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半導體設備行業定義及分類

A.行業定義

半導體（semiconductor），指常溫下導電性能介于導體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導體的分類，按照其制造技術可以分為：集成電路器件，分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類。

B.半導體設備制造行業主要設備概述

半導體行業種類繁雜，其加工需要的設備涉及各種分立器件的加工。半導體設備包括集成電路設備、分立器件設備、光電半導體設備、顯示屏設備、光伏設備、LED照明設備、存儲器設備、芯片設備。

B-1.集成電路設備

B-1-1.行業定義

集成電路是一種微型電子器件或部件。采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在一小塊或幾小塊半導體晶片或介質基片上，然后封裝在一個管殼內，成為具有所需電路功能的微型結構。是20世紀50年代后期一60年代發展起來的一種新型半導體器件。

集成電路，就是把一定數量的常用電子元件，如晶圓、封裝、電子級多晶硅等，以及這些元件之間的連線，通過半導體工藝集成在一起的具有特定功能的電路。

B-1-2.發展現狀

全球半導體設備銷售較為穩定，大陸半導體設備銷售額占比逐漸攀升。2016年全球半導體設備出貨金額為412.4億美元，同比增長12.89%。2014年以后受大陸集成電路產業快速發展的影響，對半導體設備的需求大幅上升。

全球半導體設備市場統計報告指出，2018年新的半導體制造設備的全球銷售額增加14%達到645億美元，超過去年創下的566億美元的歷史新高。2018年，中國大陸排名首次上升至第二名，中國大陸銷售額達131.1億美元

半導體制造設備行業上游為精密零部件，下游為相關的先進制造業。上游主要為精密零部件，由于國內工業基礎薄弱，國內精密機械加工行業的技術水平相對落后制約了高端設備行業的發展，近年來逐漸有所改善。下游主要為集成電路、先進封裝、LED、MEMS等先進制造業，下游產業的迅猛發展直接帶來了對集成電路制造設備需求的擴張。

B-1-3.主要設備

加工集成電路需要的設備包括光刻機、刻蝕機、熱處理設備、PVD設備等。

以集成電路的制作過程為例：設計-->晶圓制造（打磨，拋光，切片，拋光）--<晶圓加工(清洗、爐管、涂光阻、曝光、軟/硬烤、顯影、去光阻、蝕刻、摻雜、退火、鍍銅、去銅)--<電性測量--<切割--<封裝--<測試

B-2.分立器件設備

B-2-1.行業定義

半導體分立器件泛指半導體晶體二極管、半導體三極管簡稱二極管、三極管及半導體特殊器件。電子產品根據其導電性能分為"導體"和"絕緣體"，半導體介于"導體"和"絕緣體"之間，半導體元器件以封裝形式又分為“分立”和“集成”如：二極管、三極管、晶體管等。分立器件被廣泛應用到消費電子、計算機及外設、網絡通信，汽車電子、led顯示屏等領域。

B-2-2.發展現狀

分立器件比在全球半導體市場中占比5.14%，2018年市場規模241億美元。分立器件與集成電路相對，由于不受原件面積限制，單個器件特性好，使用更為靈活，尤其是高功率場合，分立器件依然發揮著重要作用。隨著電子整機、消費類電子產品等市場的持續升溫，半導體分立器件仍有很大的發展空間。

B-1-3.主要設備

加工分立器件需要的設備包括點膠機、空壓機、酸洗機等。

以二極管的制作工藝流程為例：1.氧化—光刻—擴散（氧化）—光刻—正面蒸發—退火—磨片—背面蒸發—合金管芯生產結束。2.測片—劃片—檢驗合格管芯—裝配—燒結（封裝）—電參數測試—篩選—電鍍—打印—成品管生產結束。

B-3.光電半導體設備

B-3-1.行業定義

半導體光電器件是指把光和電這兩種物理量聯系起來，使光和電互相轉化的新型半導體器件。即利用半導體的光電效應（或熱電效應）制成的器件。光電器件主要有，利用半導體光敏特性工作的光電導器件，利用半導體光伏打效應工作的光電池和半導體發光器件等。半導體光電器件如光導管、光電池、光電二極管、光電晶體管等；半導體熱電器件如熱敏電阻、溫差發電器和溫差電致冷器等。

B-4.顯示屏設備

B-4-1.行業定義

顯示器（display）通常也被稱為監視器。顯示器是屬于電腦的I/O設備，即輸入輸出設備。它是一種將一定的電子文件通過特定的傳輸設備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具。根據制造材料的不同，可分為：陰極射線管顯示器（CRT），等離子顯示器PDP，液晶顯示器LCD等等。

CRT：是一種使用陰極射線管（CathodeRayTube）的顯示器，陰極射線管主要有五部分組成：電子槍（ElectronGun），偏轉線圈（Deflectioncoils），蔭罩(Shadowmask)，熒光粉層(Phosphor)及玻璃外殼。它是應用最廣泛的顯示器之一，CRT純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均勻、可調節的多分辨率模式、響應時間極短等LCD顯示器難以超過的優點。按照不同的標準，CRT顯示器可劃分為不同的類型。

LCD：LCD顯示器即液晶顯示器，優點是機身薄，占地小，輻射小，給人以一種健康產品的形象。LCD液晶顯示器的工作原理，在顯示器內部有很多液晶粒子，它們有規律的排列成一定的形狀，并且它們的每一面的顏色都不同分為：紅色，綠色，藍色。這三原色能還原成任意的其他顏色，當顯示器收到電腦的顯示數據的時候會控制每個液晶粒子轉動到不同顏色的面，來組合成不同的顏色和圖像。也因為這樣液晶顯示屏的缺點是色彩不夠艷，可視角度不高等。

LED：二極管的英文縮寫，是一種通過控制半導體發光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。通過發光二極管芯片的適當連接（包括串聯和并聯）和適當的光學結構。可構成發光顯示器的發光段或發光點。由這些發光段或發光點可以組成數碼管、符號管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數碼管、符號管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統稱為字符顯示器。

B-4-2.發展現狀

LED顯示屏行業經過幾年高速發展已經趨于飽和，常規產品一片紅海，其細分行業小間距LED屏2013年起悄然興起，開辟全新藍海。小間距行業剛剛起步，需要技術和資金支持，LED顯示屏領域龍頭利用自身優勢，提前布局，目前行業集中度較高，龍頭效應顯著。

B-5.光伏設備

B-5-1.行業定義

光伏是能光伏發電系統（Solarpowersystem）的簡稱，是一種利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統，有獨立運行和并網運行兩種方式。

光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，由幾乎全部以半導體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算器提供能源，較復雜的光伏系統可為房屋提供照明，并為電網供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產生更多電力。天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統。

B-5-2.主要設備

光伏設備主要包括硅棒/硅錠制造設備、硅片/晶圓制造設備、電池片制造設備、晶體硅電池組件制造設備、薄膜組件制造設備等5大類。

光伏組件工藝流程：電池檢測--<正面焊接檢驗--<背面串接檢驗--<敷設（玻璃清洗、材料切割、玻璃預處理、敷設）--<層壓--<去毛邊（去邊、清洗）--<裝邊框（涂膠、裝角鍵、沖孔、裝框、擦洗余膠）--<焊接接線盒--<高壓測試--<組件測試--<外觀檢驗--<包裝入庫。

B-6.LED照明設備

B-6-1.行業定義

LED（LightingEmittingDiode）照明即是發光二極管照明，是一種半導體固體發光器件。LED光源的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。

B-6-2.主要設備

切割機、光刻機、回流焊、剝線機、移印機、激光打標機、拋光機等

以LED芯片生產為例：清洗--<拋光-<光刻-<切割-<測試分揀-<芯片成品

B-7.存儲器設備

B-7-1.行業定義

存儲器（Memory）是現代信息技術中用于保存信息的記憶設備，存儲器的主要功能是存儲程序和各種數據，并能在計算機運行過程中高速、自動地完成程序或數據的存取。存儲器是具有“記憶”功能的設備，它采用具有兩種穩定狀態的物理器件來存儲信息。

構成存儲器的存儲介質，存儲元，它可存儲一個二進制代碼。由若干個存儲元組成一個存儲單元，然后再由許多存儲單元組成一個存儲器。

B-7-2.主要設備

曝光機、光刻機、涂膠顯影設備、離子注入機、清洗設備、刻蝕機等。

B-8.芯片設備

B-8-1.行業定義

芯片內含集成電路的硅片，體積很小，常常是計算機或其他電子設備的一部分。芯片一般是指集成電路的載體，也是集成電路經過設計、制造、封裝、測試后的結果，通常是一個可以立即使用的獨立的整體。芯片制作完整過程包括芯片設計、晶片制作、封裝制作、測試等幾個環節，其中晶片制作過程尤為的復雜。首先是芯片設計，根據設計的需求，生成的“圖樣”。

芯片的原料晶圓：圓的成分是硅，硅是由石英沙所精練出來的，晶圓便是硅元素加以純化（99.999%），接著是將這些純硅制成硅晶棒，成為制造集成電路的石英半導體的材料，將其切片就是芯片制作具體所需要的晶圓。晶圓越薄，生產的成本越低，但對工藝就要求的越高。

晶圓涂膜：圓涂膜能抵抗氧化以及耐溫能力，其材料為光阻的一種。

晶圓光刻顯影、蝕刻：過程使用了對紫外光敏感的化學物質，即遇紫外光則變軟。通過控制遮光物的位置可以得到芯片的外形。在硅晶片涂上光致抗蝕劑，使得其遇紫外光就會溶解。這時可以用上第一份遮光物，使得紫外光直射的部分被溶解，這溶解部分接著可用溶劑將其沖走。這樣剩下的部分就與遮光物的形狀一樣了，而這效果正是我們所要的。這樣就得到我們所需要的二氧化硅層。

摻加雜質：晶圓中植入離子，生成相應的P、N類半導體。具體工藝是是從硅片上暴露的區域開始，放入化學離子混合液中。這一工藝將改變攙雜區的導電方式，使每個晶體管可以通、斷、或攜帶數據。簡單的芯片可以只用一層，但復雜的芯片通常有很多層，這時候將這一流程不斷的重復，不同層可通過開啟窗口聯接起來。這一點類似多層PCB板的制作原理。更為復雜的芯片可能需要多個二氧化硅層，這時候通過重復光刻以及上面流程來實現，形成一個立體的結構。

晶圓測試：過上面的幾道工藝之后，晶圓上就形成了一個個格狀的晶粒。通過針測的方式對每個晶粒進行電氣特性檢測。一般每個芯片的擁有的晶粒數量是龐大的，組織一次針測試模式是非常復雜的過程，這要求了在生產的時候盡量是同等芯片規格構造的型號的大批量的生產。數量越大相對成本就會越低，這也是為什么主流芯片器件造價低的一個因素。

封裝：制造完成晶圓固定，綁定引腳，按照需求去制作成各種不同的封裝形式，這就是同種芯片內核可以有不同的封裝形式的原因。比如：DIP、QFP、PLCC、QFN等等。這里主要是由用戶的應用習慣、應用環境、市場形式等外圍因素來決定的。

測試、包裝：上述工藝流程以后，芯片制作就已經全部完成了，這一步驟是將芯片進行測試、剔除不良品，以及包裝

B-8-2發展現狀

2018年，我國集成電路產業銷售額達到6532億元。集成電路設計業銷售收入2519億元，所占比重從2012年的35%增加到38%；制造業銷售收入1818億元，所占比重從23%增加到28%；封測業銷售收入2194億元，所占比重從2012年的42%降低到34%，結構更加趨于優化。

芯片產品的下游應用非常廣泛，主要市場在智能終端、電腦、消費電子、工業、汽車、軍事、醫療等領域。2018年全球芯片行業下游市場大致分為通訊（含手機）、計算機、消費電子、汽車、工業/醫療、政府/軍事等領域，其中最主要的市場是通訊和計算機領域。其次是消費電子、汽車和工業領域。

就單純芯片制造而言，在同質化競爭加劇和個性化需求增多的全球市場環境下，通用芯片產品制造的附加值越來越低，芯片制造業的高端價值增值環節已經向產品研發設計和運營、維護等服務生命周期轉移，設計服務、專業化的IP服務、封測服務已經成為芯片制造領域取得新一輪競爭優勢必不可少的生態環境，向服務型企業轉化已經成為全球芯片制造業的重要趨勢。

就整個芯片行業而言，在經濟全球化深入發展和科技創新孕育新突破的時代背景下，芯片行業正在向全球化、精益化、協同化和服務化發展，未來將實現從“生產型”向“服務型”的轉變，由“硬能力”建設向“軟實力”提升的轉變，從向用戶提供產品和簡單服務轉變為提供系統解決方案和價值。生產性服務業特別是制造業的界線越來越模糊，經濟活動由以產品制造為中心已經轉向以服務體驗為中心。

B-8-3主要設備

芯片生產過程中用到的設備主要包括：熱處理設備、光刻機等。

工藝流程：濕洗--<光刻--<離子注入--<干蝕刻--<濕蝕刻--<等離子沖洗--<熱處理--<快速熱退火--<化學氣相淀積(CVD)--<物理氣相淀積(PVD)--<分子束外延--<電鍍處理--<化學/機械表面處理--<晶圓測試--<晶圓打磨、封裝

半導體設備行業自動化市場概述

作為典型的OEM行業，半導體設備行業涉及的產品類型較多。整體而言，在分立器件、集成電路專用設備行業以及光電半導體設備三個子行業自動化應用程度較高，使用到的自動化產品包括PLC，變頻器，HMI，以及伺服產品等都具有廣泛的應用。

2018年，在中國大陸半導體投資熱潮持續的背景下，半導體FA市場的需求不斷增長，各大FA廠商相繼加碼投入，促使該領域呈現市場繁榮狀態。

表：中國半導體行業自動化市場規模細分-2018

數據來源：MIRDATABANK（www.mirdatabank.com）

圖：中國半導體行業自動化市場規模細分-2018

PLC市場

半導體設備行業PLC的市場規模與細分

半導體設備行業中用到的PLC主要包括大中型PLC和小型PLC，2018年，這兩種PLC分別占比30.0%、70.0%。

表：中國半導體行業PLC市場規模細分-2018

數據來源：MIRDATABANK（www.mirdatabank.com）

圖：中國半導體行業PLC市場規模細分-2018

半導體設備行業PLC市場份額

從業績上看，以歐姆龍份額領先，其他PLC廠商如西門子、三菱緊隨其后。

表：中國半導體行業PLC市場份額-2018

數據來源：MIRDATABANK（www.mirdatabank.com）

圖：中國半導體行業PLC市場份額-2018

HMI市場

半導體設備行業HMI的市場規模與細分

半導體設備制造行業應用的HMI產品包括TP，TD，PPC三種，其中TP占有較大市場比重。

表：中國半導體行業HMI市場規模細分-2018

數據來源：MIRDATABANK（www.mirdatabank.com）

圖：中國半導體行業HMI市場規模細分-2018

半導體設備行業HMI競爭格局和市場份額

2018年半導體設備行業的HMI中，Pro-Face、Omron銷售額較高。

表：中國半導體行業HMI市場份額-2018

數據來源：MIRDATABANK（www.mirdatabank.com）

圖：中國半導體行業HMI市場份額-2018

變頻器市場

半導體設備行業變頻器的競爭格局和市場份額

2018年半導體設備行業變頻器產品中，以丹佛斯、ABB、施耐德三家歐美系品牌為主。

表：中國半導體行業變頻器市場份額-2018

數據來源：MIRDATABANK（www.mirdatabank.com）

圖：中國半導體行業變頻器市場份額-2018

伺服市場

半導體設備行業伺服的市場規模與細分

伺服在半導體設備制造行業的應用主要使用松下，安川、三菱、歐姆龍四家日系品牌為主，其占據了2018年銷售額的65.3%。

表：中國半導體行業伺服市場份額-2018

數據來源：MIRDATABANK（www.mirdatabank.com）

圖：中國半導體行業伺服市場份額-2018

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