2022年半导体行业发展现状及市场规模分析

1、2022年半导体行业发展现状及市场规模分析1. 半导体设备市场高景气，国产替代加速推进半导体专用设备位于产业链的上游，是半导体制造的基石。半导体专用设备泛指用 于生产各类半导体产品所需的生产装备，是半导体产业的基础和支撑环节，芯片设 计、晶圆制造和封装测试等均需在相关设备的基础上开展。同时，集成电路制造工 艺的技术进步，也会推动半导体专用设备的技术革新，带来对设备投资的持续性需 求。此外，半导体专用设备价值较高、技术复杂，对下游客户的产品质量和生产效率 的影响较大。半导体专用设备在硅片制造、晶圆制造和封装测试等领域广泛应用。应用于集成电路领域的设备，可分为前道工艺设备(晶圆制造)和后道工艺设备

2、(封装 测试)两大类。其中，前道制造设备在半导体设备市场中占比为 80% 左右，后道封 装测试设备占比为 20% 左右。在前道晶圆制造中，主要有氧化/扩散(Thermal Process)、光刻 (Photo-lithography)、刻蚀(Etch)、离子注入(Ion Implant)、薄膜生 长 (Dielectric and Metal Deposition) 、 清 洗 与 抛 光 (Clean & CMP) 、 金 属 化 (Metalization)等步骤，所对应的专用设备主要包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀 设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、清洗设备、机械抛光设备等。伴随全球信

3、息化、网络化和知识经济的迅速发展，特别是以物联网、人工智能、汽车 电子、智能手机、智能穿戴、云计算、大数据和安防电子等为主的新兴应用领域的强 劲增长，全球半导体产业景气度持续上行。汽车是未来 5 年半导体下游市场中复合增速最快的应用领域。汽车行业正在向电动 化、智能化、网联化的方向快速转型和发展，对汽车半导体的需求将随之快速增加， 未来汽车应用成为半导体下游应用的新增长极。根据 Gartner 的预测数据，汽车半 导体市场 2025 年的市场规模将达到 800 亿美元，20 - 25年 CAGR 为 15.7%。消费电子（含手机、PC）为半导体市场主流下游应用，未来市场规模稳中有升。从 半导体

4、市场下游应用构成情况来看，目前主要应用仍为半导体价值量较高的消费电 子类产品。随着 5G 生态的逐步完善和服务提升，5G 手机激发的换机潮有望带动 智能手机市场温和回暖。根据 Gartner 的预测数据，2025 年消费电子（含手机、 PC）的市场规模将达到 3,430 亿美元，20 - 25年 CAGR 为 5.38%。数据中心是半导体市场主要应用领域之一，未来市场规模将持续增长。随着云计算、 物联网、人工智能等信息技术的快速渗透，近年来全球数据量呈几何增长态势，海 量数据催生了巨大的数据处理和存储需求，作为信息系统运行的重要物理载体，数 据中心已成为不可或缺的关键基础设施。根据 Gartn

5、er 的预测数据，2025 年服务 器、数据中心和存储的市场规模将达到 1,120 亿美元，20 - 25年 CAGR 为 8.0%。受益于下游市场需求的增长，半导体市场规模将持续扩大。终端需求是推动半导体 市场成长的主要动力，以汽车、消费电子和数据中心为代表的下游应用领域需求的 强劲增长，全球芯片需求量不断增加，驱动半导体市场规模稳步提升。全球芯片需求激增，晶圆制造扩产稳步推进。半导体下游应用市场的快速成长，催 生了强劲增长的芯片需求，芯片行业的高景气带动晶圆制造、封装测试的需求提升， 进而推动相关产业环节的产能稳步扩张。根据 Gartner 数据，2025 年，全球 8 英 寸晶圆产能将达

6、到 428.9 万片/月，20 - 25年 CAGR 为 3.7%；12 英寸晶圆产能 2025 年将达到 521.1 万片/月，20 - 25年 CAGR 为 10.1%。各大晶圆厂增加资本支出，驱动半导体设备需求扩容。半导体专用设备市场与半导 体产业景气状况紧密相关。在产业高景气的推动下，晶圆厂和封测厂开启扩产规划， 增加资本支出，以配套相关半导体设备，从而驱动半导体设备需求扩容，带动半导 体设备市场规模持续增长。在行业高景气度持续的背景下，2022 年各大晶圆厂的资 本支出计划均大幅增长，预计今年全球半导体设备需求依然保持高增长。根据 SEMI 在2021年二季度的预测，全球前端晶圆厂设

7、备支出将在 2022 年同比增长 10%， 达到超过 980 亿美元的历史新高。基于上述因素的驱动，全球半导体设备市场规模有望再创历史新高。半导体专用设 备作为半导体产业链的支持环节，受益于半导体市场下游应用激增的需求，随着全 球晶圆厂产能的持续扩张和资本支出的增加，半导体专用设备市场将进入稳步增长 阶段。根据 SEMI 的预测数据，2022 年半导体设备市场的销售额将到达 762 亿美 元，同比增长 6%。中国大陆已成为全球主要的半导体设备市场，半导体设备需求量不断提升。目前中 国大陆正处于新一代智能手机、物联网、人工智能、5G 通信等行业快速崛起的进程 中，已成为全球最重要的半导体应用和消

8、费市场之一。随着全球半导体产业链向中 国大陆持续转移，中国半导体设备行业将持续快速发展。根据 SEMI 的数据，中国 半导体设备市场在全球的占比从 2012 年的 6.74% 提升到了 2020 年的 26.31%， 已成为全球最大的半导体设备区域市场。国内晶圆产线建设规模持续扩增，国产设备迎来发展黄金期。据 SEMI 统计，21年 和 22 年全球将新建 29 座晶圆厂，其中将有 8 座新晶圆厂座落中国大陆，占比达 28%。大量的晶圆厂项目新建投产将带来设备资本开支的增加，中国大陆半导体设 备产业将迎来快速发展期。半导体设备国产率较低，国产替代势在必行。国内一二线晶圆厂开启了扩产潮，但 目前

9、我国半导体专用设备的自给率水平较低，仍主要依赖进口，在地缘政治风险反 复的背景下，半导体、特别是半导体设备的国产替代势在必行。国产设备渗透率正稳步提升，未来国产替代空间广阔。在国家战略和政策的支持下， 国内半导体专用设备企业正加速追赶，部分企业经过长期的技术研发和积累，在部 分领域已经取得突破，成功进入芯片制造企业的供应商行列，依托广大的本土市场， 未来中国半导体设备国产替代空间广阔。2. 清洗是半导体制造的高频工艺，市场需求稳步扩增清洗贯穿半导体全产业链，是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洁，以清除半导体制造过程中的颗 粒、自然氧化层

10、、金属污染、有机/无机化学污染、抛光残留物等杂质的工艺。芯片生产对工艺洁净度、可靠性要求严格，杂质清洗工艺直接关系到半导体产品的 良率和性能。随着晶圆制造工艺不断向精密化方向发展，芯片结构的复杂度不断提 高，芯片对杂质含量的敏感度也相应提高。为了保障产品的良率及性能，多种制造 工序后均需设置清洗工序，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。湿法清洗是目前的主流清洗技术路线。根据清洗介质的不同，半导体清洗技术主要 分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线。湿法清洗是针对不同的工艺需求，采用特 定的化学药液和去离子水，对晶圆表面进行无损伤清洗；干法

11、清洗是指不使用化学 溶剂的清洗技术，主要包括等离子清洗、超临界气相清洗、束流清洗等技术。目前， 晶圆制造产线以湿法清洗为主，占芯片制造清洗步骤数量的 90% 以上，少量特定 步骤采用湿法和干法清洗相结合的方式构建清洗方案，互补所短。清洗设备主要包括单片清洗设备、槽式清洗设备、组合式清洗设备和批式旋转 喷淋清洗设备等，其中单片清洗设备市场份额占比最高。单片清洗的优点在于能够 提供更好的工艺控制，改善单个晶圆和不同晶圆间的均匀性，提高产品良率，但每 个清洗腔体内每次只能清洗单片晶圆，设备产能较低。槽式清洗的优点在于产能 高，适合大批量生产，但颗粒，湿法刻蚀速度控制差，交叉污染风险大。单片槽式 组合

12、清洗技术的出现，可综合单片清洗和槽式清洗的优点，在提高清洗能力及效率的同时，减少硫酸的使用量，帮助客户降低成本，符合国家节能减排的政策要求。清洗是半导体制造的高频工艺，同时与工艺良率高度相关，随着下游半导体扩产的 推进，全球半导体清洗设备市场规模平稳增长。在半导体行业高景气度下，晶圆厂 扩产带来清洗设备需求的增加，同时随着芯片工艺的不断进步，清洗工序的数量和 重要性将继续提升，在实现相同芯片制造产能的情况下，对清洗设备的需求量也将 相应增加，给清洗设备带来了巨大的新增市场需求。此外，为了进一步提高集成电 路性能，芯片结构开始 3D 化，此时清洗设备在清洗晶圆表面的基础上，还需在无 损情况下清洗

13、内部污染物，这对清洗设备提出了更高的技术要求。芯片工艺的进步 及芯片结构的复杂化导致清洗设备的价值持续提升。根据公司招股书引用的 Gartner 的数据，2020 年全球半导体清洗设备市场规模为 25.39 亿美元，随着全 球半导体生产规模的持续扩张，清洗设备市场规模有望保持稳定增长。3. 盛美上海清洗设备龙头地位显著，差异化技术构建高壁垒清洗设备核心技术领先，具备国际竞争力。公司的 SAPS 及 TEBO 兆声波清洗、 单片槽式组合清洗等技术，均为自主研发所得。SAPS 与 TEBO 清洗设备产品在全 球范围内首次解决了兆声波清洗技术在单片清洗设备上应用的两大世界性难题，即 晶圆翘曲引起的表

14、面兆声波能量分布不均匀性的难题和兆声波气穴破裂在图形晶圆表面上造成芯片结构损伤的问题。目前，公司的兆声波单片清洗设备、单片槽式组 合清洗设备可应用于 45nm 及以下技术节点的晶圆清洗领域，能有效解决刻蚀后有 机沾污和颗粒的清洗难题，并大幅减少浓硫酸等化学试剂的使用量，技术水平已达 到国际领先或国际先进水平。清洗设备产品线不断丰富，工艺覆盖率已达 80%。截至 2021 年，公司共有 SAPS 兆声波清洗设备、单片 TEBO 兆声波清洗设备、单片背面清洗设备、单片刷洗设备、 槽式清洗设备和单片槽式组合清洗设备等十余款半导体清洗设备，公司的清洗技术 及设备已经可以覆盖 80% 以上的清洗工艺。为实现产能最大化，公司单片清洗设 备还可根据客户需求配置多个工艺腔体，最高可单台配置 18 腔体，有效提升客户 的生产效率。获国内外知名厂商订单，客户资源优质。凭借先进的技术优势和产品性能，公司成 功打入海力士、长江存储、华虹集团、中芯国际等知名晶圆厂产线。2021 年， 公司完成了 14 台槽式清洗机的设计组装和测试工作，其中 10 台已经运到客户端 进行产品片的工艺验证和量产。在原有客户的基础上，公司也拓展了多家国内外新 客户，其中包括全球主要半导体制造商在中国工厂的兆声波单片清洗设备(12 腔)DEMO 订单和美国主要国际半导体制造商的 SAPS 单片清洗设