半导体零部件主要分类和主要特点

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（1）半导体零部件主要分类sRaesmc

半导体零部件是半导体设备的关键构成，据不完全统计，目前行业里关于半导体零部件的种类划分尚未形成标准，目前主要有以下几种分类方法。sRaesmc

按照典型集成电路设备腔体内部流程来分，零部件可以分为五大类：电源和射频控制类、气体输送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。其中电源和射频控制类包括射频发生器和匹配器、直流/交流电源等。气体输送类主要包括流量控制器、气动部件、气体过滤器等。真空控制类包括干泵/冷泵/分子泵等各种真空泵、控制阀/钟摆阀等各类阀件、压力计以及O-Ring密封圈。温度控制类则包括加热盘/静电吸盘、热交换器及升降组件。传送装置类包括机械手臂、EFEM、轴承、精密轨道、步进马达等。sRaesmc

按照半导体零部件的主要材料和使用功能来分，可以将其分为十二大类，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件以及其他部件。其中各大类零部件还包括若干细分产品，例如在真空件里就包括真空规（测量工艺真空）、真空压力计、气体流量计（MFC）、真空阀件、真空泵等多种关键零部件。sRaesmc

按照半导体零部件服务对象来分，半导体核心零部件可以分为两种，即精密机加件和通用外购件[1]。精密机加件通常由各个半导体设备公司的工程师自行设计，然后委外加工，只会用于自己公司的设备上，如工艺腔室、传输腔室等，国产化相对容易，一般对其表面处理、精密机加工等工艺技术的要求较高；通用外购件则是一些经过长时间验证，得到众多设备厂和制造厂广泛认可的通用零部件，更加具有标准化，会被不同的设备公司使用，也会被作为产线上的备件耗材来使用，例如硅结构件、O-Ring密封圈、阀门、规（Gauge）、泵、Face plate、气体喷淋头Shower head等，由于这类部件具备较强的通用性和一致性，并且需要得到设备、制造产线上的认证，因此国产化难度较高。sRaesmc

表1-1总结了在设备及产线上应用数量较多的主要零部件产品以及其主要服务的半导体设备。sRaesmc

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表1-1. 主要零部件产品及其主要服务的半导体设备sRaesmc

（来源：网络信息整理）sRaesmc

（2）半导体零部件产业主要特点sRaesmc

半导体零部件产业通常具有高技术密集、学科交叉融合、市场规模占比小且分散，但在价值链上却举足轻重等特点。一般而言，设备零部件占设备总支出的70%左右，以刻蚀机为例，十种主要关键部件占设备总成本的85%。是半导体产业赖以生存和发展的关键支撑，其水平直接决定我国在半导体产业创新方面的基础能级。sRaesmc

a.技术密集，对精度和可靠性要求较高。sRaesmc

相比于其他行业的基础零部件，半导体零部件由于要用于精密的半导体制造，其尖端技术密集的特性尤其明显，有着精度高、批量小、多品种、尺寸特殊、工艺复杂、要求极为苛刻等特点。由于半导体零部件的特殊性，企业生产经常要兼顾强度、应变、抗腐蚀、电子特性、电磁特性、材料纯度等复合功能要求。sRaesmc

同样一个部件，如果用在传统工业中可行，但是用在半导体业中，对关键零部件在原材料的纯度、原材料批次的一致性、质量稳定性、机加精度控制、棱边倒角去毛刺、表面粗糙度控制、特殊表面处理、洁净清洗、真空无尘包装、交货周期等方面要求就更高，造成了极高的技术门槛。sRaesmc

例如随着半导体加工的线宽越来越小，光刻工艺对极小污染物的控制苛刻到极致，不光对颗粒严格控制，严控过滤产品的金属离子析出，这对半导体用过滤件生产制造提出了极高的要求。目前半导体级别滤芯的精度要求达到1纳米甚至以下，而在其他行业精度则要求在微米级。sRaesmc

同时半导体用过滤件还需要保障的一致性，以及耐化学和耐热性，极强的抗脱落性等，从而实现半导体制造中需要的可重复高性能，一致的质量和超纯的产品清洁度等高要求。sRaesmc

b.多学科交叉融合，对复合型技术人才要求高。sRaesmc

半导体零部件种类多，覆盖范围广，产业链很长，其研发设计、制造和应用涉及到材料、机械、物理、电子、精密仪器等跨学科、多学科的交叉融合，因此对于复合型人才有很大需求。sRaesmc

以半导体制造中用于固定晶圆的静电吸盘为例，其本身是以氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，但同时还需加入其他导电物质使得其总体电阻率满足功能性要求，这就需要对陶瓷材料的导热性，耐磨性及硬度指标非常了解，才能得到满足半导体制造技术指标的基础原材料；其次陶瓷内部有机加工构造精度要求高，陶瓷层和金属底座结合要满足均匀性和高强度的要求，因此对于静电吸盘的结构设计和加工，需要精密机加工方面的技能和知识；而静电吸盘表面处理后要达到0.01微米左右的涂层，同时要耐高温，耐磨，使用寿命大于三年以上，因此，对表面处理技术的掌握与应用的要求也比较高。由此可见，复合型、交叉型技术人才是半导体零部件产业的基础保障。sRaesmc

c.碎片化特征明显，国际领军企业以跨行业多产品线发展和并购策略为主。sRaesmc

相比半导体设备市场，半导体零部件市场更细分，碎片化特征明显，单一产品的市场空间很小，同时技术门槛又高，因此少有纯粹的半导体零部件公司。sRaesmc

国际领军的半导体零部件企业通常以跨行业多产品线发展策略为主，半导体零部件往往只是这些大型零部件厂商的其中一块业务。例如MKS仪器公司，在气体压力计/反应器、射频/直流电源、真空产品、机械手臂等产品线均占据主要市场份额，除了半导体行业的应用，还广泛地应用于工业制造、生命与健康科学等领域。sRaesmc

而不断的进行并购和整合也是国际领军半导体零部件企业用来壮大规模的主要手段，例如国际领先的工业设备公司Atlas（阿特拉斯科普柯，瑞典）为持续做大其半导体用真空泵业务，继2014年收购Edwards后，又于2016年收购了另一家真空技术领域的领导者德国leybold（莱宝），并于2017年单独设立真空技术部门，2019年7月Atlas又再次收购了Brooks（布鲁克斯）的低温业务，此次收购包括低温泵运营公司、以及Brooks在爱发科低温真空（Ulvac Cryogenics）有限公司50%的股份，进一步增强了其半导体领域真空业务的全球竞争力。sRaesmc

（1）全球半导体零部件市场规模及格局sRaesmc

全球半导体零部件市场按照服务对象不同，主要包括两部分构成。一是全球半导体设备厂商定制生产或采购的零部件及相关服务。根据VLSI提供的数据，2020年半导体设备的子系统市场销售规模接近100亿美元，其中维修+支持服务占46%，零部件产品销售占32%及替换+升级占22%。sRaesmc

二是全球半导体制造厂直接采购的作为耗材或者备件的零部件及相关服务。根据芯谋数据[2]，2020年，中国大陆8寸和12寸晶圆线前道设备零部件采购金额超过10亿美元。我国制造产能占全球的比例在12-15%左右，考虑到先进工艺带来的高附加值零部件采购需求，全球8寸和12寸晶圆线前道设备零部件采购金额至少在100亿美元以上。因此叠加两部分半导体零部件销售市场，可以看出全球半导体零部件市场在200亿-250亿美元甚至更大的规模。sRaesmc

尽管半导体零部件市场总体规模仅为到全球半导体接近5000亿美元市场规模的不足5%，但零部件的价值通常是自身价格的几十倍，具有很强的产业辐射能力和影响力。另外，半导体零部件关键技术反映一个国家工业和半导体设备的技术水平，具有十分重要的战略地位，其技术进步是影响到下游数字经济和信息应用行业技术创新的先决条件。sRaesmc

根据VLSI的数据[3]，2020年全球半导体零部件领军供应商前10中（见表2-1），包括有蔡司ZEISS（光学镜头），MKS仪器（MFC、射频电源、真空产品），英国爱德华Edwards（真空泵），Advanced Energy（射频电源），Horiba（MFC），VAT（真空阀件），Ichor（模块化气体输送系统以及其他组件），Ultra Clean Tech（密封系统），ASML（光学部件）及EBARA（干泵）。sRaesmc

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表2-1.全球前十大半导体零部件厂商排名sRaesmc

（来源：各公司年报、网络信息整理）sRaesmc

根据图2-1中VLSI数据，近10年里，前十大供应商的市场份额总和趋于稳定在50%左右。但由于半导体零部件对精度和品质的严格要求，就单一半导体零部件而言，全球也仅有少数几家供应商可以提供产品，这也导致了尽管半导体零部件全行业集中度仅有50%左右，但细分品类的集中度往往在80%-90%以上，垄断效应比较明显。例如在静电吸盘领域，基本由美国和日本半导体企业主导（见表2-2），市场份额占95%以上，主要有美国AMAT（应用材料）、美国LAM（泛林集团），以及日本企业Shinko（新光电气）、TOTO、NTK等。sRaesmc

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图2-1.全球前十大半导体零部件厂商市场份额占比稳定在50%左右 （来源：VLSI）sRaesmc

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表2-2.主要零部件产品的全球领先企业名单sRaesmc

（来源：江丰电子、网络信息整理）sRaesmc

（2）我国半导体零部件市场规模及格局sRaesmc

目前我国半导体零部件产业尚处于起步期，整体规模较小。根据芯谋数据[2]，2020年，中国本土晶圆制造厂商（主要包括中芯国际、华虹集团、华润微电子、长江存储等）采购8寸和12寸前道设备零部件金额约为4.3亿美元。但由于我国本土晶圆制造产能扩充较快，因此预计半导体零部件需求将持续旺盛，按照现有本土晶圆制造产能计划，到2023年将有50%新增产能。按照设备、产线同时有零部件的采购需求来测算，预计国内半导体零部件市场规模在2023年将超过80亿元，到2025年有望超过120亿元。sRaesmc

尽管国内半导体零部件市场规模快速增长，但目前我国本土零部件企业的技术能力、工艺水平、产品精度和可靠性远远无法满足国内设备和晶圆制造厂商的需求，整体国产化率还处于较低的水准。一般而言，对于采用定制化设计生产的精密机加件，我国国产化率相对较高。sRaesmc

因为国产半导体设备在起步阶段，为了尽快实现量产追赶先进水平，往往采用自行设计，然后让国外（主要是日本，少量韩国）加工商加工的模式。由于半导体设备精密机加件的原材料、加工方式、表面处理方式以及清洗包装都有特别的要求，国内加工商一时无法满足，另外还因为日本加工技术供应商有着比较丰富的同类型零件加工经验，在加工过程中可以发现一些设计中的失误并且进行调整。sRaesmc

后来随着国内市场逐渐扩大，国内少量半导体设备厂商为了降低成本和保障供应链安全，开始逐步培育国内其他行业的加工商开始投身半导体设备精密零部件加工。因此在设备商主导的精密机加件领域，国内零部件厂商进步较快。但对于更加标准化，高度依赖市场竞争的通用外购件来说，国产化率普遍都很低。主要原因在于这些通用外购件的设计和生产要求很高，国产产品即使样件能够达到同等水平，但在保证量产的稳定性方面还需要努力。同时由于国内设备企业在国产化上也刚刚取得进展，因此在通用型零部件的采购上还比较被动，主要以国内成熟产品为主，不愿意冒然尝试国产新制造产品[1]。sRaesmc

上述这些导致我国在半导体零部件核心产品上仍然无法做到“自主可控”的主要原因。据国内主流代工厂数据，目前全年日常运营过程中领用的零部件（括维保更换和失效更换的零部件）达到2000种以上，但国产占有率仅为8%左右。美国和日本占有率分别为59.7%和26.7%。sRaesmc

实际上，高端零部件市场主要被美国、日本、欧洲供应商占有；中低端零部件市场主要被韩国、中国台湾供应商占据。静电吸盘是晶圆制造厂的关键非消耗零部件，单价高达数万甚至数十万美元，目前还国内没有一家企业能做出相关的成熟产品，就连静电吸盘所用的氮化铝陶瓷原材料也远达不到要求的技术指标，对外的依赖度达99%以上。sRaesmc

另外尽管我国真空泵产业规模已经接近2000亿元，但是在半导体用干式真空泵方面仍然需要进口Edwards等企业的高端产品。不过近年来随着国内半导体产业新建产能及扩产速度加快，叠加新冠疫情造成物流运输服务受阻导致国外零部件交期不断延迟，为我国一些具有高成长潜力的国内半导体零部件企业带来加快进行国产替代的机会。例如江丰电子的ShowerHead和腔体加工业务、科百特的过滤件业务、通嘉宏瑞的干式真空泵业务等。表2-3总结了我国在不同半导体零部件领域的一些企业。sRaesmc

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表2-3.国内主要半导体零部件企业sRaesmc

（来源：网络信息整理）sRaesmc