366亿美元,中国购买了全球1/3半导体设备,背后的用意是什么?

看科技有铭程 2024-06-08 16:16:08

近日,SEMI(国际半导体产业协会)发布了一则数据,显示2023年全球半导体设备销售额达到了1062.5亿美元,同比下滑了1%。但是中国大陆和北美地区的销售额逆势增长。

其中,中国大陆购买了全球约1/3的半导体设备,总价值达到了366亿美元,同比增长30%,北美市场销量达到了120.5亿美元,同比增长15%。

荷兰ASML、美国应用材料、泛林集团、日本东京电子等设备企业受益明显。

光刻机龙头ASML全年营收达到了275亿欧元,同比增长30%,净利润达到了78亿欧元同比增长39%,中国区业务实现了翻番。

美国应用材料2023年营收264亿美元,净利润68.5亿美元,实现了小幅增长,中国市场贡献了45%的业绩。

日本半导体设备出口额达到了242亿美元,下滑了16.6%,但是对中国大陆出口逆势增长20.5%。

可以看出,中国企业购买了全球最多的半导体设备,但是这些设备基本都来自美、日、荷三国,让这三个国家赚的盆满钵满。

根据公开数据,全球半导体设备市场上,美国占据41.7%的份额,日本占据31.1%,荷兰占据18.8%,三者合计把控了91.6%的市场份额。

全球前十设备厂商分别是:荷兰ASML、美国应用材料(AMAT)、美国泛林集团(LAM)、日本东京电子(TEL)、美国科磊(KLA)、日本迪恩士(Screen)、荷兰公司ASM国际(ASMI)、日本公司爱德万测试(Advantest)、日本迪斯科(Disco)、美国公司泰瑞达(Teradyne)。

清一色的美、日、荷企业。什么意思,也就是说,只要你造芯片,发展芯片业务,就离不开这10家企业,就不得不购买他们的设备。

台积电、三星、英特尔这些芯片巨头,也不例外,没有设备,同样要歇菜。

我们的中芯国际、华虹半导体、长江存储、长鑫存储想要扩大产能,建设新的生产线,首先要做的就是购买到足够的半导体设备。

这些企业不缺钱、不缺工程师、不缺技术工人,甚至不缺制造技术,但是对海外设备严重依赖。

中芯国际海外设备占比达到了90%左右,其中,美国半导体设备的占比达60%,其余大部分为荷兰、日本、韩国设备,而国产设备的占比仅为10%左右。

长江存储美、日、荷设备占比75%,国产设备不足16%。

美国正是看到了这一点,所以在2023年和日本、荷兰先后出台了半导体设备出口管制政策,对先进的DUV设备及配件,全部的EUV设备及配件实施出口管制。

日本将高端半导体制造设备等23个品类加入到出口管制对象,并于2023年7月23日正式生效。

2023年10月17日,美国商务部工业和安全局(BIS)发布了先进计算芯片、半导体制造设备以及超级计算应用的出口管制措施。

荷兰半导体设备出口管制条例于2024年1月1日生效,ASML表示根据相关规定,需要拿到荷兰政府的出口许可证才能发运最先进的浸润式DUV系统(NXT:2000i及后续推出的浸润式光刻系统)

在这种情况下,中国芯片制造厂商想要保证生产线正常运行,建造新的晶圆厂,就必须在禁令生效前购买到足够的半导体设备。

因此,我们不得不在2023年进口大量的半导体设备,结果一不小购买了全球1/3的半导体设备。

这些半导体设备寿命有限,一般在5-10年左右,在这有限的时间内,我们需要完成7nm国产设备的研发和商用,否则一旦设备到了报废年限,我们的芯片产能将会受到严重的制约。

那么问题来了,几十、上百种相关设备,我们能够在5-10年内全部商用吗?

具体来看:

晶圆制造最需要的九大核心设备分别为:光刻机、刻蚀机、离子注入机、CVD、PVD、化学机械抛光机、涂胶/显影机、清洗设备、检测设备。

刻蚀机已经做到了5nm,代表企业为中微半导体,已经进入了台积电的产业链,未来需要在刻蚀的深度、宽度上下功夫,适应存储芯片的需求,就可以完全取代进口。

清洗设备代表为盛美上海、致纯科技,具备了完善产业链和先进的技术,国产替代做到了50%,可以在预定时间内实现7nm芯片工艺。

机械抛光机主要用来平整硅片表面,祛除硅片表面的不平整部分。国内代表企业为华海清科,替代率为20%,可以在预定时间内实现7nm工艺。

国产涂胶/显影机主要用来完成晶圆的光刻胶涂覆、固化、显影、坚膜等工艺过程,它直接影响了电路的后续曝光质量。

代表公司为芯源微和沈阳芯源,目前已经达到了28nm工艺水平,14nm设备正在研发过程中,距离7nm还有一段距离。

检测设备主要用来检测芯片的电性能、光学性能等各种性能指标,保证芯片质量和稳定性。

代表企业为睿励科学、精测电子、中科飞测等,国产替代率为9%,实现7nm国产化,还需要努力。

CVD、PVD设备,主要用来制造薄膜沉积,代表企业为北方华创、拓荆科技,虽然设备工艺复杂,技术要求高,但已经做到了10%的替代率。

而最为关键、最为薄弱的设备是离子注入机和光刻机。

离子注入机主要负责向晶圆内注入各种元素,达到改变材料电性的目的,从而达到制造各种不同芯片的目的。

在该领域,美国公司拿下89%的市场份额,处于绝对垄断地位,国内设备公司中电科到2023年6月才攻克28nm离子注入机。

那么能否在5年内攻克7nm离子注入机呢?这仍是个未知数。

最为关键的仍属光刻机,在整个芯片制造环节使用率达到了24%,可以说是核心设备中的核心。

但是目前我们最先进的商用的光刻机分辨率为90nm,制造商为上海微电子,这样的光刻机主要用来制造90nm以上的芯片。

按照正常的进程,我们先要解决28nm光刻机,然后再攻克7nm光刻机。

根据目前掌握的芯片,国产28nm光刻机已经制造出样机,即将与大家见面。

它的关键部件均由国内企业制造。

光源由北京科益虹源打造、双工作台由清华大学和华卓精科共同打造,浸没系统由浙江启尔机电打造、光学镜片由中科院长春光机所制造。

尽管国产设备进步很快,但因为底子薄,基础差,短期内无法做到完全取代进口,所以我们需要大量进口海外设备,保证我们的芯片需求。

毕竟每年25000亿的芯片进口额,高端芯片出口限制对我们的经济、科技,以及未来发展已经产生了影响。

未来随着国产半导体设备不断攻克,海外设备需求量会大幅下降,ASML、应用材料、东京电子的好日子快要过完了。

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