（续第一部分：集成电路设计，第二部分：集成电路制造，第三部分：基础封装、测试和先进封装）

5、半导体产品制造设备

（一）半导体制造设备中小企业概况

半导体生产线的各个工序中，中小企业所使用的半导体产品加工制造设备种类繁多。有制造裸晶圆（材料）的半导体专用设备（前处理）、将裸晶圆加工成最终晶圆的设备（后处理）、以及制造光掩模（掩模生产）的设备。芯片制造商的生产线上需要各种前端设备。复杂的前端半导体制造设备的成本是半导体晶圆厂成本高的主要原因，其中包括建造超洁净晶圆厂的成本。

前端半导体制造设备包括用于芯片制造工艺的设备，例如光刻、蚀刻、掺杂或离子注入、沉积、抛光或化学机械平坦化。特别值得注意的是金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 设备，这是一种特定类型的沉积设备，可沉积某些金属的薄层，主要用于生产化合物半导体，包括基于 GaAs 和 GaN 的化合物半导体。

后端半导体制造设备SME包括ATP和先进封装设备。

（二）现状

半导体制造设备主要由美国（按销售收入计算占41.7%）、日本（31.1%）和荷兰（18.8%）的公司主导。韩国占据2.2%的份额，其余约6.2%由中国、德国、台湾、以色列、加拿大以及东南亚和欧洲其他国家/地区占据。韩国半导体制造设备厂商大多为三星或SK海力士所有，这些韩国半导体设备公司的主要客户都是韩国半导体公司。尽管也有一家中国公司制造不同类型的半导体制造设备，但除了后端组装、封装设备和MOCVD之外，中国企业在任何半导体制造设备类别上都没有占据重要份额。

总而言之，除光刻设备生产集中在荷兰和日本外，美国在大多数前端半导体生产设备的全球产量中占据很大份额。美国在后端测试设备的全球生产中也占有很大份额。相比之下，美国在全球后端半导体生产设备制造（组装和封装设备）的市场份额相对较小，而中国则拥有相当大的份额。虽然中国目前高度依赖非中国采购的半导体生产设备（封装和 MOCVD 除外），但它正在大力投资以专注于生产此类设备。这些投资使受益公司在开发和生产尖端芯片设备方面相对于其他公司具有显着优势。

如下表所示，虽然美国在大多数前端中小企业的生产中占据相当大的市场份额，但光刻扫描/步进设备却是个显著的例外，这类设备几乎完全由荷兰公司ASML以及日本公司尼康和佳能生产。就光刻机而言，ASML（荷兰）是唯一一家生产EUV步进/扫描光刻机的厂商，而EUV光刻机对于生产线宽为5纳米或更小的集成电路至关重要。然而，目前只有两家半导体制造商——台积电和三星——在生产中使用EUV光刻机，单台设备的成本超过100亿美元。ASML和尼康都生产深紫外（DUV）光刻机，这类设备通过光掩模投射光束，并在晶圆上形成光掩模图案的缩小图像。除荷兰和日本外，美国和其他国家的光刻设备主要用于特定的小批量芯片或光掩模制造。

一套半导体制造设备可拥有多达100多个零部件，而半导体制造设备零部件及配件是行业内最大的贸易品类。根据制造商普查调查，美国半导体制造设备销售收入的一半来自零部件和其他材料。超过 130 家美国公司为外国公司销售的设备提供关键零部件。值得注意的是，Cymer（美国）为 ASML 的 EUV 步进/扫描光刻机制造激光器。 ASML 于 2013 年收购了 Cymer，但 Cymer 仍然是 ASML 位于美国的独立运营部门。

由于市场和客户有限导致销售具有周期性，大多数大型设备公司制造不止一种类型的设备，以便为客户提供全套设备和维护选项。由于设备技术独特，ASML 等光刻步进/扫描设备公司是该规则的例外。 Lam Research、Tokyo Electron (TEL) 专注于沉积和蚀刻，而 KLA 则专注于计量和检测。

日本和荷兰在金属有机化学气相沉积（MOCVD）设备领域处于领先地位，但该领域是个例外。MOCVD设备用于生产非硅半导体，例如氮化镓（GaN）和砷化镓（GaAs），包括发光二极管（LED）、激光二极管和其他光子芯片、功率/射频器件以及太阳能电池。如上所述，氮化镓芯片具有重要的战略防御意义。MOCVD设备由美国Veeco公司、德国Aixtron公司和中国AMEC公司生产。中国正试图通过收购来扩大其在MOCVD市场的份额。2016年，为收购而成立的福建宏晶投资基金（该公司由国有和地方机构组成）试图收购Aixtron公司，但由于收购方可能放弃了收购要约，该交易在奥巴马总统的领导下被美国外国投资委员会（CFIUS）审查后被否决。

蚀刻设备排名前三的公司是Lam Research（美国）、Tokyo Electron（日本）和Applied Materials（美国）。包括中微在内的中国企业在刻蚀方面有一定的专业知识，可以提供低端应用的设备，但市场份额仅为1%左右。

与前端半导体制造设备相比，美国在后端封装中小企业的市场份额相对较小（4.9%）。日本在包装设备方面所占份额最大（35.7%），其次是中国（22.9%）和荷兰（11.1%）。然而，总部位于美国的 Kulicke and Soffa 是一家领先的半导体封装设备公司。美国和日本在后端测试设备（ATP）方面处于领先地位，分别占据33.5%和48.6%的市场份额。

（三）美国半导体制造设备的风险

对国外（非美国）销售的依赖：

尽管美国在半导体生产设备市场占据较大份额，但美国生产商高度依赖海外销售。作为最大的半导体制造地区，台湾、中国大陆和韩国是半导体生产设备最大的市场。尽管预计台湾将在2021年和2022年重新夺回其作为半导体生产设备最大市场的地位，但由于芯片制造厂需要大量资金投入，应用材料公司和Lam Research报告称，其2020年总收入的约90%将来自美国以外的销售。Lam Research来自中国大陆的收入占比从2018年的16%增长到2020年的31%。因此，美国半导体生产设备制造商面临着受到中美贸易限制或亚洲地区意外需求变化的重大影响的风险。由于半导体制造商存在一定程度的器件锁定效应，更换器件供应商需要耗费巨资进行重新设计，因此由此产生的影响可能远远超出目前的收入下滑。例如，Lam Research在其2020年年度报告中指出：“一旦半导体制造商承诺购买竞争对手的半导体制造设备，该制造商通常会继续购买该竞争对手的设备，这使得我们未来更难向该客户销售我们的设备。”此外，半导体生产设备的销售仅限于大学和拥有晶圆厂的半导体制造公司。由于此类设备是半导体行业特有的，半导体生产设备公司无法在这些类别之外拓展客户群。

中国对半导体制造设备生产的补贴扭曲了市场：

此外，中国还计划提供大量补贴，为国内半导体生产设备的生产提供资金。国家集成电路产业投资基金二期重点关注刻蚀机、沉积设备、测试和晶圆清洗设备，资金范围为28.9至47亿美元。这些补贴让中国企业得以继续营业，尽管大多数企业似乎都没有盈利。例如，经济合作与发展组织 (OECD) 表示，“政府注资对中国半导体生产商的财务业绩产生了明显影响”，企业资产的增长并未与盈利能力的增长相匹配。 。这些补贴为中国企业提供了投资下一代半导体制造研发的资金，使它们比没有获得此类补贴的非中国企业具有显着优势。与过去不同的是，考虑到制造半导体生产设备需要大量的研发和资本支出，以及尖端芯片生产何时何地的不确定性，如今的半导体生产设备制造商不愿意投资下一代晶圆尺寸的研发。 。