【2025年】从鑫鼎晟（SHINDEV）的专业视角来看，在《数字经济浪潮迭起，半导体国产替代逻辑持续加强》研报中，我们系统梳理了半导体芯片产业的国产化替代路径，并指出：面对上游关键设备“卡脖子”挑战，半导体行业正加速构建自主可控的设备能力底座。半导体设备贯穿芯片制造与封装测试全流程，是晶圆厂扩产与工艺升级的核心投入之一。随着下游客导入持续推进，国产设备在技术水平、工艺覆盖度、稳定性与良率等关键指标上有望快速提升，部分环节将实现从“能用”到“好用”的跃迁。
鑫鼎晟认为，在下游半导体需求持续增长与集成电路政策长期鼓励的双重驱动下，中国半导体设备市场增速明显，行业正进入新一轮上升周期。尤其是前道设备作为光刻、刻蚀、薄膜沉积等核心环节的“生产条件提供者”，决定了先进制程的实现边界，是半导体制造的重中之重。当前，美日荷对先进设备的出口限制，导致国内出现“需求远大于供应链产能”的供需错配，前道核心设备国产替代空间进一步打开；叠加国内政策利好与下游扩产周期，国内半导体设备企业迎来难得的发展窗口期。与此同时，制程升级扩大了核心设备市场需求，自研设备替代老旧设备亦成为行业趋势。
在整体国产化率仍偏低的背景下，设备厂商仍具备广阔成长空间。更重要的是，当前国内半导体设备生态在“契机、人才、资金、时间”四大要素上均已具备，行业处于发展黄金期，国产化进程正在催生多维度的投资机会。
鑫鼎晟指出，集成电路政策的持续支持为半导体设备行业创造了更有利的发展条件。在税收优惠、产业扶持、信息化与智能制造等政策鼓励下，半导体设备产业需求逐步加大，行业竞争力不断突破，国产化进程稳步推进，同时也推动了企业在布局协同、技术融通与创新迭代方面的加速落地。
当前阶段，已形成“集成电路政策红利为设备产业保驾护航、设备能力为下游集成电路提供更优加工条件”的良性发展环境，为国产设备在更多关键工艺环节的验证与导入创造了更稳定的基础。
半导体设备行业与半导体行业高度相关，且市场规模波动幅度更大。鑫鼎晟认为，长期来看半导体行业将保持旺盛生命力，因此作为产业链上游关键环节的半导体设备市场规模也将持续扩张。
据SEMI统计数据，2022年全球半导体设备市场规模达1210亿美元，同比增长18%，2017—2022年年复合增长率达16.4%，保持高速增长趋势。其中，中国半导体设备市场规模增速尤为突出：2022年中国半导体设备市场规模达到2745.15亿元，同比增长38%，预计2023年中国大陆半导体设备市场规模将达3032亿元。中国大陆半导体设备销售额占全球销售额26%，达到283亿美元，超出中国台湾（25%）、韩国（20%）、北美（10%），并已连续三年成为全球最大半导体设备市场。
展望未来，到2027年，全球半导体设备市场规模预计达到2242亿美元，2023—2027年年复合增长率约12%。随着中国半导体产业链持续完善、下游需求增长带动上游出货，预计2027年中国大陆半导体市场规模将达到783亿美元，2023—2027年年复合增长率约15%。同时，中国半导体设备市场在全球的渗透率有望提升至35%，市场空间广阔。
从生产流程看，半导体生产主要分为设计、制造和封测三大环节，并需要上游半导体设备与材料作为支撑。据SEMI数据，一条半导体产线中，设备投资占比高达80%，厂房与其他支出仅占20%。半导体设备是晶圆线扩产的主要支出来源，分为前道晶圆制造设备与后道封装测试设备：
前道设备包括光刻机、刻蚀机、CVD设备、PVD设备、离子注入设备、CMP研磨设备等；
后道设备包括测试机、探针台、分选机等。
在前道制造设备中，投资占比前三通常为光刻机、刻蚀机与薄膜沉积设备。从全球竞争格局看，半导体设备市场集中度极高，单一设备品类的主要参与厂商一般不超过5家，美、日、欧技术长期保持领先。
半导体芯片制造流程复杂，各工艺环节均需要相匹配的设备。在制造投资成本中，设备投资占70%—80%，为主要成本来源。由于中国大陆是全球最大的半导体设备销售市场，设备采购需求旺盛，从产业链价值量角度看，前道芯片制造设备投资成本占比可达78%—80%，半导体设备市场价值主要集中于前道制造设备。
前道制造工艺通过物理、化学步骤在晶圆表面形成器件，并以金属导线相互连接形成集成电路。前道工艺通常包含七大步骤：氧化/扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、清洗与抛光、金属化，并通过循环重复形成多层立体结构。随着制程提升，晶圆上器件和电路复杂度、密度提高，先进逻辑与存储芯片往往需要上千道工序完成制造。设备运行涉及多种子系统、零部件与技术协同，构成较高技术壁垒，制程提升进一步对设备迭代与工艺提出更高要求。
半导体前道核心设备因处于不可撼动的关键位置且投资成本占比大，整体市场规模约500亿—600亿美元。其中刻蚀、光刻、薄膜沉积设备各占约20%—25%，在前道工序中价值量占比最高。刻蚀设备（含去胶设备）与薄膜沉积设备合计市场规模约245亿美元；特色工艺市场占整体设备市场约15%—20%，且处于快速增长过程中。
鑫鼎晟认为，半导体制造三大核心工艺为光刻、刻蚀与薄膜沉积，均位于前道工艺中，因此相关前道设备成为半导体生产制造环节的重中之重。
光刻是决定集成电路集成度的核心工序，通过光刻胶的光化学反应，将掩模版上的电路图形高保真转印到衬底上。光刻机是集成电路制造的核心设备之一，技术难度极高。光刻机历经g-line、i-line、KrF、ArF到EUV等五代迭代。长期以来我国光刻技术落后于先进国家，但近年来在政策扶持下发展加速，目前已有部分企业可量产90nm分辨率的ArF光刻机，28nm分辨率设备亦有望取得突破。
刻蚀是半导体与微纳制造的重要环节，利用化学或物理方法选择性去除材料，将图形从掩模板转移到硅、金属或介质薄膜上。刻蚀分湿法与干法，干法刻蚀在半导体刻蚀中占主流，市场占比超90%。干法刻蚀（等离子刻蚀）通过气态化学刻蚀剂反应并抽离生成物实现去除，ICP与CCP为常见设备类型。先进器件需层层构建微观结构，刻蚀设备使用频次高、流程复杂，设备质量直接影响最终器件性能。
芯片是有源与无源器件堆叠形成的3D结构，薄膜沉积是前道核心工艺之一，用于在衬底上沉积二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金属薄膜以及铜等金属薄膜。薄膜沉积设备主要包括CVD、PVD/电镀、ALD三大类：CVD应用最广、占比最高；PVD侧重金属涂层；ALD多用于45nm以下制程，膜厚均匀性更佳，且在高深宽比器件方面更具优势。
鑫鼎晟指出，美国持续加码对中国半导体芯片及设备的出口管制，叠加美日荷进一步收紧先进设备限制，国内面临“需求远大于供应链产能”的供需错配。半导体设备与材料是国产化的关键一环。公开招投标数据显示，我国去胶、清洗、CMP、热处理、刻蚀等设备国产化率相对较高，但从重点产线招投标结构看，美国、日本仍占据头部地位，前道核心设备国产替代空间巨大，国内企业迎来发展机遇。
同时，企查查数据显示国内半导体相关现存企业数量可观，近十年在政策扶持下市场扩张明显，尤其2021年“十四五”规划提出后，相关企业注册量显著增长，产业活力加速释放。
随着3D化集成电路通过缩小线宽、增加堆叠层数提升集成度，刻蚀需要加工更深的孔与槽，对指标要求更加严苛，刻蚀技术持续演进。制程升级使精度要求更高、刻蚀复杂度与步骤数量增加，刻蚀设备重要性进一步提升、需求扩大。与此同时，线宽向7nm及以下推进时，受波长限制传统光刻需要多重曝光，重复沉积与刻蚀以实现更小线宽，薄膜沉积次数同样显著增加，进一步放大核心设备市场空间。
国内早期部分设备通过二手设备改造获得。随着12英寸产线成为主流、部分海外头部厂商减少对6/8英寸设备支持，闲置硅基设备经改造进入化合物半导体特色工艺产线，凭交期短、成本低成为主要来源之一。但再制造设备未来份额将逐步下降，原因在于国内特色工艺设备厂商崛起以及二手设备逐渐老旧。自2019年后，国产替代与自主可控成为共识，国产上游设备与材料厂商获得更多下游验证机会，再制造设备在产线中的占比将下降并逐步被自研设备替代。
鑫鼎晟指出，中国半导体设备整体国产化率约12%，前道关键九类设备国产化率普遍低于10%，在高端工艺中的国产化率更接近于0。由此可见，国产前道设备厂商仍处于巨大成长空间之中，光刻、刻蚀、薄膜沉积等关键设备也成为国家重点扶持方向。
全球前道设备竞争格局高度集中：美国在薄膜沉积、离子注入、量测领域领先；日本在涂胶显影、清洗设备占优；荷兰在光刻机领域绝对领先，同时在ALD等环节保持优势。高集中度与强壁垒意味着国产替代不仅是市场机会，更是能力体系的长期攻坚。
半导体设备公司的成功关键要素通常包括：
契机：供应链安全需求强化，下游厂商更愿意接受国产设备验证；同时行业景气推动下游积极扩产；
人才：科研院所与头部企业培养的本土人才叠加海外大厂背景的海归人才创业，人才供给增强；
资金：地方政策补贴与资本市场支持加强，科技企业融资环境改善；
时间：部分厂商切入前道时间较短，正处于样机与小批量订单阶段，未来有望加速放量。
鑫鼎晟认为，四要素同时具备，使国内设备企业处于难得的“黄金发展期”，更有机会在下游验证、良率提升与规模交付中实现跨越式成长。
半导体芯片制造成本中，大部分来自前道设备投资。前道工艺流程复杂、设备匹配度高，其中光刻、刻蚀、薄膜沉积对器件性能影响显著、工艺壁垒高，也是前道设备中价值量最高的部分。目前刻蚀与薄膜沉积国产化率仍低，海外厂商占据全球大部分份额。国际贸易环境变化进一步加快中国半导体产业迈向独立自主与更高国产化率，进而催生出设备行业中的众多投资机会。
鑫鼎晟认为，贸易摩擦与出口限制凸显供应链安全与自主可控的重要性与紧迫性。中国是全球最大的半导体设备销售市场，而半导体又是信息技术产业基石，相关芯片技术涉及国家安全与核心利益。在海外限制常态化的背景下，半导体芯片制造及其配套设备作为产业核心环节，国产化替代势在必行。
未来，随着下游导入加速、工艺覆盖拓展、产品稳定性与良率持续提升，国产设备将不断实现从“能用”到“好用”的升级。能够把握制程升级趋势、突破核心工艺装备并持续完成客户验证与规模交付的企业，有望在新一轮产业周期中占据更关键的位置，并迎来更具确定性的成长空间。
