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中国半导体设备市场的危与机

2019年04月17日 作者: 暂无评论 131+ 0

中美贸易争端本来已经缓解,然而在前些天,美国商务部对外宣布,将44家中国企业和学校列入了美国企业应谨慎对待的“未经核实”实体的“危险名单”。据悉,该名单内包括半导体光电、汽车技术、液晶材料、精密光学、机床生产领域的企业,以及广东工业大学、中国人民大学、同济大学以及位于西安的两所高校。

据了解,美国供应商不能依照现有的许可证为名单上的企业提供产品和服务,必须重新申请新的许可证。据知情人士透露,虽然该名单并未要求厂商禁止与名单上的公司进行往来,不过却要求美国公司谨慎对待这些企业。

这样一则消息,再一次牵动了本来就很敏感的半导体业神经,特别是在半导体设备领域,美国及其盟友日本的相关企业在全球处于垄断地位,而中国大陆近几年又在大力发展半导体制造业,需要大量的设备,但本土的供给能力很有限(特别是中高端设备),因此,必须从美国进口大量产品。

 

1.危

来自SEMI的统计数据显示,中国大陆本土厂商的半导体设备,只占全球市场份额的1~2%。而从下图,我们可以看到,中国大陆市场对半导体设备的需求量巨大,而且还在快速增长当中。

图源:SEMI

 

2017年,中国大陆占全球半导体设备销售量的15%,排在全球第3。而就在上周,SEMI的最新数据显示,2018年全球半导体制造设备销售总额达645亿美元,比2017年的566.2亿美元增长了14%,创下历史新高。中国大陆半导体设备市场更是首度以131.1美元超越台湾地区,居全球第二。

图:2017 ~ 2018年全球各区域全年统计数据 (单位:10 亿美元) 及年增长率。

然而,在全球市场中,中国大陆的IC设备厂商所能占有的份额,最多也就是5%。这种巨大的市场容量与极为有限的设备输出水平形成了强烈的反差。其结果就是,我们要花大量的外汇去购买美日欧厂商的先进设备,使得贸易逆差和产业安全问题难以避免。

中国大陆对半导体设备的渴求程度,从下图中也可窥到一斑。在过去的十几年中(图中从2004年开始计算),全球的IC及元器件制造、封测等工厂在所使用的设备方面的投入逐年稳步上升,2017年,全球相关厂商共投入了560亿美元,用于购买各种设备,这比2016年的400亿美元提升了38%,这个上升幅度是很大的。

图源:SEMI

之所以在2017年出现了这么大幅度的增长,一方面是因为全球半导体产业从2014年之前的缓慢复苏和低速增长(由于2008年爆发经济危机,半导体行业低迷了好几年,2011年才恢复正增长,但年增长率也只有1%左右),而从2015年开始,增长幅度快速提升,使得全球半导体行业又开始火热了起来。在这样的背景下,2017年全球半导体设备支出才出现了同比提升38%的情形。

以上是全球的驱动因素,除此之外,还有一个巨大的驱动力,就是中国大陆半导体产业的快速跟进。2014年,集成电路产业发展纲要推出,同年“大基金”成立,在中央和各地方政府的大力推动和扶持下,一批晶圆代工厂项目上马、筹建,带动了IC设计及相关服务业的兴起,据中国半导体行业协会统计,2017年,大陆的IC设计公司居然达到了1300多家,此外,还带动了产业链下游的封装测试企业的积极性,扩展生产线,购入先进设备,以应对上游企业和潜在客户爆发式增长。

这样,在半导体制造、封测等方面的投资自然就会快速增长,从而为全球半导体设备支出同比大幅提升贡献了不少份额。

这样,在相对短的时间内,资金大量涌入、诸多大项目快速上马,然而,在谋求跨越式发展的同时,产业安全问题似乎不应该被忽视:由于中国大陆对半导体设备的需求量巨大,而且这种需求还在不断加强,而与之相对应的,未来几年,我国大陆厂商的设备在全球市场份额当中所占比例最多不过5%,而且还是以中低端设备为主。这种情况持续下去的话,存在着较大的风险,似乎总有一把无形的达摩克利斯之剑悬在头上。

 

2、机会与成绩

危局中往往蕴育着机会,我国半导体设备的短板迫使本土企业必须加大投入力度、加快发展步伐,才能应对困难局面。目前来看,已经取得了一定的成绩。

这里先简单介绍一下半导体制造设备的分类和市场占比,在所有半导体设备中,前道的晶圆加工设备占比约80%,后道的封装设备占比约7%,测试设备占比约9%。在占比达到80%的前道晶圆设备中,光刻机约占19%,PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相淀积)等沉积设备占比约为22%,刻蚀和清洗设备合计占比约为30%。

以上各种设备中,越靠近前端,其技术难度越大,例如,制造设备技术难度大于封装和测试设备。而在制造设备中,光刻机的技术难度大于刻蚀设备,刻蚀难度大于薄膜沉积设备,而清洗、抛光、检测等设备的难度相对较小。

之所以如此,是因为光刻有严格的线宽要求,而刻蚀涉及等离子体物理学,且会对晶圆产生破坏,气相沉积设备涉及高温化学且对沉积膜的均匀性要求极高。而后段的清洗、检测等则没有这方面的要求,且本身不会对晶圆产生破坏。封装设备中,技术难度最大的是键合,测试设备中,封装后测试技术难度小于晶圆测试。

最近几年,我国大陆已立项的晶圆制造和代工厂有20多座,有的已经投产,有的则在规划或建设过程当中。粗略统计,它们需要的投资规模达1255亿美元,按照70%投资设备的比例计算,有约879亿美元设备采购支出,如果以3年为一个建设周期计算的话,则2017~2019年平均每年约有293亿美元的采购规模。

而在晶圆加工设备中,国内能够供应的主要是刻蚀、沉积和清洗设备。

近年来,随着国家对半导体产业的持续投入,以及民营企业的兴起,国产半导体设备产业链布局逐步走向完善,特别是在硅单晶炉、刻蚀机、封装、测试设备等壁垒相对低的领域,国

产设备已经达到或接近国际先进水平,且成本优势明显。此外,一些产线配套设备、自动化设备、洁静设备等也取得了一定的市场占有率。

例如,晶盛机电生产的单晶硅长晶炉,其在投料量、自动化程度和晶棒尺寸等指标方面均已处于国际领先水平;中微半导体生产的刻蚀机实现了商业化量产,并已进入台积电先进工艺产线;北方华创的CVD设备已进入中芯国际28nm产线,14nm设备也处于验证期,由于中芯国际的14nm制程将在今年实现量产,估计不久就能批量使用北方华创的14nm设备。

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