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太长不看版
(要点总结)
本篇主要简单介绍了半导体的概念及行业特点:
·半导体及设备:半导体已广泛应用于各种领域的电子器件中,半导体设备即是半导体生产全流程各类专用设备的总称。
·半导体产业发展趋势:人工智能、高性能计算、新能源汽车等新兴产业发展大幅提高了半导体产业的景气度。目前全球半导体产业链正加速向中国大陆转移。
·半导体制造核心流程及设备:半导体制造可分为前道工艺(对应晶圆制造环节)与后道工艺(对应封装测试环节)两大类。其中前道工艺设备是半导体设备产业的主要价值来源,占半导体设备整体价值的73.80%。刻蚀设备、薄膜沉积设备、光刻机是半导体前道工艺的三大核心设备。
·半导体设备与芯片制程:摩尔定律显示,芯片制程每18-24个月实现一次性能翻倍与集成度提升,因此半导体设备需要围绕芯片制程的需求进行不断改良,加强了行业的周期性特征。未来我国的高端半导体设备将围绕芯片7nm及以下先进制程进行攻坚迭代。
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半导体简介
半导体:是指导电性能介于金属导体和绝缘体之间的物质,一般是固体(如锗、硅和某些化合物),其中杂质含量和外界条件的改变(如温度变化、受光照射等)都会使其导电性发生变化。
半导体设备:是半导体生产全流程各类专用设备的总称,作为支撑芯片(集成电路)设计、制造、封测全产业链运转的核心生产载体,承担着电路图案转移、材料刻蚀、薄膜沉积、性能检测等关键工序的实施功能。目前半导体已广泛应用于各种领域的电子器件中,包括5G通信、计算机、云计算、大数据、物联网等。
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半导体产业发展历程
从产业链来看:半导体产业的上游主要包括材料、设备等;中游主要包括芯片设计、晶圆制造、封装测试等,下游主要包含各类实际应用。

半导体行业产业链
*资料来源:微导纳米招股说明书
自半导体核心元器件晶体管诞生以来,半导体行业遵循着摩尔定律快速发展,其产业链逐步由美国向日韩、中国转移。
2013根据国际半导体产业协会(SEMI)统计,2024 年全球半导体设备市场规模达到1170亿美元,同比增幅10.2%。SEMI预计,2025年全球半导体设备市场将持续增长至1255亿美元、2026年有望增长至1381亿美元。人工智能、高性能计算、新能源汽车等新兴产业的发展是促进半导体设备领域蓬勃发展的主要驱动力。

*资料来源:融中咨询,公开资料整理

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半导体工艺制造流程
依据半导体制造流程的工艺环节差异,半导体设备可分为前道工艺设备(对应晶圆制造环节)与后道工艺设备(对应封装测试环节)两大类。
前道工艺设备:是晶圆制造环节的核心装备,主要涵盖光刻、干法刻蚀、掺杂、薄膜沉积、平坦化、热处理、湿法清洗、量测检测及工厂辅助设备九大品类,细分品种合计约190 种。
后道工艺设备:聚焦封装测试环节,核心功能是完成晶圆切割、芯片封装及性能检测,主要包括减薄设备、划切设备、测试机、分选机等细分品类,其稳定性直接影响芯片成品良率与最终性能验证效率。
从产业链价值分布来看,半导体设备价值主要集中于前道工艺设备,整体价值占比高达73.80%,后道工艺设备价值量仅占比26.20%,因此前道设备是行业核心增长主线。
从市场结构来看,半导体设备投资呈现明显的结构集中特征,其中晶圆制造环节设备占比超80%,细分设备中的三大核心设备——刻蚀设备、薄膜沉积设备、光刻机的价值量占比分别达22%、22%和17%,是晶圆制造环节的核心价值载体。

*资料来源:微导纳米招股说明书

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半导体设备与芯片制程的关系
半导体行业遵循“一代技术、一代工艺、一代设备”的产业规律,因此半导体制造设备的迭代与芯片制程的发展是高度匹配的。根据摩尔定律,芯片制程每18-24个月实现一次性能翻倍与集成度提升,因此半导体设备需要围绕芯片制程的需求进行不断改良。
目前以28nm为节点的芯片成熟制程已广泛应用于多种信息科技领域,我国大陆也已具备成熟制程芯片的标准化产业链,其在全球产能占比预计2025年将突破40%。然而,在前沿的7nm及以下先进制程领域,我国还面临着较大的技术差距,这对我国高端半导体设备领域提出了急迫的突破要求。
芯片制程的发展
成熟制程 | 先进制程 | |
简介 | 已实现标准化、生产稳定性高且成本可控的半导体制造工艺 | 半导体制造技术的前沿领域 |
技术节点 | 28nm及以上节点 | 7nm及以下节点 |
器件结构 | 平面晶体管(Planar FET)为主 | 三维晶体管: FinFET(鳍式场效应晶体管)或GAA(环栅晶体管) |
光刻技术 | 深紫外光刻(DUV) | 极紫外光刻(EUV) |
晶体管密度 | 较低 | 较高(每平方毫米数亿个晶体管) |
量产良率 | 通常可达95%以上 | 以台积电为代表的国际头部代工厂的良率可以稳定在90%甚至95%以上;中国大陆企业在缺乏EUV光刻机的情况下,通过DUV多重曝光技术生产7nm芯片,良率较低 |
应用领域 | 广泛应用于对极致算力要求不高,但对稳定性、低功耗和成本敏感领域,如:新能源汽车、物联网与智能家居、工业控制与家电、AI技术设施的外围配套设施等。 | 主要应用于对算力和能效有极致要求的高端领域,如:人工智能与高性能计算、移动终端、汽车智能驾驶等使用的AI芯片、高端通信设备等。 |
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总结
半导体行业总体来说具有以下几个特点:
(1)技术壁垒较高:半导体设备行业属于典型的技术密集型产业,其生产技术需融合微电子、电气机械、材料科学、化学工程、流体力学、自动化控制、图像识别、软件算法等多学科知识,高端设备更涉及等离子体物理、射频微波技术、微观分子动力学、光谱能谱学等前沿领域的深度集成,是工业界精密制造水平的核心代表之一。国际头部企业在光刻机、高端检测设备、离子注入设备等关键领域长期占据垄断地位,且通过全面的知识产权布局构建了高壁垒,进一步提升了行业技术突破的难度。
(2)半导体设备与芯片制程迭代深度绑定:摩尔定律主导下,芯片制程每18-24个月实现一次性能翻倍与集成度提升,这要求设备供应商同步甚至超前推出适配先进制程的制造设备。
(3)整体研发投入高、验证周期长:半导体设备行业研发周期较长、资金投入大,企业需持续投入资源追赶技术迭代节奏。同时,下游客户对设备的技术参数、运行稳定性有着极致要求,因此对设备供应商设立了漫长的验证流程。
To be continued……
注:本资料所载来源被认为是可靠的,但常旸基金不保障其准确性和完整性,相关分析推测可能会根据后续研究做出更改。
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