半导体设备一机难求

半导体制造设备交付延期早已经不是“新闻”，但来到2022年，全球芯片短缺和制造设备短缺之势仍在蔓延，而且短期内似乎没法解决，更长的设备交货期也意味着产能提升更慢，芯片缺货涨价依旧是一场攻坚战。但在这样的背景下，国产半导体设备却迎来了大秀拳脚的好机会。

01 半导体设备交期大幅延长

当下，与全球芯片短缺相对应的，半导体设备交期延长的消息也此起彼伏。设备交期如雾里看花，有的是1年，2年不等，而且还在延长。

据业内从业人士透露，现在半导体测试ATE设备交期普遍超过6个月，比较抢手的测试设备订单已经排到2024年。不止是ATE设备，探针台的交期也普遍超过12个月。这主要由于主流机台都是日本生产，其保守稳健的生产方式，导致其生产远远跟不上市场需求。

半导体测试设备大厂爱德万测试台湾董事长暨总经理吴万锟日前表示，受到逻辑芯片需求强劲，爱德万今年芯片自动化检测设备创下历年最佳接成单，但也受到芯片及部分原材料短缺影响，设备交货期拉长至少要半年以上，他还强调，受到成本上扬影响，公司不排除在新年度调涨测试设备价格。

而半导体设备龙头应用材料也表示受到零部件短缺等问题，据介绍，本季度应用材料总共增加了13亿美元，积压总量达到了巨大的80亿美元，这也说明即该公司2022年的产能接近售罄。

据证券时报的报道，在化合物半导体领域，上游关键的MOCVD设备受零部件供应紧张的影响，交货周期再度延长，最新需要至10个月左右。

可以说，几乎所有的设备交期都延长了，半导体设备抢夺战早已打响，客户纷纷提前下单，订单积压已经是业内常态。去年基本所有的半导体设备供应商都赚的盆满钵满，举个例子，在2021年，ASML出货了286台光刻机，创造了186亿欧元的营收，其中仅EUV光刻机就达到了42台。据SEMI预测，2021年和2022年全球半导体设备销售额将分别达到953和1013亿美元，同比增长34.1%和6.3%。

ASML过去十年财报数据一览

02 不止抢新设备，二手设备甚至更“香”

当下，无论是晶圆代工厂还是IDM厂商，甚至是部分Fabless企业都在进行扩产、建厂，成熟节点也是一大方向。但问题来了，如果要扩大旧芯片的生产能力，这些买家就要面临一个艰难的选择：要么进入新设备的漫长等待周期，主要设备制造商的交期都没有缩短的迹象；要么是购买旧的二手设备，但二手设备现在也很紧俏。

其实从2016年开始，对制造芯片的新旧设备的需求都在增长。新设备交期延长直接推高了二手设备成交价和成交量，部分二手设备的翻新交付价格已经接近新机甚至超过新机。当下的二手半导体设备交易市场可谓是“量价齐升”。例如，佳能FPA3000i4，一款1995年生产的光刻设备，用于在芯片上蚀刻电路，2014年10月它的价值只有10万美元，而现在已经涨到了170万美元。

去年的汽车芯片短缺使我们意识到，我们使用的产品中大多数芯片都是用较老的制造技术制造的，有很多是在二手设备上生产的。据SDI Fabsurplus的老板Howe估计，全球可能大约有三分之一的微芯片是在二手设备上制造的。SurplusGLOBAL首席执行官 Bruce Kim曾表述，公司在过去20年中回收了40,000件工具。

所以不仅仅是如应用材料、KLA等半导体设备大厂商去年赚到手软，据全球领先的二手半导体设备商SurplusGLOBAL中国区总经理陈真告诉半导体行业观察，“SurplusGLOBAL 2021年的全球销售额比2020年接近翻番，中国区销售额翻番。二手半导体设备如此火热的原因，优势主要体现在交期短上面。”

03 转用国产设备或许是一个出路

在全球半导体设备需求暴涨，而新设备和二手设备都缺货的情况下，再加上国产替代和国外供应链紧张的红利之下，国产半导体设备公司真正迎来了产业化的大机遇。据了解，现在许多国产半导体设备公司的订单也爆满，产品交货期普遍延长。

陈真直言道，现在部分少量国产设备已经在性能上赶上了国外原厂设备，而且交期方面相对较好，客户的认可度也随之增高，相对应的这部分二手设备在国内的售价会低于国外的售价，或者说他们的存在就给某一类型设备的价格设了天花板。

纵观整个半导体生产设备行业，国产半导体设备企业已经在大部分半导体生产设备环节中布局和渗透。集成电路制造设备通常分为前道工艺设备（芯片制造）和后道工艺设备（芯片封装测试）两大类，前者主要包括六大工艺步骤，分别为：热处理、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、机械抛光，所对应的专用设备主要包括快速热处理/氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀/去胶设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。其中，光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备以及离子注入设备是同列为前道四大集成电路制造关键设备。后者主要是封装设备和各类测试设备。

目前，去胶设备、清洗设备、刻蚀设备等产品国产替代率较高，而涂胶显影设备、光刻设备则主要依赖进口。

在热处理设备领域，根据Gartner统计数据，2020年应用材料市占全球第一，占比约69.72%，全球第一。国内方面，2020年屹唐股份快速热处理设备的全球市场占有率为11.50%。在干法刻蚀领域，公司2020年凭借0.1%的市场占有率位居全球第十。

在光刻机领域，我国起步更晚一些，不过国内光刻机已经实现了从0到1的突破，上海微电子的SSX600系列步进扫描投影光刻机，可满足IC前道制造90nm、110nm、280nm关键层和非关键层的光刻工艺需求。该设备可用于8寸线或12寸线的大规模工业生产。

在蚀刻设备领域，中微公司等已占据 20%左右的市场份额。中微公司此前曾表示，这几年公司的刻蚀设备在国内主要客户端市场占有率不断提升，在逻辑集成电路制造环节，公司开发的12英寸高端刻蚀设备已运用在国际知名客户65纳米到5纳米等先进的芯片生产线上；同时，公司已开发出小于5纳米刻蚀设备用于若干关键步骤的加工，并已获得行业领先客户的批量订单。而其也表示，目前公司刻蚀设备交期较过去有所延长。

去胶设备方面，我国已完成大部分国产替代，屹唐的干法去胶设备全球市占率超过30%，全球第一，在国内则占据90%的市场。

离子注入设备约占前道晶圆设备市场的3%份额，在这方面，国内万业企业旗下的凯世通已在2020年12月，与同芯成科技签署了3套集成电路制备用离子注入机订单，并于今年1月获客户约7亿元批量设备订单；中电科旗下的中科信在某些12寸晶圆产线上获得工艺验证。离子注入机的国产化仍处于快速起步阶段。两家公司目前均有离子注入机台导入客户验证，有望弥补国内半导体设备行业的短板。

薄膜沉积设备方面，中国的国产化相对还较低，北方华创CVD、PVD等相关设备已具备28nm工艺水平，拓荆科技CVD和ALD相关设备已成功应用于14nm及以上制程集成电路制造产线，和更先进制程的产品验证测试。

CMP技术，即化学机械抛光，国内厂商已具备一定替代能力：华海清科已有12英寸和8英寸的CMP设备，并已导入中芯国际、长江存储等一线制造厂商，中电科45所的8英寸设备也已导入中芯国际、华虹等厂商的产线，国内CMP设备市占率提升正当时。

在涂胶显影设备方面，主要被日本东京电子（TEL）所垄断。国内的芯源微的涂胶显影设备，作为国产化设备已逐步得到验证及应用，实现小批量替代。公司该类设备陆续获得了上海华力、长江存储、武汉新芯、中芯绍兴、厦门士兰集科、上海积塔、株洲中车、青岛芯恩、中芯宁波、昆明京东方等多个前道大客户订单。

前道检测设备方面，精测电子、上海睿励、中科飞测、东方晶源、匠岭等厂商都有产品实现突破。精测电子在互动易回复投资者称，公司于2021年7月份出机某头部晶圆厂的12英寸独立式光学线宽测量设备（OCD）、12英寸全自动电子束晶圆缺陷复查设备（Review SEM），目前验证进展非常顺利。

集成电路制造前道晶圆加工领域用清洗设备主要被日本迪恩士（DNS）等厂商所垄断，盛美股份、北方华创已有所市占，至纯科技能提供28nm节点的全部湿法工艺设备，芯源微生产单片式清洗机Spin Scrubber 设备已经达到国际先进水平，在国内多个重要客户处获得批量重复订单，成功实现进口替代。该类设备已在中芯国际、上海华力、厦门士兰集科等多个客户处通过工艺验证，并已获得国内多家 Fab 厂商的批量重复订单。

在后道设备中，封装所需的设备类型较多，主要包括贴片机、划片机/检测设备、引线焊接设备、塑封/切筋成型设备等。2021年9月，国内封装设备企业凌波微步获千万融资，打入国内封测龙头。凌波微步主要生产传统封装引线键合过程中所使用到的 IC 球焊设备。据了解，IC球焊机是封装设备市场难度最高的核心设备。此前凌波微步李焕然称，公司产能压力很大，正在逐步扩大产能，预计2022年产能能够达到1500台至 2000 台。

后道测试设备又包括三类：ATE测试机、探针台(prober)、分选机(Handler)等。其中ATE测试机是测试的核心设备，在这方面，国外的泰瑞达和爱德万双寡头在ATE设备领域占据95%以上的市场份额。国内长川科技、华峰测控等上公司在这领域也有了较深的发力。此外，2020年底摩尔精英完成了对ATE测试机台设备VLCT与团队的收购，目前有现成的机台。据悉，摩尔精英的VLCT/ME-T0设备已经过20多年的迭代研发，测试出货了100多亿颗芯片，这些机台是为“量产”而生，能覆盖70%芯片种类的测试需求，包含digital、analog、mixed signal、RF等，在MCU、电源管理芯片、混合信号芯片与IoT芯片的测试上有非常好的优势。目前摩尔精英的VLCT设备已经在国内前三的芯片设计公司投入量产，多家国内芯片设计企业已经在使用VLCT进行量产，同时国际市场开展顺利，成功打入全球前三的射频国际巨头供应链。

所以如前文所述，几乎所有半导体制造设备交期都很长，许多的测试机台交期都在一年之久，选用国内的半导体制造设备（如现成的测试机台）不失为另一种好的选择。

04 结语

近年来国内半导体设备厂商的技术水平实现快速突破，国产替代也在加速中。但国内半导体设备总体来看，还与国际面临着很大差距，国内设备厂商应抓住国产化这个契机，向“专精”方向发展，同时也要走向国际化，更长远的发展。