中芯国际遭断供，半导体设备国产替代备选企业有哪些？

10月4日晚间，中芯国际（SMIC）在港交所发布公告称，经过多日与供货商进行询问和讨论后，中芯国际知悉，美国商务部工业与安全局（BIS）已根据美国出口管制条例EAR744.21（b），向中芯国际的部分供货商发出信函，对于向中芯国际出口的部分美国设备、配件及原物料，会受到美国出口管制规定的进一步限制，须事前申请出口许可证后，才能向中芯国际继续供货。

随着贸易战的层层加码，美国正逐渐将魔爪伸向先进半导体制程代工企业。半导体设备是半导体制造的关键，SEMI报告指出2019年全球半导体制造设备销售总额为598亿美元。最新的数据显示，全球半导体设备TOP15的厂商中，日本企业占大头，共有8家日本企业排在前15之列，美国企业有4家，欧洲企业2家，还有一家在中国香港上市的新加坡企业。2019年，美国设备企业销售收入在全球半导体设备行业占49%，排在第一位的应用材料，其产品横跨CVD、 PVD、刻蚀、CMP、RTP等除光刻机外的几乎所有半导体设备。此外，Lam Research、KLA居行业第四、第五位。也就是说，虽然入围TOP15的美企数量比日企少，但是销售收入却不低，占了半壁江山。这显示了整个世界对美国半导体设备企业的强依赖性，也成为美国制裁中国半导体产业的底气。

面对美国半导体设备的禁售封锁，国产半导体设备厂商也在奋力寻求突破和成长。在这过程中也涌现出了一批有潜力的本土半导体设备厂商，以寻求在各种半导体设备领域实现突破，他们也将成为中国半导体设备国产化率提高的希望。

1、单晶炉—晶盛机电

制作硅片，是芯片生产的第一道环节，硅单晶炉是制作硅片的主要装置。半导体单晶炉以美国、德国、日本等国家为主，国际单晶炉厂商代表有美国的QUANTUM DESIGN、Kayex、德国的PVA TePla AG、Gero及日本的Ferrotec等，国内厂商代表有晶盛机电、南京晶能、京运通、华盛天龙、上海汉虹、理工晶科、中国电科二所、北方华创等。

国内半导体单晶炉设备起步于2008年推出的02专项“国产300mm硅材料成套加工设备示范线工程”，该项目面向90-65nm极大规模集成电路用硅单晶及抛光片制备技术需求，研究开发包括单晶炉在内的多种关键设备。该项目推出后，晶盛机电、金瑞泓、有研总院、西安理工大学等单位承担并先后完成验收，形成了我国硅片制造设备的技术基础。

目前国内大部分厂商所生产的为太阳能单晶炉，在半导体单晶炉方面，部分厂商在6-8英寸已实现国产替代，但12英寸与国际水平仍存在差距，据悉目前国内可生产12英寸半导体单晶炉的厂商仅有晶盛机电和南京晶能。

晶盛机电目前已完成了8英寸硬轴直拉硅单晶炉、6 英寸碳化硅单晶炉外延设备的开发。其中碳化硅单晶炉已经交付客户使用，外延设备、抛光设备完成技术验证，12英寸半导体单晶炉已经在国内知名客户中产业化应用。此外，公司增加了半导体抛光液、阀门、磁流体部件、16-32 英寸坩埚等新产品的研发和市场开拓力度，产业链配套优势逐步显现。

晶盛机电早年从光伏设备行业起步，逐步进入半导体设备领域，如今又从单一的硅单晶炉设备，向切片、抛光、外延设备等拓展，甚至研发出了第三代碳化硅半导体设备。以下为其主要半导体领域产品。

2、热处理设备—北方华创

热处理设备包括卧式炉、立式炉和快速升温炉（RTP）等，主要是对硅片进行氧化、扩散、退火等工艺处理。

氧化是将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂的氛围中进行高温热处理，在硅片表面发生化学反应形成氧化膜的过程，是集成电路工艺中应用较广泛的基础工艺之一。氧化膜的用途广泛，可作为离子注入的阻挡层及注入穿透层（损伤缓冲层）、表面钝化、绝缘栅材料以及器件保护层、隔离层、器件结构的介质层等等。

扩散是在高温条件下，利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中，使其具有特定的浓度分布，达到改变材料的电学特性，形成半导体器件结构的目的。在硅集成电路工艺中，扩散工艺用于制作PN结或构成集成电路中的电阻、电容、互连布线、二极管和晶体管等器件。

退火也叫热退火，集成电路工艺中所有在氮气等不活泼气氛中进行热处理的过程都可称为退火，其作用主要是消除晶格缺陷和消除硅结构的晶格损伤。为了使金属（Al和Cu）和硅基行成良好的基础，以及稳定Cu配线的结晶结构并去除杂质，从而提高配线的可靠性，通常需要把硅片放置在惰性气体或氩气的环境中进行低温热处理，这个过程被称为合金。以上工艺广泛用于半导体集成电路、先进封装、电力电子、微机械、光伏电池制造，北方华创的立式炉、卧式炉设备达到国内半导体设备的领先水平，成为了主流厂商扩散氧化炉设备的优选。

北方华创不仅是热处理设备的龙头，还是光伏、锂电、半导体的硅刻蚀、薄膜沉积、清洗设备，甚至第三代碳化硅半导体设备的龙头之一。其产品覆盖半导体装备、真空装备、新能源锂电池装备和精密元器件。其中半导体装备产品如下，

3、光刻设备—上海微电子

全球光刻机市场处于寡头垄断状态，2017年全球光刻胶销售额中，ASML(荷兰)占据全球76%的市场份额、尼康(日本)11%、佳能(日本)6%。而高端7nm制程的EUV极紫外光光刻机设备领域，完全被ASML垄断，目前世界上最先进的ASML EUV极紫外光光刻机单价达到一亿美元以上，且供不应求。

光刻是晶圆生产的核心环节，包括光刻机和涂胶显影机。我国的光刻机技术比较落后，最先进的上海微电子也只能量产90nm的沉浸式光刻机。据报道，上海微电子将在2021年完成首台28nm国产光刻机的交付。以下为其半导体领域主要产品

4、涂胶显影设备—芯源微

作为光刻机的输入即曝光前光刻胶涂覆和输出即曝光后图形的显影，涂胶显影机的性能不仅对细微曝光处的形成造成直接影响，而且其显影工艺的图形质量和误差控制对后续蚀刻、离子注入工艺中的图形转移结果也有着深刻的影响。目前国际上前道晶圆加工领域中涂胶显影设备主要被日本东京电子（TEL）所垄断。TEL在中国大陆的涂胶显影设备市场中，处于绝对垄断地位。据统计，在中国大陆的涂胶显影设备市场中，TEL的市占率超过90%，国内厂商占比4%。

国内企业在涂胶显影机领域，芯源微是行业龙头，是我国唯一能突破28nm技术的公司。其自2018年实现量产突破，前道 I-line 涂胶显影机在长江存储上线进行了工艺验证，前道 Barc（抗反射层）涂胶设备在上海华力通过了验证。近年公司也开始切入湿法清洗设备领域，跟盛美股份，至纯科技和北方华创等展开竞争。以下为其半导体领域产品，

5、刻蚀设备—中微公司

刻蚀是硅片进行光刻之后最重要的流程，包括硅刻蚀、金属刻蚀和介质刻蚀设备等。2019年全球刻蚀机市场份额由三家国际厂商瓜分，来自美国硅谷的泛林半导体占53%，位于日本的东京电子东京电子占19%，同样是美国硅谷的应用材料占18%。尽管近年来刻蚀行业的后起之秀如雨后春笋，但这三家国际巨头仍共占全球九成以上的市场份额。

目前，我国的刻蚀设备是比较先进的，中微公司的第二代电介质刻蚀设备已广泛应用于28到7nm后段制程以及10nm前段制程，北方华创的硅刻蚀机也在14nm工艺上取得了重大进展。中微公司是该领域的龙头，是国内半导体设备研发投入强度最大的公司之一，最新定增融资约100亿元，用于研发7nm 以下制程的 CCP 刻蚀设备、介质刻蚀设备、高端 MEMS 等离子体刻蚀设备、先进3nm技术的多晶硅刻蚀、3D NAND 多层台阶刻蚀、ALE 原子层刻蚀设备、CVD 设备等。以下为半导体产品，

6、离子注入设备—凯世通、中国电科

硅片刻蚀后，需要将一些特殊的杂质离子注入到硅衬底去，这就是离子注入机。离子注入机是半导体晶圆制造设备中，难度和单价仅次于光刻机的关键设备，

目前，全球离子注入机仍以大束流离子注入机为主，据Gartner数据披露，大束流离子注入机占离子注入机市场总份额的61%，中低束流离子注入机和高能离子注入机分别占20%和18%。全球离子注入机根据其下游应用不同，可以分为IC离子注入机和光伏离子注入机，IC离子注入机方面，美国的应用材料几乎垄断了市场，占据了70%左右的市场份额，其次为Axcelis（亚克士），占据了近20%的市场份额。

我国该领域的龙头是万业企业旗下的凯世通。凯世通2009年成立，早期主要从事光伏行业的离子注入设备研发，出货量排名世界第一。近两年，公司开始切入半导体领域，全力推进“高能离子注入机关键技术研究及样机验证”的研发工作2019年，凯世通的晶圆离子注入机已获得国内12英寸晶圆厂和主流存储器芯片厂的产线验证，产品在束流强度指标上表现优秀。

另外，中国电子科技集团旗下的电科装备也已经研制出了大束流28nm高能离子注入机，并在中芯国际12英寸生产线现场进行使用。

7、薄膜沉积设备—北方华创、沈阳拓荆

沉积是半导体制造工艺中的一个非常重要的技术，其是一连串涉及原子的吸附、吸附原子在表面扩散及在适当的位置下聚结，以渐渐形成薄膜并成长的过程。

薄膜沉积工艺，分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和外延三大类。在CVD设备市场中，应用材料全球占比约30%，加上泛林半导体的21%和TEL的19%，三大厂商占据了全球70%的市场份额；在ALD设备市场中，ALD设备龙头TEL和ASM分别占据了31%和29%的市场份额，剩下40%的份额由其他厂商占据；在PVD设备市场中，应用材料则基本垄断了PVD市场，占85%的比重，处于绝对龙头地位。

北方华创的PVD设备已经用于28nm生产线中，14nm工艺设备也已实现重大进展。沈阳拓荆的PECVD设备已在中芯国际40-28nm产线使用，ALD设备也在14nm工艺产线通过验证。以下为沈阳拓荆的薄膜沉积相关产品，

8、抛光设备—华海清科

CMP设备为CMP技术应用的载体，为集机械学、流体力学、材料化学、精细化工、控制软件等多领城最先进技术于一体的设备，一般由检测系统、控制系统、抛光垫、废物处理系统等组成，是集成电路制造设备中较为复杂和研制难度较大的设备之一。

全球CMP设备市场的龙头企业主要为应用材料和荏原机械，两家龙头企业近乎垄断了全球CMP设备的市场，其中应用材料占据了全球CMP设备市场近70%的市场份额，荏原机械则占据了近25%。

国内该设备该领域的龙头是华海清科。华海清科成立于2013年，实际控制人为清华大学，核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室。华海清科参与了国家02专项项目——“28-14nm抛光设备及工艺、配套材料产业化”项目，是我国在抛光设备领域的领军企业。华海清科的CMP设备目前主要有Universal-300 Dual、Universal-300 Plus、Universal-300、Universal-300B、Universal-200 Plus、Universal-200，具有完全自主知识产权。

9、清洗设备—盛美半导体

几乎所有工艺流程都需要清洗环节，这就用到了清洗设备。清洗设备在半导体设备市场中价值量占比约5-6%，相较光刻、刻蚀等核心设备价值量较低，同时技术门槛较低，比较容易首先实现全面国产化。

盛美半导体是该领域的龙头，目前在国内的国产清洗设备市场中，盛美占据80%左右的市场份额，其余20%则由北方华创、芯源微和至纯科技三家公司瓜分。除了盛美，北方华创的清洗设备也能满足28nm技术节点的需求。作为行业龙头，盛美半导体在2009年就研发出了第一款兆声波清洗技术SAPS。此后，陆续研发出了TEBO、Tahoe等全球领先的半导体清洗技术，技术节点正向5nm、3nm等先进制程工艺不断突破。

10、检测设备—华峰测控、长川科技、冠中集创

半导体检测是保证产品良率和成本管理的重要环节，分为前道量测（又称半导体量测设备）和后道测试（又称半导体测试设备）。前道检测设备领域中，科磊、应用材料、日立合计占比76%。在后道测试设备领域，日本爱德万、美国泰瑞达两家国际测试机龙头企业产品线齐全，营收规模大，合计占有80%的份额；中高端芯片测试机几乎被国外企业垄断，国内华峰测控和长川科技在部分细分领域也有所突破，北京冠中集创深耕CIS芯片测试机，开始向Memory领域渗透。

 总的来看，虽然我国在半导体产业链中许多设备距离世界先进水平还有差距，但都有相应的追赶者，目前研发进度喜人，未来有望组建出一条先进半导体制程的“去美化”芯片生产线。