半导体核心设备
国产算力和自主可控是半导体产业的长期核心战略主线。
在中美关于AI算力芯片形势反复的背景下，国内大模型厂商和互联网公司未来有望持续扩大国产芯片的采购和应用比例。
从产业生态来看，芯片环节与产业链设备和材料相关体系形成紧密的协同发展格局。
在下游国内大厂先进制程扩产背景下，先进产能有望带动设备和材料需求进一步提升。
设备是半导体产业链上游高壁垒基石以及前周期赛道，其技术发展直接决定芯片制造的工艺能力与良率水平。
半导体产业链核心设备概览
半导体是周期型行业和成长型行业，当前在新兴应用领域强劲需求的带动下，行业高景气加速发展。
随着晶圆厂扩产叠加芯片技艺进步提振需求，国产化设计、制造、设备等各环节加速迎来国产化配套广阔空间。
半导体设备位于产业链上游：
数据来源：前瞻产业研究院、行行查
半导体设备市场涵盖11大类、50多种专业设备，全面覆盖半导体制造的各个环节。
11大类设备主要包括光K机、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入机、化学机械抛光（CMP）设备、清洗设备、检测设备、氧化退火设备、划片机、引线键合机和塑封机。
在上述大类设备的基础上，每类设备又进一步细分为多种专业设备，以适应不同工艺环节和应用场景的需求。
前道晶圆制造设备：主要用于芯片的制造，技术壁垒最高，占设备市场总规模的约90%。包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。
后道封测设备：用于芯片的封装和测试，包括减薄、划片、打线、Bonder、FCB、BGA植球、检查、测试设备等。
01刻蚀设备
刻蚀设备是半导体制造三大核心设备之一，其核心功能是将图形精确转移到功能层，形成集成电路所需的立体微观结构。
主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀两大类，当前干法刻蚀是主导，湿法刻蚀为补充。
刻蚀工艺图示：
全球刻蚀设备市场格局高度集中，海外三大厂商占据总市场份额的约90%。
根据SEMI，全球刻蚀机市场份额中，拉姆研究占比46.7%，东京电子占比26.6%，应用材料占比16.7%。
国内两家刻蚀机头部厂商为中微公司和北方华创。中微公司开发CCP单台机和双台机，ICP单台机和双台机可覆盖90%刻蚀应用；北方华创自2001年起研发ICP刻蚀设备，2005年实现首台设备量产，当前已形成对刻蚀工艺的全覆盖。此外，屹唐半导体刻蚀设备逐步导入国内产线。
02光刻设备
光刻工艺是芯片制造流程中技术难度最大、成本最高以及周期最长的环节，光刻技术水平直接决定了芯片的最小线宽
加上配套的涂胶显影设备和光刻工艺需要用到的掩模版、光刻胶等耗材，整体光刻工艺的费用约占芯片生产成本的1/3左右，耗费时间约占40%。
光K机内部零件种类众多，且越高端的组成越复杂，如EUV内部零件多达8万件以上。
主要组成系统：光刻光源、均匀照明系统、投影物镜系统、机械及控制系统(包括工件台、掩膜台、硅片传输系统等)。其中光源、光学系统、双工件台为光K机的三大核心部件，价值量占比约为15%、24%、12%。
光源：包括UV、DUV和EUV，其中EUV技术难度极高。国内科益虹源可提供DUV准分子激光光源（KrF、ArF），福晶科技主要提供DUV光刻机光源系统中的非线性光学晶体（如LBO、BBO）和激光器件，波长光电开发的光刻机平行光源系统已实现国产替代，应用于i线（365nm）、KrF（248nm）光刻机，奥普光电参与光刻机光源系统研发。
投影物镜：实现精准成像的关键部件，主要作用是将掩模图形按照一定缩放比例成像到硅片上。投影物镜技术难度极高，国外光刻投影物镜的光学、结构设计专利主要集中于ASML、蔡司、Nikon和Canon，其中蔡司（Zeiss）是ASML EUV光K机的独家投影物镜供应商，其EUV物镜采用多层膜反射镜技术。国内相关研究集中在上海微电子、长春国科精密、北京国望光学、中国科学院长光所等。此外，茂莱光学等厂商为光学系统提供用于匀光、中继照明模块的光学器件、投影物镜等。福光股份给长光所供投影物镜的部分镜片以及结构件以及照明系统的中继镜。
竞争格局：全球IC光K机市场呈现“一超双强”的竞争格局，主要竞争者包括 ASML、 Nikon 和 Canon，其中 ASML 占据绝对主导地位。
国内目前已建立研发体系：主要包括HW、研究所（长光、上光机）、整机制造企业宇量昇、新凯来、上海微电子等。
国内部分对标的部分产品产业链各子系统拆分如下：上海微电子负责光K机设计和总体集成，科益虹源提供光源系统，国望光学提供物镜系统，国科精密提供曝光光学系统，华卓精科提供双工作台，启尔机电提供浸没系统。
国内光K机零部件环节众多，各细分领域都涌现出一批代表厂商，如汇成真空（真空镀膜设备）、芯源微（前道涂胶显影）；南大光电、容大感光、徐州博康（光刻胶）；华特气体、雅克科技（特种气体）；清溢光电、菲利华、华润微、冠石科技、路维光电（光掩膜版）；芯碁微装（直写光刻设备用于掩膜版制造）；精测电子、中科飞测、东方晶源（检测设备）、华辰装备、苏大维格等。
03涂胶显影设备
在全球半导体前道设备市场中，涂胶显影设备价值量占比约4%。
涂胶显影设备是唯一与光K机联机作业的核心设备，主要完成光刻胶的涂覆、烘烤及显影全流程。
整个光刻工艺，除了曝光，其余所有工艺步骤都在涂胶显影机内完成。
涂胶显影设备性能直接影响光刻工艺效果，而光K机在产能和精度等指标上持续升级，将对涂胶显影设备提出较高的匹配要求。
光刻十步工艺法：
资料来源：《芯片制造：半导体工艺制程实用教程》Peter Van Zant
涂胶显影设备竞争格局
涂胶显影设备行业集中度较高。
全球涂胶显影设备主要制造商包括日本东京电子（TEL）、日本迪恩士（DNS）、德国苏斯微（SUSS）、中国台湾亿力鑫（ELS）、韩国CND等。
日本东京电子全球市占率达90%，目前垄断EUV领域涂胶显影设备市场。
在中国大陆市场中，东京电子、迪恩士和芯源微的市占率分别约为90%、5%、4%。
国内涂胶显影设备厂商起步相对较晚，芯源微是唯一实现前道涂胶显影设备量产的企业，28nm工艺设备已通过客户验证，获得大厂订单；后道设备覆盖Bumping、WLCSP等封装工艺；盛美上海和至纯科技等在该环节也有所布局。
长期来看涂胶显影设备受益于前后道的多个工艺演进，市场有望持续扩张。
04薄膜沉积设备
薄膜沉积设备负责在晶圆表面沉积导体、绝缘体或半导体等材料膜层，构建集成电路的基础结构，起到保护芯片免受环境影响的作用。
根据沉积原理不同，薄膜沉积设备分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）三大类。
其中，PECVD和溅射PVD等技术在薄膜沉积领域的主导地位。
全球薄膜沉积设备头部厂商为应用材料公司AMAT、东京电子TEL、泛林半导体LAM等。
PVD设备：AMAT占据了85%的市场份额，在该领域占据主导地位，其他厂商仅占15%的市场份额。
CVD设备：AMAT、LAM和TEL三家公司的合计市场份额达到80%，剩余20%的市场份额由其他厂商瓜分。
国内主要布局厂商包括拓荆科技、北方华创、中微公司、微导纳米、盛美上海、屹唐股份等。拓荆科技是国内CVD（化学气相沉积）设备头部企业，PECVD设备市场占有率领先；北方华创PVD物理气相沉积设备引领市场；中微公司是MOCVD设备细分领域全球龙头企业；盛美上海在管式LPCVD设备和ALD设备都有所布局。
05清洗设备
清洗步骤数量约占所有芯片制造工序步骤的30%以上，是所有芯片制造工艺步骤中占比最大的工序。
半导体清洗是指针对不同的工艺需求对晶圆表面进行无损伤清洗以去除半导体制造过程中的颗粒等杂质的工序。
湿法清洗是当前主流的清洗技术路线，工艺占比达90%
在湿法清洗工艺路线下，单片清洗设备为主流。
半导体清洗设备行业属于技术密集型行业，市场竞争激烈，技术壁垒较高，主要集中在少数几家拥有核心技术和强大研发能力的龙头企业。
海外厂商头部厂商日本DNS、TEL，以及美国Lam、韩国SEMES公司凭借可选配腔体数、每小时晶圆产能、制程节点上领先优势，垄断全球清洗设备市场。
国内厂商起步相对较晚，近年来主要采取差异化路线，积极研发兆声波、二流体等技术致力于追赶国际先进水平。
国内半导体清洗设备龙头盛美上海市占率全球第五约6.6%，产品线较为丰富主要产品是单片清洗设备，自主研发并具有全球知识产权保护的SAPS和TEBO兆声波清洗技术可实现对晶圆表面图形结构的无损伤清洗；北方华创在槽式清洗设备领域布局较深，并逐步向单片清洗技术延伸；芯源微与至纯科技专注湿法清洗设备。
06CMP设备
化学机械研磨/化学机械抛光（CMP）是目前公认的纳米级全局平坦化精密加工技术。
CMP设备主要用于晶圆的全局平坦化处理，主要由晶圆传输单元、抛光单元和清洗单元三大主要模块组成。
全球CMP设备市场主要由美国应用材料和日本荏原占据，全球市场占有率超90%。
国内CMP设备的主要供应商为华海清科、北京烁科精微电子装备有限公司和中电45所。其中华海清科是国内唯一一家能够提供12英寸CMP设备商业机型的制造商，2014年就推出了国内首台拥有核心自主知识产权的12英寸CMP设备，打破了国际巨头在此领域数十年的垄断。
07离子注入设备
在晶圆制造中，离子注入是掺杂环节的核心工艺，技术壁垒较高。
离子注入机是半导体制造中关键的掺杂设备。
在芯片制作过程中，为调控材料性能，需掺入不同种类元素。这些元素以带电离子的形式被加速至预定能量并注入至特定半导体材料中，以实现原子的替换或添加，离子注入机发挥重要作用，
根据离子能量和注入剂量的不同，离子注入机可划分为低能大束流、中低束流和高能离子注入机三大类。
离子注入设备市场格局
全球离子注入设备海外主导，主要以AMAT、Axcelis、Nissin等国外厂商为主。
国产厂商中，凯世通和中科信离子注入设备研发进展顺利。凯世通在国内12英寸低能大束流离子注入机市场占据领先地位，是国内低能大束流离子注入机产业化领跑者；中科信自主研制的离子注入机在大束流离子注入机工程化方面取得成果，已实现国产离子注入机28纳米工艺全覆盖；北方华创也已经进军离子注入设备市场。
08量/检测设备
前道量/检测在芯片制程中是提高芯片良率以及推进工艺迭代的重要环节。
量测设备：主要用于精准测量半导体晶圆上的结构尺寸和材料特性，如薄膜的厚度、关键尺寸（如线宽）、刻蚀深度、表面形貌等物理性参数。
检测设备：通过扫描晶圆表面，识别和定位可能影响良率的缺陷，检测晶圆表面或电路结构中的缺陷和异常情况。
量/检测设备市场格局：全球过程控制市场主要由海外龙头KLA主导，AMAT、日立等海外厂商市占率相对较高。当前国产厂商布局量检测设备企业主要包括中科飞测、精测电子等。
09先进封装设备
AI芯片和HBM内存制造需求攀升，先进封装技术创新对设备提出了新的要求。
先进封装所需设备包括晶圆处理、芯片贴装与互连、先进互连与再布线、封装成型与测试等多个环节。
晶圆减薄机：半导体封装中的关键设备，将晶圆背面减薄至目标厚度（通常为50-300μm），以满足先进封装，如3D堆叠、扇出型封装对芯片体积、导热性和电气性能的要求。日本Disco、东京精密、德国G&N等是全球头部厂商，国内华海清科、晶盛机电、中电科等加速国产替代。
电镀设备：芯片制造中实现金属互连的关键设备，盛美上海、北方华创和中微公司等企业在该领域加速突破。
键合设备：半导体制造和先进封装的核心设备，核心作用是通过高精度、高可靠性的键合技术，实现多层结构、异质集成或三维堆叠，满足高性能计算对芯片小型化和高密度集成的需求。
混合键合是半导体先进封装的核心技术趋势，也是向更高性能发展的关键路径之一。
全球市场格局方面，ASMPT、Hanmi半导体、韩国韩华精密机械、荷兰Besi、K&S及Shibaura是主要的混合键合设备供应商。
国产键合设备供应商主要包括拓荆科技、华卓精科、芯源微等。拓荆科技是国产W2W/C2W混合键合设备龙头，是国内首台应用于量产的键合设备；华卓精科在混合键合领域研发出多款混合键合设备，并获得了相关专利；华卓精科自主研发的混合键合设备HBS系列全自动晶圆混合键合系统集成了键合工艺的多个功能模块；芯源微涉及涂胶显影/临时键合/解键合/湿法设备，其中临时键合/解键合设备已实现国产替代。
此外，青禾晶元推出了全球首台C2W&W2W双模式混合键合设备；百傲化学拟收购的芯慧联新是国内第二家商用混合键合设备公司。
根据国际半导体产业协会（SEMI）数据，2024年全球半导体制造设备销售额达1171亿美元，这一增长主要受前端和后端设备市场同步复苏推动。
SEMI预计2025年全球半导体设备市场总规模将超过1270亿美元。其中，中国大陆是全球最大的半导体设备市场且保持最快增速。
整体来看，当前国内先进逻辑芯片开启规模化扩产，以高数值孔径光k机、刻蚀、高深宽比ALD等为代表的各类半导体设备需求加速爆发，有望进一步带动国内半导体自主可控进程加速。此外，国家大基金三期和地方政府专项基金为半导体产业提供长期资金支持，重点投向设备、材料等“卡脖子”环节，将加速半导体设备产业链迎来新一轮国产化机遇。