楊興杰
一、半導(dǎo)體設(shè)備零部件行業(yè)概述及市場(chǎng)規(guī)模
半導(dǎo)體設(shè)備零部件是指在材料、結(jié)構(gòu)、工藝、品質(zhì)、精度、可靠性及穩(wěn)定性等性能方面達(dá)到了半導(dǎo)體設(shè)備及技術(shù)要求的零部件，作為半導(dǎo)體設(shè)備的重要組成部分，零部件的質(zhì)量、性能和精度優(yōu)劣直接決定了半導(dǎo)體設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，是半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)中最為重要的一環(huán)，也是半導(dǎo)體設(shè)備不斷向先進(jìn)制程精進(jìn)的具體載體。從產(chǎn)業(yè)鏈角度，零部件位于半導(dǎo)體設(shè)備上游，零部件上游則為鋁合金材料以及其他金屬/非金屬原材料等。
圖表：半導(dǎo)體設(shè)備零部件行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈
相較于一般的機(jī)械設(shè)備零部件，半導(dǎo)體設(shè)備零部件通常有著精度高、批量小、多品種、尺寸特殊、工藝復(fù)雜、要求較高等特點(diǎn)，需要兼顧強(qiáng)度、應(yīng)變、耐腐蝕性、電子特性、電磁特性、材料純度等復(fù)合功能要求，對(duì)廠商有著較高的技術(shù)挑戰(zhàn)。從主要材料和使用功能的角度，半導(dǎo)體設(shè)備零部件的主要類別包括金屬件、硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、真空件和密封件等。
半導(dǎo)體設(shè)備零部件行業(yè)整體集中度較為分散，目前行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)主要來(lái)自歐洲、美國(guó)和日本等地區(qū)及國(guó)家。根據(jù)QYResearch數(shù)據(jù)，2023年全球前五大半導(dǎo)體設(shè)備零部件廠商分別為ZEISS、Entegris、MKSInstrument、AltasCopco、Trumpf。
圖表：全球前五大半導(dǎo)體設(shè)備零部件廠商主要產(chǎn)品及收入規(guī)模
數(shù)據(jù)來(lái)源：公司財(cái)報(bào)等公開(kāi)數(shù)據(jù)
目前，在晶圓代工廠日常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中領(lǐng)用的零部件（包括維保更換和失效更換的零部件）種類繁多，但國(guó)產(chǎn)占有率低，半導(dǎo)體設(shè)備精密零部件生產(chǎn)主要由美國(guó)、日本和歐洲企業(yè)主導(dǎo)。不過(guò)，由于半導(dǎo)體設(shè)備精密零部件種類紛繁復(fù)雜，制作工藝差異巨大，因此即使是全球行業(yè)領(lǐng)先的頭部企業(yè)，也只能專注于個(gè)別生產(chǎn)工藝，行業(yè)相對(duì)分散，這也使得國(guó)產(chǎn)替代成為可能。
近年來(lái)，隨著美國(guó)對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的封鎖愈演愈烈，國(guó)產(chǎn)替代已成為行業(yè)內(nèi)部亟待解決的需求，對(duì)應(yīng)零部件廠商也積極加大研發(fā)力度，不斷提升研發(fā)水平和產(chǎn)能，雖然目前仍然與國(guó)際龍頭企業(yè)有一定差距，但國(guó)產(chǎn)廠商已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破，包括公司在內(nèi)如富創(chuàng)精密、珂瑪科技、江豐電子、新萊應(yīng)材和晶盛機(jī)電等廠商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)零部件產(chǎn)品的量產(chǎn)，并且未來(lái)還將進(jìn)一步拓寬品類、擴(kuò)大產(chǎn)能、一方面提高成熟制程零部件的使用周期和良率，一方面向先進(jìn)制程精進(jìn)。隨著國(guó)家對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈安全更加重視，將促進(jìn)內(nèi)資半導(dǎo)體精密零部件制造企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
半導(dǎo)體設(shè)備零部件市場(chǎng)空間廣闊，近年來(lái)市場(chǎng)規(guī)模增速明顯。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2023年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)1,063億美元，2023年國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為366億美元。
二、行業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及技術(shù)特點(diǎn)
1.技術(shù)密集，生產(chǎn)精度及可靠性高
相比于其他行業(yè)的基礎(chǔ)零部件，半導(dǎo)體零部件需用于精密的半導(dǎo)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(fù)雜、要求極為苛刻等特點(diǎn)。由于半導(dǎo)體零部件的特殊性，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常要兼顧強(qiáng)度、應(yīng)變、耐腐蝕性、電子特性、電磁特性、材料純度等復(fù)合功能要求。應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備中的同一類型部件，相較于傳統(tǒng)工業(yè)而言對(duì)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(jī)加精度控制、特殊表面處理、潔凈清洗、真空無(wú)塵包裝、交貨周期等方面要求更高，形成了極高的技術(shù)門檻。以刻蝕工藝為例，隨著芯片制程的提升，受到光刻機(jī)波長(zhǎng)的限制，往往需要采用多次曝光，才能得到要求的線寬，實(shí)現(xiàn)更小的尺寸。這對(duì)刻蝕速率、各向異性、刻蝕偏差、選擇比、深寬比、均勻性、殘留物、等離子體引起的敏感器件損傷、顆粒沾污等指標(biāo)都提出了更高的要求。
2.多學(xué)科交叉融合，復(fù)合技術(shù)人才需求高
半導(dǎo)體設(shè)備零部件種類多，覆蓋范圍廣，產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)，其研發(fā)設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用涉及到材料、機(jī)械、物理、電子、精密儀器等跨學(xué)科的交叉融合，因此對(duì)于復(fù)合型人才有很大需求。以半導(dǎo)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(shí)還需加入其他導(dǎo)電物質(zhì)使得其總體電阻率滿足功能性要求，這就需要對(duì)陶瓷材料的導(dǎo)熱性，耐磨性及硬度指標(biāo)的細(xì)致了解，才能得到滿足半導(dǎo)體制造技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)原材料；其次陶瓷內(nèi)部有機(jī)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(qiáng)度的要求，因此對(duì)于靜電吸盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工，需要精密機(jī)加工方面的技能和知識(shí)；而靜電吸盤表面處理后要達(dá)到0.01微米左右的涂層，同時(shí)應(yīng)具備耐高溫，耐磨的特性，使用壽命大于三年。因此，半導(dǎo)體設(shè)備零部件對(duì)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(jiàn)，復(fù)合型、交叉型技術(shù)人才是半導(dǎo)體零部件產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)保障。
3.碎片化特征明顯，不同工藝種類間壁壘高
相較于半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，半導(dǎo)體零部件市場(chǎng)分支領(lǐng)域更多，碎片化特征明顯，單一產(chǎn)品的市場(chǎng)空間很小，同時(shí)技術(shù)門檻較高，半導(dǎo)體零部件公司多專注于某一細(xì)分工藝或產(chǎn)品，呈現(xiàn)“小而精”的特點(diǎn)。半導(dǎo)體設(shè)備零部件生產(chǎn)工藝對(duì)于研發(fā)周期和資金投入要求較高，因此拓展制造工藝和產(chǎn)品種類不僅是限制半導(dǎo)體設(shè)備零部件廠商發(fā)展的技術(shù)因素，同時(shí)也是行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)與難點(diǎn)。
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