半导体设备三大核心赛道——光刻、刻蚀、薄膜沉积——的发展历程,本质上是全球半导体产业三次转移的缩影:从美国起源,到日本依托家电市场反超,再到韩国与台湾在PC时代崛起,如今正向中国大陆转移。当前行业正处于第三次产业转移叠加技术迭代放缓的关键拐点,这为国产设备企业在三大核心赛道实现追赶提供了历史性窗口期。
三次产业转移塑造的竞争格局
半导体行业起源于美国,在鼎盛时期,全球前十大半导体厂商中有九家为美国企业。第一次产业转移发生在上世纪八十年代,美国将装配环节向日本转移,日本依托自身巨大的家电市场消化吸收技术,并以内存芯片为突破口实现对美国的技术反超,造就了索尼、东京电子等知名厂商。
第二次产业转移始于上世纪九十年代,消费级个人电脑快速发展,韩国与台湾凭借低廉的人工成本和大量高素质人才,取代了日本大部分市场份额。韩国成为内存芯片的主要生产者,台湾则跃升为代工领域龙头,三星和台积电正是在这次转移中脱颖而出。
当前拐点:大陆承接与技术迭代放缓
目前行业正处于第三次产业转移进程中,目的地正是中国大陆。一方面韩国和中国台湾失去了劳动力成本优势,另一方面智能手机普及后,中国大陆成为全球最大的半导体消费市场。大陆地区晶圆制造市场份额已从2005年的7%提升至2020年的23%,2021-2022年全球开工新建的29家晶圆厂中,大陆地区占据8家。
与此同时,从22nm开始芯片制程迭代明显放缓,摩尔定律的推进速度减慢。这一趋势为国产设备追赶国际一流提供了技术上的可能性——以中微公司为例,其CCP刻蚀机已覆盖至最先进的5nm制程并进入台积电供应链,部分产品已具备与国际一流厂商相当的水平。
三大核心赛道国产化现状
从设备国产化率看,三大核心赛道正处于不同阶段:
| 设备类型 | 国产化率 | 主要国内厂家 |
|---|---|---|
| 刻蚀设备 | 20%左右 | 中微公司、北方华创、屹唐股份 |
| 光刻设备 | 预计将有零的突破 | 上海微电子 |
| 薄膜沉积(PVD) | 10%左右 | 北方华创 |
在晶圆制造设备中,刻蚀占比约30%、光刻约23%、薄膜沉积约25%,三者合计占据前道设备的主要份额,被视作“长坡厚雪”的核心赛道。
常见问题
为什么技术迭代放缓对国产设备企业是机遇?
在摩尔定律快速推进时期,设备环节的后来者很难追上行业龙头。但当制程缩小到10nm尺度后难度指数级上升,从22nm开始迭代明显放缓,全球芯片技术发展速度整体减慢,这为国产设备企业在技术上追赶国际一流提供了时间窗口。
三大核心赛道中哪个国产化进展最快?
刻蚀设备是目前进展相对较快的赛道,国产化率在20%左右,中微公司的CCP刻蚀机已经进入台积电5nm供应链。光刻设备则仍处于从0到1的阶段,预计将有零的突破,不确定性相对较大。
产业转移对半导体设备需求的影响有多大?
随着第三次产业转移推进,大陆地区对半导体设备的需求大幅提升,2020年已晋级全球首位,2021年规模进一步提升至296亿美元,全球占比达28.9%。产业转移趋势与当前较低的设备国产化率形成强烈对比,为国内设备企业提供了崛起机会。