>>>>  半導體零部件主要分類和主要特點  sRaesmc

（1）半導體零部件主要分類sRaesmc

半導體零部件是半導體設(shè)備的關(guān)鍵構(gòu)成，據(jù)不完全統(tǒng)計，目前行業(yè)里關(guān)于半導體零部件的種類劃分尚未形成標準，目前主要有以下幾種分類方法。sRaesmc

按照典型集成電路設(shè)備腔體內(nèi)部流程來分，零部件可以分為五大類：電源和射頻控制類、氣體輸送類、真空控制類、溫度控制類、傳送裝置類。其中電源和射頻控制類包括射頻發(fā)生器和匹配器、直流/交流電源等。氣體輸送類主要包括流量控制器、氣動部件、氣體過濾器等。真空控制類包括干泵/冷泵/分子泵等各種真空泵、控制閥/鐘擺閥等各類閥件、壓力計以及O-Ring密封圈。溫度控制類則包括加熱盤/靜電吸盤、熱交換器及升降組件。傳送裝置類包括機械手臂、EFEM、軸承、精密軌道、步進馬達等。sRaesmc

按照半導體零部件的主要材料和使用功能來分，可以將其分為十二大類，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金屬件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、過濾部件、運動部件、電控部件以及其他部件。其中各大類零部件還包括若干細分產(chǎn)品，例如在真空件里就包括真空規(guī)（測量工藝真空）、真空壓力計、氣體流量計（MFC）、真空閥件、真空泵等多種關(guān)鍵零部件。sRaesmc

按照半導體零部件服務(wù)對象來分，半導體核心零部件可以分為兩種，即精密機加件和通用外購件[1]。精密機加件通常由各個半導體設(shè)備公司的工程師自行設(shè)計，然后委外加工，只會用于自己公司的設(shè)備上，如工藝腔室、傳輸腔室等，國產(chǎn)化相對容易，一般對其表面處理、精密機加工等工藝技術(shù)的要求較高；通用外購件則是一些經(jīng)過長時間驗證，得到眾多設(shè)備廠和制造廠廣泛認可的通用零部件，更加具有標準化，會被不同的設(shè)備公司使用，也會被作為產(chǎn)線上的備件耗材來使用，例如硅結(jié)構(gòu)件、O-Ring密封圈、閥門、規(guī)（Gauge）、泵、Face plate、氣體噴淋頭Shower head等，由于這類部件具備較強的通用性和一致性，并且需要得到設(shè)備、制造產(chǎn)線上的認證，因此國產(chǎn)化難度較高。sRaesmc

表1-1總結(jié)了在設(shè)備及產(chǎn)線上應(yīng)用數(shù)量較多的主要零部件產(chǎn)品以及其主要服務(wù)的半導體設(shè)備。sRaesmc

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表1-1. 主要零部件產(chǎn)品及其主要服務(wù)的半導體設(shè)備sRaesmc

（來源：網(wǎng)絡(luò)信息整理）sRaesmc

（2）半導體零部件產(chǎn)業(yè)主要特點sRaesmc

半導體零部件產(chǎn)業(yè)通常具有高技術(shù)密集、學科交叉融合、市場規(guī)模占比小且分散，但在價值鏈上卻舉足輕重等特點。一般而言，設(shè)備零部件占設(shè)備總支出的70%左右，以刻蝕機為例，十種主要關(guān)鍵部件占設(shè)備總成本的85%。是半導體產(chǎn)業(yè)賴以生存和發(fā)展的關(guān)鍵支撐，其水平直接決定我國在半導體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新方面的基礎(chǔ)能級。sRaesmc

a.技術(shù)密集，對精度和可靠性要求較高。sRaesmc

相比于其他行業(yè)的基礎(chǔ)零部件，半導體零部件由于要用于精密的半導體制造，其尖端技術(shù)密集的特性尤其明顯，有著精度高、批量小、多品種、尺寸特殊、工藝復雜、要求極為苛刻等特點。由于半導體零部件的特殊性，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常要兼顧強度、應(yīng)變、抗腐蝕、電子特性、電磁特性、材料純度等復合功能要求。sRaesmc

同樣一個部件，如果用在傳統(tǒng)工業(yè)中可行，但是用在半導體業(yè)中，對關(guān)鍵零部件在原材料的純度、原材料批次的一致性、質(zhì)量穩(wěn)定性、機加精度控制、棱邊倒角去毛刺、表面粗糙度控制、特殊表面處理、潔凈清洗、真空無塵包裝、交貨周期等方面要求就更高，造成了極高的技術(shù)門檻。sRaesmc

例如隨著半導體加工的線寬越來越小，光刻工藝對極小污染物的控制苛刻到極致，不光對顆粒嚴格控制，嚴控過濾產(chǎn)品的金屬離子析出，這對半導體用過濾件生產(chǎn)制造提出了極高的要求。目前半導體級別濾芯的精度要求達到1納米甚至以下，而在其他行業(yè)精度則要求在微米級。sRaesmc

同時半導體用過濾件還需要保障的一致性，以及耐化學和耐熱性，極強的抗脫落性等，從而實現(xiàn)半導體制造中需要的可重復高性能，一致的質(zhì)量和超純的產(chǎn)品清潔度等高要求。sRaesmc

b.多學科交叉融合，對復合型技術(shù)人才要求高。sRaesmc

半導體零部件種類多，覆蓋范圍廣，產(chǎn)業(yè)鏈很長，其研發(fā)設(shè)計、制造和應(yīng)用涉及到材料、機械、物理、電子、精密儀器等跨學科、多學科的交叉融合，因此對于復合型人才有很大需求。sRaesmc

以半導體制造中用于固定晶圓的靜電吸盤為例，其本身是以氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷作為主體材料，但同時還需加入其他導電物質(zhì)使得其總體電阻率滿足功能性要求，這就需要對陶瓷材料的導熱性，耐磨性及硬度指標非常了解，才能得到滿足半導體制造技術(shù)指標的基礎(chǔ)原材料；其次陶瓷內(nèi)部有機加工構(gòu)造精度要求高，陶瓷層和金屬底座結(jié)合要滿足均勻性和高強度的要求，因此對于靜電吸盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計和加工，需要精密機加工方面的技能和知識；而靜電吸盤表面處理后要達到0.01微米左右的涂層，同時要耐高溫，耐磨，使用壽命大于三年以上，因此，對表面處理技術(shù)的掌握與應(yīng)用的要求也比較高。由此可見，復合型、交叉型技術(shù)人才是半導體零部件產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)保障。sRaesmc

c.碎片化特征明顯，國際領(lǐng)軍企業(yè)以跨行業(yè)多產(chǎn)品線發(fā)展和并購策略為主。sRaesmc

相比半導體設(shè)備市場，半導體零部件市場更細分，碎片化特征明顯，單一產(chǎn)品的市場空間很小，同時技術(shù)門檻又高，因此少有純粹的半導體零部件公司。sRaesmc

國際領(lǐng)軍的半導體零部件企業(yè)通常以跨行業(yè)多產(chǎn)品線發(fā)展策略為主，半導體零部件往往只是這些大型零部件廠商的其中一塊業(yè)務(wù)。例如MKS儀器公司，在氣體壓力計/反應(yīng)器、射頻/直流電源、真空產(chǎn)品、機械手臂等產(chǎn)品線均占據(jù)主要市場份額，除了半導體行業(yè)的應(yīng)用，還廣泛地應(yīng)用于工業(yè)制造、生命與健康科學等領(lǐng)域。sRaesmc

而不斷的進行并購和整合也是國際領(lǐng)軍半導體零部件企業(yè)用來壯大規(guī)模的主要手段，例如國際領(lǐng)先的工業(yè)設(shè)備公司Atlas（阿特拉斯科普柯，瑞典）為持續(xù)做大其半導體用真空泵業(yè)務(wù)，繼2014年收購Edwards后，又于2016年收購了另一家真空技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導者德國leybold（萊寶），并于2017年單獨設(shè)立真空技術(shù)部門，2019年7月Atlas又再次收購了Brooks（布魯克斯）的低溫業(yè)務(wù)，此次收購包括低溫泵運營公司、以及Brooks在愛發(fā)科低溫真空（Ulvac Cryogenics）有限公司50%的股份，進一步增強了其半導體領(lǐng)域真空業(yè)務(wù)的全球競爭力。sRaesmc

（1）全球半導體零部件市場規(guī)模及格局sRaesmc

全球半導體零部件市場按照服務(wù)對象不同，主要包括兩部分構(gòu)成。一是全球半導體設(shè)備廠商定制生產(chǎn)或采購的零部件及相關(guān)服務(wù)。根據(jù)VLSI提供的數(shù)據(jù)，2020年半導體設(shè)備的子系統(tǒng)市場銷售規(guī)模接近100億美元，其中維修+支持服務(wù)占46%，零部件產(chǎn)品銷售占32%及替換+升級占22%。sRaesmc

二是全球半導體制造廠直接采購的作為耗材或者備件的零部件及相關(guān)服務(wù)。根據(jù)芯謀數(shù)據(jù)[2]，2020年，中國大陸8寸和12寸晶圓線前道設(shè)備零部件采購金額超過10億美元。我國制造產(chǎn)能占全球的比例在12-15%左右，考慮到先進工藝帶來的高附加值零部件采購需求，全球8寸和12寸晶圓線前道設(shè)備零部件采購金額至少在100億美元以上。因此疊加兩部分半導體零部件銷售市場，可以看出全球半導體零部件市場在200億-250億美元甚至更大的規(guī)模。sRaesmc

盡管半導體零部件市場總體規(guī)模僅為到全球半導體接近5000億美元市場規(guī)模的不足5%，但零部件的價值通常是自身價格的幾十倍，具有很強的產(chǎn)業(yè)輻射能力和影響力。另外，半導體零部件關(guān)鍵技術(shù)反映一個國家工業(yè)和半導體設(shè)備的技術(shù)水平，具有十分重要的戰(zhàn)略地位，其技術(shù)進步是影響到下游數(shù)字經(jīng)濟和信息應(yīng)用行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的先決條件。sRaesmc

根據(jù)VLSI的數(shù)據(jù)[3]，2020年全球半導體零部件領(lǐng)軍供應(yīng)商前10中（見表2-1），包括有蔡司ZEISS（光學鏡頭），MKS儀器（MFC、射頻電源、真空產(chǎn)品），英國愛德華Edwards（真空泵），Advanced Energy（射頻電源），Horiba（MFC），VAT（真空閥件），Ichor（模塊化氣體輸送系統(tǒng)以及其他組件），Ultra Clean Tech（密封系統(tǒng)），ASML（光學部件）及EBARA（干泵）。sRaesmc

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表2-1.全球前十大半導體零部件廠商排名sRaesmc

（來源：各公司年報、網(wǎng)絡(luò)信息整理）sRaesmc

根據(jù)圖2-1中VLSI數(shù)據(jù)，近10年里，前十大供應(yīng)商的市場份額總和趨于穩(wěn)定在50%左右。但由于半導體零部件對精度和品質(zhì)的嚴格要求，就單一半導體零部件而言，全球也僅有少數(shù)幾家供應(yīng)商可以提供產(chǎn)品，這也導致了盡管半導體零部件全行業(yè)集中度僅有50%左右，但細分品類的集中度往往在80%-90%以上，壟斷效應(yīng)比較明顯。例如在靜電吸盤領(lǐng)域，基本由美國和日本半導體企業(yè)主導（見表2-2），市場份額占95%以上，主要有美國AMAT（應(yīng)用材料）、美國LAM（泛林集團），以及日本企業(yè)Shinko（新光電氣）、TOTO、NTK等。sRaesmc

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圖2-1.全球前十大半導體零部件廠商市場份額占比穩(wěn)定在50%左右 （來源：VLSI）sRaesmc

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表2-2.主要零部件產(chǎn)品的全球領(lǐng)先企業(yè)名單sRaesmc

（來源：江豐電子、網(wǎng)絡(luò)信息整理）sRaesmc

（2）我國半導體零部件市場規(guī)模及格局sRaesmc

目前我國半導體零部件產(chǎn)業(yè)尚處于起步期，整體規(guī)模較小。根據(jù)芯謀數(shù)據(jù)[2]，2020年，中國本土晶圓制造廠商（主要包括中芯國際、華虹集團、華潤微電子、長江存儲等）采購8寸和12寸前道設(shè)備零部件金額約為4.3億美元。但由于我國本土晶圓制造產(chǎn)能擴充較快，因此預計半導體零部件需求將持續(xù)旺盛，按照現(xiàn)有本土晶圓制造產(chǎn)能計劃，到2023年將有50%新增產(chǎn)能。按照設(shè)備、產(chǎn)線同時有零部件的采購需求來測算，預計國內(nèi)半導體零部件市場規(guī)模在2023年將超過80億元，到2025年有望超過120億元。sRaesmc

盡管國內(nèi)半導體零部件市場規(guī)模快速增長，但目前我國本土零部件企業(yè)的技術(shù)能力、工藝水平、產(chǎn)品精度和可靠性遠遠無法滿足國內(nèi)設(shè)備和晶圓制造廠商的需求，整體國產(chǎn)化率還處于較低的水準。一般而言，對于采用定制化設(shè)計生產(chǎn)的精密機加件，我國國產(chǎn)化率相對較高。sRaesmc

因為國產(chǎn)半導體設(shè)備在起步階段，為了盡快實現(xiàn)量產(chǎn)追趕先進水平，往往采用自行設(shè)計，然后讓國外（主要是日本，少量韓國）加工商加工的模式。由于半導體設(shè)備精密機加件的原材料、加工方式、表面處理方式以及清洗包裝都有特別的要求，國內(nèi)加工商一時無法滿足，另外還因為日本加工技術(shù)供應(yīng)商有著比較豐富的同類型零件加工經(jīng)驗，在加工過程中可以發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計中的失誤并且進行調(diào)整。sRaesmc

后來隨著國內(nèi)市場逐漸擴大，國內(nèi)少量半導體設(shè)備廠商為了降低成本和保障供應(yīng)鏈安全，開始逐步培育國內(nèi)其他行業(yè)的加工商開始投身半導體設(shè)備精密零部件加工。因此在設(shè)備商主導的精密機加件領(lǐng)域，國內(nèi)零部件廠商進步較快。但對于更加標準化，高度依賴市場競爭的通用外購件來說，國產(chǎn)化率普遍都很低。主要原因在于這些通用外購件的設(shè)計和生產(chǎn)要求很高，國產(chǎn)產(chǎn)品即使樣件能夠達到同等水平，但在保證量產(chǎn)的穩(wěn)定性方面還需要努力。同時由于國內(nèi)設(shè)備企業(yè)在國產(chǎn)化上也剛剛?cè)〉眠M展，因此在通用型零部件的采購上還比較被動，主要以國內(nèi)成熟產(chǎn)品為主，不愿意冒然嘗試國產(chǎn)新制造產(chǎn)品[1]。sRaesmc

上述這些導致我國在半導體零部件核心產(chǎn)品上仍然無法做到“自主可控”的主要原因。據(jù)國內(nèi)主流代工廠數(shù)據(jù)，目前全年日常運營過程中領(lǐng)用的零部件（括維保更換和失效更換的零部件）達到2000種以上，但國產(chǎn)占有率僅為8%左右。美國和日本占有率分別為59.7%和26.7%。sRaesmc

實際上，高端零部件市場主要被美國、日本、歐洲供應(yīng)商占有；中低端零部件市場主要被韓國、中國臺灣供應(yīng)商占據(jù)。靜電吸盤是晶圓制造廠的關(guān)鍵非消耗零部件，單價高達數(shù)萬甚至數(shù)十萬美元，目前還國內(nèi)沒有一家企業(yè)能做出相關(guān)的成熟產(chǎn)品，就連靜電吸盤所用的氮化鋁陶瓷原材料也遠達不到要求的技術(shù)指標，對外的依賴度達99%以上。sRaesmc

另外盡管我國真空泵產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)接近2000億元，但是在半導體用干式真空泵方面仍然需要進口Edwards等企業(yè)的高端產(chǎn)品。不過近年來隨著國內(nèi)半導體產(chǎn)業(yè)新建產(chǎn)能及擴產(chǎn)速度加快，疊加新冠疫情造成物流運輸服務(wù)受阻導致國外零部件交期不斷延遲，為我國一些具有高成長潛力的國內(nèi)半導體零部件企業(yè)帶來加快進行國產(chǎn)替代的機會。例如江豐電子的ShowerHead和腔體加工業(yè)務(wù)、科百特的過濾件業(yè)務(wù)、通嘉宏瑞的干式真空泵業(yè)務(wù)等。表2-3總結(jié)了我國在不同半導體零部件領(lǐng)域的一些企業(yè)。sRaesmc

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表2-3.國內(nèi)主要半導體零部件企業(yè)sRaesmc

（來源：網(wǎng)絡(luò)信息整理）sRaesmc