻膠供應廠商多集中于 PCB 光 刻膠、LCD 光刻膠等低端領域。當前國內(nèi)能夠生產(chǎn)半導體光刻膠的廠商有北京科華微電子和蘇州瑞紅等。

3、靶材：

高純?yōu)R射靶材主要是指純度為 99.9%-99.9999%(3N-6N 之間)的金屬或非金 屬靶材，應用于電子元器件制造的物理氣象沉積(PVD)工藝，是制備晶圓、面 板、太陽能電池等表面電子薄膜的關鍵材料。濺射是制備薄膜材料的主要技術 之一，它利用離子源產(chǎn)生的離子，在真空中經(jīng)過加速聚集而形成高速的離子束流，轟擊固體表面，離子和固體表面原子發(fā)生動能交換，使固體表面的原子離 開固體并沉積在基底表面，被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料，稱為 濺射靶材。

在晶圓制作環(huán)節(jié)，半導體用濺射靶材主要用于晶圓導電層及阻擋層和金屬柵極的制作，主要用到鋁、鈦、銅、鉭等金屬，芯片封裝用金屬靶材于晶圓制作類 似，主要有銅、鋁、鈦等。

4、濕電子化學品

濕電子化學品(Wet Chemicals)指為微電子、光電子濕法工藝(主要包括濕法刻蝕、濕法清洗)制程中使用的各種電子化工材料。濕電子化學品按用途可分為通用 化學品(又稱超凈高純試劑)和功能性化學品(以光刻膠配套試劑為代表)。

其中超凈高純試劑一般要求化學試劑中控制顆粒的粒徑在 0.5μm 以下，雜質含量低 于 ppm 級，是化學試劑中對顆?？刂啤㈦s質含量要求最高的試劑。功能濕電子化學品是指通過復配手段達到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的配方類或復配類化學品。功能性濕電子一般配合光刻膠用，包括顯影液、漂洗液、剝 離液等。

2016 年全球濕電子化學品市場規(guī)模約為 11.1 億美元。濕電子化學 品作為新能源、現(xiàn)代通信、新一代電子信息技術、新型顯示技術的關鍵化學材 料，其全球市場規(guī)模自 21 世紀初開始快速增長。根據(jù) SEMI 數(shù)據(jù)顯示， 2016 年全球濕電子化學品市場規(guī)模約為 11.1 億美元。

應對措施

隨著我國半導體產(chǎn)業(yè)制造能力的提升，配套原材料的國產(chǎn)化繼續(xù)提上日程。集成電路對原材料純度等要求非常高，因為集成電路產(chǎn)品的價值非常高，導致原 材料供應商的選擇非常嚴謹。我們建議對半導體原材料產(chǎn)業(yè)加大資源、人力等 投入的同時，可以在政策方面對下游制造企業(yè)使用國產(chǎn)化原材料進行補貼，推動下游企業(yè)與上游原材料企業(yè)共同進步，進口實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的全國產(chǎn)化。同時在 新材料研發(fā)方面，國家在政策上給相關企業(yè)、人才等給予引導和支持。

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