行业“众生相”，我国半导体设备的突破口在何方？

近年来，在5G、AIoT、汽车电子的带动下，各类芯片供不应求，台积电、联电、英特尔、三星等主要代工厂纷纷宣布扩产以应对“缺货潮”，半导体设备的需求自然也随之激增。国际半导体产业协会（SEMI）的报告显示，2020年全球半导体设备市场规模达712亿美元，预测今年将增长34%至953亿美元，2022年有望突破1000亿美元大关。

然而，值得关注的是，在行业持续荣景之时，半导体设备交期延长、二手设备价格飙升等乱象也纷至沓来，这对国产设备而言是否意味着机遇？我国发展半导体设备的突破口又在哪？

涌现“扩产潮”

始于去年的“芯片荒”至今无解，全球各大厂商接连宣布扩产以解决芯片供不应求的问题。

国外厂商方面，英特尔于3月份宣布将投资200亿美元在美国亚利桑那州建设两座全新的晶圆厂，预计2024年投产；三星此前决定在美国投资170亿美元建立半导体工厂。

中国台湾厂商方面，台积电计划未来3年投资1000亿美元用于增加产能，今年2月台积电董事会通过了斥资28亿美元扩建南京厂的决议；联电4月份证实公司将携手多家全球领先的客户计划投资1000亿元新台币，扩充12英寸厂Fab 12A P6厂区的产能；世界先进4月份宣布将斥资9.05亿元新台币购买友达L3B厂厂房及厂务设施。

中国大陆厂商方面，中芯国际今年3月份宣布将斥资23.5亿美元在深圳扩充12英寸晶圆产能；华润微电子控股有限公司决定追加投资42亿元，建设功率半导体封装基地，包含功率封装测试与先进封装测试两大工艺生产线。

SEMI的报告显示，全球半导体制造商将于今年年底前启动建置19座新的高产能晶圆厂，2022年开工建设另外10座晶圆厂，以满足广大市场对于芯片不断增加的需求。未来几年这29座晶圆厂的设备支出预计将超过1400亿美元。

另据长城证券研究所的数据，通常一条成熟制程的月产能在1万片的12英寸晶圆生产线上，扩散设备需要22台，CVD设备需要42台；涂胶/去胶设备需要15台，光刻机需要8台，刻蚀设备需要25台，离子注入设备需要13台，PVD设备需要24台，研磨抛光设备需要12台，清洗设备需要17台，检测设备需要50台，测试设备需要33台，其他各种设备需要17台。

由此可见，扩产对于半导体设备的需求如此巨大。

行业“众生相”

半导体设备的需求随着各大厂商的“扩产潮”攀升，行业乱象也逐步显现。

VLSI Research主席Risto Puhakka此前在接受集微网采访时表示：“我们看到今年组装和封装的某些设备市场增长了40%，这可能还是个保守数字。设备供应链的交货期已经被拖到极限了。光刻机的交货期差不多要一年。”

另据日媒7月底报道，某家大型芯片厂高层指出，这1-2个月来常听到有关设备交货时间延迟的消息，虽然无法确定到底是哪种零件短缺，不过交期从原先的1年延长了半年时间至1年半，数年前因滚珠螺杆短缺，导致设备交期延长情况显著。这1-2年来情况虽呈现好转，不过进入2021年来设备商很忙，也让交期话题再度浮现。

相关数据显示，去年晶圆厂设备的交货期在3到6个月之间，而截至7月半导体设备的平均交货周期已延长至14个月，一些晶圆厂设备的交货时间超过了两年。

业内人士透露，半导体设备交期延长的原因在于芯片制造商增加了对其晶圆厂的支出，以及全球芯片短缺的长期化，甚至连设备制造商都要采购他们产品所需的芯片，例如生产设备所需的FPGA芯片就已严重短缺。

具体到各大厂商上，韩媒The Elec专门研究了世界顶级设备供应商的交货时间。截至7月，ASML的ArF设备的交货期为24个月，I-line设备18个月，极紫外线设备18个月；晶圆切割设备制造商Disco的设备交付时间为12至15个月；另外，科磊（KLA）测量检测设备（overlay equipment）的交货期为14个月。Ebara和应用材料的交货期分别为14个月和13个月。

半导体设备交期的延长导致对二手设备需求的增加，该市场于是刮起了疾风。市场研究公司VLSI research表示，2021年上半年，二手设备的价格比上年平均上涨了20%。目前看来，二手设备市场持续火热，【芯观点】市价超新设备！二手设备高光时刻，8英寸扩产最大阻碍一文中指出，相较去年同期，二手设备平均价格有30-50%的涨幅，部分涨幅高达100%，OSAT厂使用的部分二手封装设备价格已超过新设备的价格。

何来“突破口”

国际大厂交期进一步延长，二手设备价格飙升，上文所述的行业乱象或将给国产设备带来暂时的机会，但等行业恢复正常以后，订单是否会回流也是值得深思的一个问题。另一方面，“美国相关部门延迟了对华28nm芯片生产设备许可”的消息也频频传来。

众所周知，半导体设备具备极高的门槛和壁垒，全球半导体设备主要被应用材料、ASML、东电电子、泛林等日美厂商垄断，尤其是光刻、刻蚀、PVD、CVD、氧化/扩散等设备的前三名厂商市占率普遍在90%以上，当前我国除了去胶设备以外的半导体设备的国产化率很低，严重依赖进口。

如何规避被“卡脖子”的风险以及提高国产化率成了重要课题。半导体分析机构Yole Développement主席Jean-Christophe Eloy在接受《集微访谈》采访时指出，中国半导体设备想追赶到和日本同一水平，还需要10到20年的时间。中国如何才能实现追该？他认为应从前沿技术上着手突破。

从技术上来看，中国对于28nm及以下的工艺已形成了完整的供应链，用于生产包括功率以及逻辑在内的各种器件，也有中芯国际这样可以生产此类器件并获得订单的公司。但10nm、7nm、5nm以及未来的2nm则需要特定的材料和设备，包括光刻设备、蚀刻设备、定位设备等。Jean-Christophe Eloy表示：“这些设备都来自美国或日本的公司。由于中美之间的商业关系，中国的众多公司无法获得此类技术和设备。”

“发展先进工艺的唯一方法就是在中国重新开发这种设备，形成自己的供应链，这个过程相当复杂，这背后有需要大量知识和科学技术，中国显然是有能力开发此类设备的，但是需要花大量时间。”Christophe Eloy补充说道。

与此同时，无论是在政策还是市场上国内都给本土半导体设备企业提供了发展机会。从政策上来说，今年7月工信部等六部门发布的文件指出，要加大集成电路、网络安全等领域关键核心技术、产品、装备攻关和示范应用；另外国家大基金二期以设备、材料为投资重点。

从市场上来说，SEMI的报告显示，2020年中国大陆首次成为全球最大的半导体设备市场，销售额达187.2亿美元，同比增长39％。

总结：正如Jean-Christophe Eloy所言，中国半导体设备想要实现追赶应从前沿技术上突破。不过鉴于半导体设备分门别类比较广泛且各类别国内发展情况不一，提高国产化率之路仍任重而道远。