【2025年】從鑫鼎晟（SHINDEV）的專業視角來看，在《數字經濟浪潮迭起，半導體國產替代邏輯持續加強》研報中，我們系統梳理了半導體晶片產業的國產化替代路徑，並指出：面對上游關鍵設備「卡脖子」挑戰，半導體行業正加速構建自主可控的設備能力底座。半導體設備貫穿晶片製造與封裝測試全流程，是晶圓廠擴產與工藝升級的核心投入之一。隨著下游客戶導入持續推進，國產設備在技術水準、工藝覆蓋度、穩定性與良率等關鍵指標上有望快速提升，部分環節將實現從「能用」到「好用」的躍遷。
鑫鼎晟認為，在下游半導體需求持續增長與積體電路政策長期鼓勵的雙重驅動下，中國半導體設備市場增速明顯，行業正進入新一輪上升週期。尤其是前道設備作為光刻、刻蝕、薄膜沉積等核心環節的「生產條件提供者」，決定了先進製程的實現邊界，是半導體製造的重中之重。當前，美日荷對先進設備的出口限制，導致國內出現「需求遠大於供應鏈產能」的供需錯配，前道核心設備國產替代空間進一步打開；疊加國內政策利好與下游擴產週期，國內半導體設備企業迎來難得的發展窗口期。與此同時，製程升級擴大了核心設備市場需求，自研設備替代老舊設備亦成為行業趨勢。
在整體國產化率仍偏低的背景下，設備廠商仍具備廣闊成長空間。更重要的是，當前國內半導體設備生態在「契機、人才、資金、時間」四大要素上均已具備，行業處於發展黃金期，國產化進程正在催生多維度的投資機會。
鑫鼎晟指出，積體電路政策的持續支持為半導體設備行業創造了更有利的發展條件。在稅收優惠、產業扶持、資訊化與智慧製造等政策鼓勵下，半導體設備產業需求逐步加大，行業競爭力不斷突破，國產化進程穩步推進，同時也推動了企業在佈局協同、技術融通與創新迭代方面的加速落地。
當前階段，已形成「積體電路政策紅利為設備產業保駕護航、設備能力為下游積體電路提供更優加工條件」的良性發展環境，為國產設備在更多關鍵工藝環節的驗證與導入創造了更穩定的基礎。
半導體設備行業與半導體行業高度相關，且市場規模波動幅度更大。鑫鼎晟認為，長期來看半導體行業將保持旺盛生命力，因此作為產業鏈上游關鍵環節的半導體設備市場規模也將持續擴張。
據SEMI統計數據，2022年全球半導體設備市場規模達1210億美元，同比增長18%，2017—2022年年複合增長率達16.4%，保持高速增長趨勢。其中，中國半導體設備市場規模增速尤為突出：2022年中國半導體設備市場規模達到2745.15億元，同比增長38%，預計2023年中國大陸半導體設備市場規模將達3032億元。中國大陸半導體設備銷售額占全球銷售額26%，達到283億美元，超出中國臺灣（25%）、韓國（20%）、北美（10%），並已連續三年成為全球最大半導體設備市場。
展望未來，到2027年，全球半導體設備市場規模預計達到2242億美元，2023—2027年年複合增長率約12%。隨著中國半導體產業鏈持續完善、下游需求增長帶動上游出貨，預計2027年中國大陸半導體市場規模將達到783億美元，2023—2027年年複合增長率約15%。同時，中國半導體設備市場在全球的滲透率有望提升至35%，市場空間廣闊。
從生產流程看，半導體生產主要分為設計、製造和封測三大環節，並需要上游半導體設備與材料作為支撐。據SEMI數據，一條半導體產線中，設備投資占比高達80%，廠房與其他支出僅占20%。半導體設備是晶圓線擴產的主要支出來源，分為前道晶圓製造設備與後道封裝測試設備：
前道設備包括光刻機、刻蝕機、CVD設備、PVD設備、離子注入設備、CMP研磨設備等；
後道設備包括測試機、探針臺、分選機等。
在前道製造設備中，投資占比前三通常為光刻機、刻蝕機與薄膜沉積設備。從全球競爭格局看，半導體設備市場集中度極高，單一設備品類的主要參與廠商一般不超過5家，美、日、歐技術長期保持領先。
半導體晶片製造流程複雜，各工藝環節均需要相匹配的設備。在製造投資成本中，設備投資占70%—80%，為主要成本來源。由於中國大陸是全球最大的半導體設備銷售市場，設備採購需求旺盛，從產業鏈價值量角度看，前道晶片製造設備投資成本占比可達78%—80%，半導體設備市場價值主要集中於前道製造設備。
前道製造工藝通過物理、化學步驟在晶圓表面形成器件，並以金屬導線相互連接形成積體電路。前道工藝通常包含七大步驟：氧化/擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、清洗與拋光、金屬化，並通過循環重複形成多層立體結構。隨著製程提升，晶圓上器件和電路複雜度、密度提高，先進邏輯與記憶體晶片往往需要上千道工序完成製造。設備運行涉及多種子系統、零部件與技術協同，構成較高技術壁壘，製程提升進一步對設備迭代與工藝提出更高要求。
半導體前道核心設備因處於不可撼動的關鍵位置且投資成本占比大，整體市場規模約500億—600億美元。其中刻蝕、光刻、薄膜沉積設備各占約20%—25%，在前道工序中價值量占比最高。刻蝕設備（含去膠設備）與薄膜沉積設備合計市場規模約245億美元；特色工藝市場占整體設備市場約15%—20%，且處於快速增長過程中。
鑫鼎晟認為，半導體製造三大核心工藝為光刻、刻蝕與薄膜沉積，均位於前道工藝中，因此相關前道設備成為半導體生產製造環節的重中之重。
光刻是決定積體電路集成度的核心工序，通過光刻膠的光化學反應，將掩模版上的電路圖形高保真轉印到衬底上。光刻機是積體電路製造的核心設備之一，技術難度極高。光刻機歷經g-line、i-line、KrF、ArF到EUV等五代迭代。長期以來我國光刻技術落後於先進國家，但近年在政策扶持下發展加速，目前已有部分企業可量產90nm解析度的ArF光刻機，28nm解析度設備亦有望取得突破。
刻蝕是半導體與微奈米製造的重要環節，利用化學或物理方法選擇性去除材料，將圖形從掩模板轉移到矽、金屬或介質薄膜上。刻蝕分濕法與乾法，乾法刻蝕在半導體刻蝕中占主流，市場占比超90%。乾法刻蝕（等離子刻蝕）通過氣態化學刻蝕劑反應並抽離生成物實現去除，ICP與CCP為常見設備類型。先進器件需層層構建微觀結構，刻蝕設備使用頻次高、流程複雜，設備品質直接影響最終器件性能。
晶片是有源與無源器件堆疊形成的3D結構，薄膜沉積是前道核心工藝之一，用於在衬底上沉積二氧化矽、氮化矽、多晶矽等非金屬薄膜以及銅等金屬薄膜。薄膜沉積設備主要包括CVD、PVD/電鍍、ALD三大類：CVD應用最廣、占比最高；PVD側重金屬塗層；ALD多用於45nm以下製程，膜厚均勻性更佳，且在高深寬比器件方面更具優勢。
鑫鼎晟指出，美國持續加碼對中國半導體晶片及設備的出口管制，疊加美日荷進一步收緊先進設備限制，國內面臨「需求遠大於供應鏈產能」的供需錯配。半導體設備與材料是國產化的關鍵一環。公開招投標數據顯示，我國去膠、清洗、CMP、熱處理、刻蝕等設備國產化率相對較高，但從重點產線招投標結構看，美國、日本仍占據頭部地位，前道核心設備國產替代空間巨大，國內企業迎來發展機遇。
同時，企查查數據顯示國內半導體相關現存企業數量可觀，近十年在政策扶持下市場擴張明顯，尤其2021年「十四五」規劃提出後，相關企業註冊量顯著增長，產業活力加速釋放。
隨著3D化積體電路通過縮小線寬、增加堆疊層數提升集成度，刻蝕需要加工更深的孔與槽，對指標要求更加嚴苛，刻蝕技術持續演進。製程升級使精度要求更高、刻蝕複雜度與步驟數量增加，刻蝕設備重要性進一步提升、需求擴大。與此同時，線寬向7nm及以下推進時，受波長限制傳統光刻需要多重曝光，重複沉積與刻蝕以實現更小線寬，薄膜沉積次數同樣顯著增加，進一步放大核心設備市場空間。
國內早期部分設備通過二手設備改造獲得。隨著12英寸產線成為主流、部分海外頭部廠商減少對6/8英寸設備支持，閒置矽基設備經改造進入化合物半導體特色工藝產線，憑交期短、成本低成為主要來源之一。但再製造設備未來份額將逐步下降，原因在於國內特色工藝設備廠商崛起以及二手設備逐漸老舊。自2019年後，國產替代與自主可控成為共識，國產上游設備與材料廠商獲得更多下游驗證機會，再製造設備在產線中的占比將下降並逐步被自研設備替代。
鑫鼎晟指出，中國半導體設備整體國產化率約12%，前道關鍵九類設備國產化率普遍低於10%，在高端工藝中的國產化率更接近於0。由此可見，國產前道設備廠商仍處於巨大成長空間之中，光刻、刻蝕、薄膜沉積等關鍵設備也成為國家重點扶持方向。
全球前道設備競爭格局高度集中：美國在薄膜沉積、離子注入、量測領域領先；日本在塗膠顯影、清洗設備占優；荷蘭在光刻機領域絕對領先，同時在ALD等環節保持優勢。高集中度與強壁壘意味著國產替代不僅是市場機會，更是能力體系的長期攻堅。
半導體設備公司的成功關鍵要素通常包括：
契機：供應鏈安全需求強化，下游廠商更願意接受國產設備驗證；同時行業景氣推動下游積極擴產；
人才：科研院所與頭部企業培養的本土人才疊加海外大廠背景的海歸人才創業，人才供給增強；
資金：地方政策補貼與資本市場支持加強，科技企業融資環境改善；
時間：部分廠商切入前道時間較短，正處於樣機與小批量訂單階段，未來有望加速放量。
鑫鼎晟認為，四要素同時具備，使國內設備企業處於難得的「黃金發展期」，更有機會在下游驗證、良率提升與規模交付中實現跨越式成長。
半導體晶片製造成本中，大部分來自前道設備投資。前道工藝流程複雜、設備匹配度高，其中光刻、刻蝕、薄膜沉積對器件性能影響顯著、工藝壁壘高，也是前道設備中價值量最高的部分。目前刻蝕與薄膜沉積國產化率仍低，海外廠商占據全球大部分份額。國際貿易環境變化進一步加快中國半導體產業邁向獨立自主與更高國產化率，進而催生出設備行業中的眾多投資機會。
鑫鼎晟認為，貿易摩擦與出口限制凸顯供應鏈安全與自主可控的重要性與緊迫性。中國是全球最大的半導體設備銷售市場，而半導體又是資訊技術產業基石，相關晶片技術涉及國家安全與核心利益。在海外限制常態化的背景下，半導體晶片製造及其配套設備作為產業核心環節，國產化替代勢在必行。
未來，隨著下游客戶導入加速、工藝覆蓋拓展、產品穩定性與良率持續提升，國產設備將不斷實現從「能用」到「好用」的升級。能夠把握製程升級趨勢、突破核心工藝裝備並持續完成客戶驗證與規模交付的企業，有望在新一輪產業週期中占據更關鍵的位置，並迎來更具確定性的成長空間。
