中美贸易战已经3年了我国半导体行业的国产替代进展若何？

这个中，中国尤其看重家当升级和发展高技能。
然而，这就从根本上与美国企图将本国的核心高技能节制在本海内的操持产生不可调和的抵牾。
在当前的环球化现状下，中国作为后发国家，依然属于技能引进大国，为了阻挡美国的技能外流和中国高技能家当的快速发展，美国开始利用国际贸易政策来压制中美贸易交往。

这就导致了2018年以来的中美贸易战。
在贸易战爆发之后，美国开始对我国高技能家当进行全面打压，个中尤以半导体家当为最。

而早在贸易战之前的十二五期间，我国就开始搞起了02专项，之后又成立了许多国家集成电路家当投资基金，加大对半导体家当的投资力度。
与此同时，美国、西欧、日本等西方半导体强国也加大了对本国半导体家当投资力度，并且限定我国对前辈半导体干系设备的购买，断供我国部分企业前辈制程芯片，对我国企业赴美并购半导体企业大加限定，阻碍我国半导体家当发展的意图加倍明显。
摩尔定律的趋缓对研发投资支出的哀求越来越高，打破前辈半导体技能壁垒难度增大。
我国拥有环球最大的下贱运用市场，海内涵不同领域拥有核心竞争力的半导体企业可以凭借海内弘大的消费市场，持续深入创新发展，在新兴领域不断打破。
以下我将从半导体设备、材料、IC设计、IC制造、IC封测五个方面来剖析我国半导体国产替代进程。

半导体下贱需求高速增长，国产设备需求也快速增长。
在半导体的制造和封测流程中，半导体设备必不可少。
由于半导体设备制造技能很高，而海内技能积累少。
如果海内本土企业从一无所知开始研发，须要的韶光投入太长，并且可能错过好的发展机遇，因而也可能失落去公司营收高速发展的机会。
因此海内半导体设备厂商大多采纳国外收购的办法，快速理解市场，节制核心技能。
目前在刻蚀机、洗濯机、光刻机、薄膜沉积等半导设备领域，我国半导体企业已经实现了一定打破。

中国设备家当未来10年，第一步将欢迎中国半导体家当对设备投资需求成倍的增长，同时目标将国产化率从均匀5%~10%，提升到70%~80%以上乃至更高；第二步中国设备技能能力与国际厂商同台竞技之后，实现打开国门走向天下。

只有在设备上拥有核心技能升级与迭代能力，才能真正实现半导系统编制造上实现超越，国产化率是当务之急，也势不可挡。

紧张半导体设备国产化率及供应商：

根据SEMI数据预估，未来中国区域显现更为显著的半导体设备发卖增长潜力。

估量2020~2021增速可达10%~16%，快于环球均匀6~10%增速，中国区域迎来国产设备增长的大好机遇，年市场规模可达130~160亿美金。

环球半导体设备市场集中度较高，紧张设备龙头CR4达57%。
海内设备厂家在单晶炉、刻蚀、沉积、划片、减薄等环节实现逐步打破，多个中高端家当链环节依赖国外入口。

量测设备紧张包括自动检测设备（ATE）、分选机、探针台等，头部集中效应明显。

前端检测设备，前三甲厂商科磊(KLA)市占率50%、运用材料市占率12%、日立高科技市占率10%，这三者累积市占率72%。

后道测试设备厂商，包括美国泰瑞达、日本爱德万占环球份额64%。

分选机厂商厂商，包括科林、爱德万、爱普生等市占率高达70%。

探针台紧张是东京电子、东京精密，二者市占率合计超过80%；海内厂商中长川科技处于研发阶段，深圳矽电是海内规模最大的探针台生产企业。

中高端芯片测试机险些被国外企业垄断，海内华峰测控和长川科技在部分细分领域也有所打破，北京冠中集创深耕CIS芯片测试机，开始向Memory领域渗透。
其他包括上海睿励、中科飞测、上海精测半导体等。

晶圆制造设备

晶圆制造设备投资中紧张分为光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散\离子注入设备、湿法设备、过程检测等六大类设备。

个中光刻、刻蚀和薄膜沉积设备等占比较高，光刻机约占总体设备发卖额的30%，刻蚀约占20%，薄膜沉积设备约占25%(PVD 15%、CVD10%)。

光刻机

国外EUV光刻机龙头为阿斯麦（ASML）、尼康、佳能等，ASML为行业寡头，已能够实现前道5nm光刻。

上海微电子是海内顶尖的光刻机制造商，公司封装光刻机海内市占率80%，环球40%，光刻机实现90nm制程，并有望延伸至65nm和45nm，公司承担多个国家重大科技专项及02专项任务。

刻蚀机

在半导系统编制造中有两种基本的刻蚀工艺：湿法堕落和干法刻蚀。
目前环球主流刻蚀工艺为干法刻蚀球主流刻蚀工艺为干法刻蚀。

环球硅基刻蚀紧张厂商为Lam(泛林集团)和AMAT(运用材料)，两者拥有97%的市场份额，介质刻蚀紧张厂商为TEL(东京电子)和Lam(泛林集团)，拥有97%的市场份额。

海内里微半导体是唯一打入台积电7nm制程的中国设备商，北方华创的8英寸等离子蚀刻机进入中芯国际，封装环节刻蚀机基本实现国产化，国产化率近90%。

薄膜设备

CVD 紧张厂商为日立、Lam(泛林集团)、TEL(东京电子)、AMAT(运用材料)等霸占超70%的市场。

PVD 被AMAT(运用材料)、Evatec、Ulvac霸占90%市场份额。

海内厂商北方华创实现28nm PVD设备的打破，封装设备国产PVD市占率靠近70%。

CVD中的MOCVD是目前中微半导体已取得主冲要破，目前已有20%的国产化率。

封装测试设备

封测行业位于集成电路家当链末端，是劳动密集型行业。

作为我国半导体领域上风最为突出的子行业，在当前国产半导体家当链中，国产化程度最高、行业发展最为成熟。

从中芯国际、长江存储、华虹宏力中标情形看国产化率

如果我们仅仅只看各种文献，就会创造国产设备厂商的各种打破不少，但这个中有多少是政绩工程，又有多少真能量产并上市的，就不好说了。
为了真正节制半导体设备国产化的情形，我们可以根据中芯国际、长江存储、华虹宏力这三家范例制造厂商2021年设备招标情形来评估，而从招标采购结果来看，设备国产化率整体达到了20%以上。

1、刻蚀：国产化率22%，中微公司、北方华创、屹唐股份三强崛起

长江存储：国产刻蚀设备紧张采购自中微公司、北方华创、屹唐股份。
在长江存储2017~2021年刻蚀设备招标中，中微公司设备中标数量位列第三，累计58台，仅次于泛林、东京电子，高于运用材料，表示出中微公司在刻蚀设备领域达到国际水平的技能竞争力。
北方华创、屹唐股份仅次于运用材料，分别录得24台、18台。

华力集成：中微公司中标数量位列第二，仅次于泛林，高于东京电子、运用材料。
过去五年华力集成招标期间，中微公司共中标15台，北方华创中标1台。
个中中微公司中标设备包括光阻刻蚀、铜互连沟槽刻蚀、钝化膜刻蚀、通孔刻蚀、多晶硅刻蚀等，北方华创中标设备为多晶硅STI刻蚀。

华虹无锡：中微公司位列第二，仅次于泛林，高于迪恩士、东京电子。
中微公司共中标11台，北方华创中标6台，个中中微公司中标设备包括钝化膜刻蚀、氧化膜刻蚀、介质侧墙刻蚀等，北方华创中标设备包括多晶硅刻蚀、浅沟槽刻蚀等。

总结：刻蚀设备方面，中微公司、北方华创、屹唐股份分列海内前三，个中中微公司工艺覆盖范围相对较广，其主力出货类型为CCP（电容耦合等离子刻蚀），面向介质刻蚀较多，近期ICP（电感耦合等离子刻蚀）逐步发力，未来工艺范围有望进一步拓宽；北方华创紧张工艺覆盖为多晶硅、浅沟槽、铝刻蚀等类型，紧张面向金属、硅等导体刻蚀为主；屹唐股份在长江存储得到大量采购，紧张面向介质刻蚀。
从三座晶圆厂累计招标情形统计，国产设备中标总数133台，晶圆厂招标设备总数605台，由此打算国产化率约22.0%（按照台数占比，下同）。
与国外厂商比较，国产刻蚀设备在刻蚀精度、工艺覆盖率等方面还存在进一步提升空间。

2、薄膜沉积：国产化率4.6%，拓荆科技、北方华创、盛美上海为国产前三强

长江存储：薄膜沉积设备紧张采购日美设备，包括东京电子、国际电气、泛林、运用材料等。
国产厂商中，拓荆科技、北方华创分别中标14台、11台，个中拓荆科技中标设备紧张为PECVD（等离子增强化学气相沉积），北方华创中标设备紧张为PVD（物理气相沉积）。

华力集成：运用材料中标最多，国产包括拓荆科技、北方华创、盛美上海。
个中拓荆科技中标设备为PECVD，北方华创中标设备为溅射设备，盛美上海中标设备为铜电镀设备。

华虹无锡：紧张采购运用材料、泛林，国产厂商包括北方华创、拓荆科技、江苏芯梦。
个中，北方华创中标设备为PVD，拓荆科技中标设备为PECVD，江苏芯梦中标设备为化学镀设备。

总结：薄膜沉积设备方面，拓荆科技、北方华创、盛美上海分列海内前三，但三家厂商设备类型有明显差异，个中拓荆科技紧张为PECVD（等离子增强化学气相沉积），北方华创紧张为PVD（物理气相沉积），盛美上海涉及电镀设备，三家厂商均是对应细分设备（PECVD、PVD、电镀）领域的海内龙头，家当地位突出。
从三座晶圆厂累计招标情形统计，国产设备中标总数44台，晶圆厂招标设备总数967台，由此打算国产化率约4.6%。
与外洋厂商比较，国产厂商在薄膜沉积领域工艺覆盖类型方面尚不完善，仍有较大发展空间。

3、过程掌握：国产化率2.4%，中科飞测、精测半导体、睿励科学仪器海内领先

长江存储：过程掌握设备紧张采购美、日设备，包括Onto（由Nanometrics和Rudolph Technologies合并）、科天、日立高新、运用材料、赛默飞等。
国产厂商中，中科飞测、精测半导体、睿励科学仪器分别中标7台、6台、2台，个中中科飞测中标设备紧张为光学表面三维描述量测设备，精测半导体中标设备紧张为膜厚光学关键尺寸量测仪，睿励科学仪器中标设备为介质薄膜丈量系统。

华力集成：Nova Measuring、科天中标最多，国产仅睿励科学仪器中标。
个中Nova Measuring为以色列量测设备公司，共计中标45台，中标产品包括化学机器研磨厚度在线丈量设备、光学线宽丈量仪设备、硅片厚度丈量仪、X射线光电子能谱剖析量测设备等。
睿励科学仪器于2019年11月中标的1台设备为后段膜厚丈量仪设备(BEOL)。

华虹无锡：紧张采购科天、日立高新，国产厂商包括吉姆西半导体科技、无锡卓海。
个中，吉姆西半导体科技6台中标设备为膜厚丈量仪，无锡卓海1台中标设备为套刻精度检测机。
从两家公司官网我们理解到，吉姆西半导体科技紧张业务为半导体再制造设备和研磨液供应系统，再制造设备品牌涵盖运用材料、泛林、日新、东京电子、Nanometrics、Mattson等；无锡卓海科技专注半导体前道检测与量测设备领域的研发、制造、修理、技能做事，再制造设备品牌涵盖科天、日立高新、Ruldoph、Quantox、尼康等。

总结：过程掌握设备方面，中科飞测、精测半导体、睿励科学仪器属于海内布局领先企业，个中中科飞测紧张产品为光学表面三维描述量测设备等光学检测设备，精测半导体、睿励科学仪器紧张产品均为膜厚量测设备。
从三座晶圆厂累计招标情形统计，国产设备中标总数16台，晶圆厂招标设备总数680台，由此打算国产化率约2.4%，国产厂商设备仅覆盖膜厚量测、光学描述量测等类型，品类尚不完好，存在较大市场空间尚待开拓。

4、氧化扩散/热处理设备：国产化率29%，北方华创上风较为明显

长江存储：北方华创中标仅次于东京电子，屹唐股份、成都莱普科技亦得到采购。
个中北方华创共计中标94台，中标产品涵盖氧化、退火、合金等设备。
屹唐股份中标6台，紧张为退火设备；成都莱普科技于2021年9月中标2台，为退火设备。

华力集成：东京电子、运用材料等企业领先，北方华创、屹唐股份、盛美上海亦得到采购。
个中北方华创共计中标4台，中标产品涵盖退火、合金、氧化炉设备；屹唐股份（Mattson）中标2台，为快速热退火/快速热氧扮装备；盛美上海中标1台，为低压高温氧化炉设备。

华虹无锡：东京电子获采购最多，国产厂商包括北方华创、屹唐股份、上海微电子等。
个中，北方华创中标10台设备，包括合金退火炉、真空烘烤炉等；屹唐股份中标3台，为快速热退火设备；上海微电子中标2台，为背面激光退火设备。

总结：氧化扩散/热处理设备方面，北方华创中标设备数量靠前，尤其是在长江存储中获采购数量较大。
北方华创干系设备紧张以各种氧化炉、退火炉、合金炉等为主；除北方华创外，屹唐股份、盛美上海等公司亦有干系炉管产品；上海微电子面向IGBT等运用开拓了激光退火设备，与炉管设备有所差异。
从三座晶圆厂累计招标情形统计，国产设备中标总数124台，晶圆厂招标设备总数430台，由此打算国产化率约28.8%。

5、洗濯：国产化率31%，盛美上海中标设备数量国产最多，仅次于日本迪恩士

长江存储：盛美上海中标设备数仅次于日本厂商迪恩士，国产中标厂商还包括芯矽科技、北方华创、屹唐股份。
个中盛美上海共中标35台，中标产品紧张包括各种型单片式洗濯机。
芯矽科技共计中标5台，中标产品为零部件洗濯机。
北方华创共中标2台制程挡控片蚀刻回收洗濯机，屹唐股份亦于2021年中标2台洗濯设备。

华力集成：盛美上海中标仅次于日本迪恩士，北方华创、芯源微亦得到采购。
个中盛美上海共计中标19台，中标产品涵盖前段、后段工艺的洗濯设备。
北方华创中标13台，均为部件洗濯设备；芯源微中标3台，为刷片洗濯设备。

华虹无锡：迪恩士、盛美上海分列前两位，国产厂商还包括上海稷以科技有限公司。
个中，盛美上海中标19台设备涵盖前后段制程，涉及铜线聚合体剥离、铝线及通孔洗濯、多晶硅氧化膜硅片再生、扩散炉前洗濯等环节，产品运用较为多样。
上海稷以科技有限公司于2021年9月首次中标华虹无锡洗濯设备1台，详细产品为300mm薄片等离子背面洗濯机。

总结：洗濯设备方面，盛美上海表现较为突出，在选取的三家晶圆厂中设备中标数量均位列第二，仅次于日本迪恩士。
盛美上海洗濯设备工艺覆盖面较广，基本涵盖前、中、后段工艺，除盛美上海以外，海内北方华创、芯源微、屹唐股份、至纯科技等企业均有所布局。
从三座晶圆厂累计招标情形统计，国产设备中标总数99台，晶圆厂招标设备总数318台，由此打算国产化率约31.1%。
当前国产设备紧张在后端制程为主，且部分用于处理控片、挡片，在正片、前端制程运用相对有限，未来仍存在较大发展空间。

在半导体材料多领域，紧张核心技能节制在美国、日本企业手中，海内半导体材料干系企业较少。
半导体材料市场相较于其他市场竞争集中度更低，更换供应商难度较低。
在我国半导体材料领域，大硅片生产技能水平较低，我国企业目前可以自主生产的硅片紧张以4英寸、6英寸为主，而我国高度依赖于国外前辈企业的大尺寸硅片。
在我国大硅片技能领域，上海新昇在相对海内其他材料公司起步较早，并且拥有12英寸硅片生产线。
从整体上来说，海内大硅片技能较为掉队，具有大硅片生产线的海内企业不多，且良品率也不高，但海内材料企业大硅片生产能力也在不断提升，发展速率与发展质量也在不断提高。

单晶炉为核心设备，在设备投资额代价量占比约25%。

国外紧张厂商包括：美国QuantumDesign、Kayex、德国的PVA TePla AG、Gero及日本的Ferrotec等，霸占了环球绝大多份额。

海内紧张厂商包括：晶盛机电、北方华创、京运通、连城数控等。

目前部分厂商在6-8英寸已实现国产替代 ，但12英寸与国际水平仍存在差距。
未来需伴随海内沪硅、中环、金瑞泓等海内半导体硅片厂的发展、逐步打破。

国产大硅片紧张制造商：

IC设计

据天下半导体贸易协会统计，环球半导体市场2019年的发卖额为4,121亿美元，海内半导体发卖额为1,423亿美元，环球占比为34.5%，自给率仅有约20%。
据中国半导体行业协会统计，2019年、2020年我国集成电路家当发卖额分别为7,562.3亿元、8848亿元。
个中2019年、2020年集成电路设计发卖额分别为3,063.5亿元和3778.4亿元，同比增速依次为15.8%和23.3%。

数据来源：中国半导体行业协会

由图3.3可知，我国IC设计行业发卖额从2011年的526亿元增长到2020年的3,778亿元，9年间增幅为618%，年均增幅高达68.7%，但总体来说所我国IC设计行业规模相对较小。
据海关统计2019年我国集成电路入口4,451.3亿块，同比增长6.6%，然而入口金额却同比低落2.1%；集成电路出口2,187亿块，同比增长0.7%，出口金额同比增长20%。
从入口数据来看，集成电路入口数量增长，然而入口金额却下跌，个中也反响出贸易战期间美国对我国高端芯片的出口限定。
从我国集成电路设计行业贸易出口来看，海内集成电路发展较快，但值得把稳的是，我国在诸多关键下贱领域的芯片本土霸占率依然很低。

近些年来，我国海内涌现了较多具有高发展性的集成电路设计企业，在部分IC设计领域具备替代能力。
短期来看，我国集成电路设计企业在分立器件、蓝牙芯片、电源管理以及部分中低端存储芯片领域的可替代能力较高。
长期来看，海内集成电路设计能力发展前景较好，在技能含量较高的前辈存储芯片、射频前端发射等领域，海内厂商已基本能够实现国产替代，当然市场份额还不高。

我国海内发展半导体家当的韶光较晚，因而海内半导体企业险些都采取互助、互取所长的Foundry模式，海内目前没有涌现竞争力较强的采取IDM模式发展的企业，该模式哀求企业具备非常强的综合实力，目前环球只有少数几家企业采IDM模式，长江存储、合肥长鑫处于快速追赶阶段。
从国际晶圆代工角度来看，台积电在制造领域处于天下领先地位，中芯国际、华虹半导体是海内技能水平较高的代工企业，但环球竞争力依然较低，与国际前辈水平比较有较大差距，并且市场霸占率也不容乐不雅观。
中芯国际、华虹半导体是海内具备较为成熟代工工艺的企业，中芯国际代工能力较强，可以知足海内大多数下贱运用市场的需求。
同时，粤芯、华润微、积塔半导体等海内半导体企业在前辈制程领域上也有较大打破，国产替代进程稳步加速。

我们以大陆最强的IC代工厂商中芯国际为例来看一下国产厂商的工艺进展情形：

在2020财年，中芯国际来自90纳米及以下制程的晶圆代工业务营收的比例于2020年为58.1%，而2019年则为50.6%。
个中，55/65纳米技能的收入贡献比例由2019年的27.3%增加至2020年的30.5%。
28纳米及以下技能的收入贡献比例由2019年的4.3%增加至2020年的9.2%。
此外，本报告期和上年同期，公司研发投入分别为46.7亿元和47.4亿元，占收入的比例分别为17.0%及21.5%。

2021年，中芯国际的14nm工艺生产线已进入量产，同时产能扩展很快，收入大涨。

14nm芯片知足一样平常的需求确实没问题，但隐忧还是有的：1）竞争对手的5nm生产线已经量产，且霸占营收很大一部分，中芯的14nm生产线营收还很低。
2）生产线设备国产化还不高，一旦碰着美国制裁，还是难以抵挡。

封测工艺是半导体家当链中的末了环节，据中国半导体行业协会统计2017年据中国半导体行业协会统计，我海内地封测行业规模也越来越大，2017年海内集成电路封测行业规模企业为96家，2020年我国封测行业发卖额2,509.5亿元，同比增速为6.8%。
在2018年天下规模前十的封测企业中，中国台湾有5家、我海内地有3家、美国有1家，我国海内具备环球竞争力的封测企业有华天科技、长电科技等。
随着我国近年来半导体行业的快速发展，我国已经具备了大部分的集成电路封装能力，取得了很大打破，然而在前辈封装测试方面的封测技能与国际顶级水平还是存在一定差距。

在半导体设备、材料、IC设计、IC制造、IC封测这五个方面，IC设计的进步是最喜人的，多个领域实现了国产替代；材料和IC封测能基本知足国产替代哀求，但市场份额有待提高。

半导体设备方面，光刻机进展缓慢，不但EUV光刻机还没起步，DUV光刻机也勾留在90nm制程，何时有打破不可知；当然，其他半导体设备，进展还是不错的，中微等已进入高速发展阶段。

IC制造没有太大惊喜，但也基本合乎预期，中芯国际表现尚可，华虹等彷佛没有进步，但有不少新厂商加入进来。
长江存储、合肥长鑫和粤芯等则算是惊喜了。