文 | 半導體產業縱橫
在全球科技競爭白熱化的當下,半導體產業已然成為國家戰略性新興產業的核心支柱,深刻影響著電子信息、人工智能、汽車制造等眾多領域的發展進程。而半導體設備零部件作為半導體產業的“基石”,其技術水平與供應穩定性,不僅決定著半導體設備的性能與質量,更關乎整個產業鏈的自主可控與國際競爭力。近年來,隨著半導體市場需求激增、國產化進程加速推進,半導體設備零部件行業迎來了前所未有的發展機遇,資金涌入、市場擴張、企業出海等現象頻現,展現出蓬勃的發展態勢。
半導體設備零部件是半導體設備的核心部分
半導體設備零部件作為半導體設備的核心構成部分,其重要性不言而喻。半導體設備由眾多零部件組合而成,這些零部件的性能、質量與精度,直接決定著設備運行的可靠性與穩定性。因此,半導體設備零部件必須在材料、結構、工藝、品質精度、可靠性及穩定性等方面,精準契合半導體設備及其技術要求,堪稱半導體行業發展的堅實基石。常見的半導體零部件涵蓋密封圈(O-Ring)、傳送模塊(EFEM)、射頻電源(RF Generator)、靜電吸盤(ESC)、硅環等結構件(Si)、真空泵(Pump)、氣體流量計(MFC)、噴淋頭(Shower Head)等。
從功能維度劃分,半導體零部件可大致歸類為機械加工件類、物料傳送類、電氣類、真空類、氣液輸送類、光學類、熱管理類、儀器儀表類等;若以標準化程度為依據,則可分為精密機加件與通用外購件。其中,精密機加件屬于定制化產品,通常由設備廠商自行設計后委托外部企業加工生產,像腔體、機械手等,此類產品生產難度相對較低;通用外購件則是經過長期實踐驗證、獲得廣泛認可的通用標準品,例如閥門、密封圈(O-Ring)、規(Gauge)、泵、噴淋頭等。由于這類產品需要通過設備廠商與制造產線的雙重認證,因而存在較高的技術壁壘。
機械加工類零部件包含石英制品、陶瓷制品、腔體和拋光類等,不同類別在應用場景與技術攻關方面各具特點。以 ESC 靜電吸盤為例,在半導體制造過程中,它主要承擔固定晶圓的關鍵任務。該部件以氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷作為主體材料,并添加其他導電物質,以此滿足整體電阻率的功能性要求。這不僅對陶瓷材料的導熱性、耐磨性及硬度提出了嚴苛標準,還要求陶瓷內部加工構造具備極高精度,同時陶瓷層與金屬底座的結合必須達到均勻性與高強度的雙重要求。
物料傳送類零部件主要有機械手臂、EFEM、軸承、精密軌道、步進馬達等。機械手臂在半導體設備中扮演著物料搬運的重要角色,能夠在集群工具和線性配置的工藝模塊之間,安全、高效地同時傳輸單個或多個晶圓。鑒于晶圓硅晶片極易受到顆粒污染,搬運操作通常需在真空環境下進行。在這種特殊環境中,多數常規材料制成的機械手臂難以正常工作,因此制作機械手臂的材料必須具備耐高溫、耐磨且硬度高的特性。
電氣類零部件涵蓋可編程控制器、傳感器、發生器、射頻電源以及供電系統等,廣泛應用于刻蝕、清洗、CMP 拋光等半導體制造環節。其中,可編程控制器通過數字式或模擬式的輸入輸出方式,實現對各類機械設備或生產過程的精準控制;射頻電源作為射頻電路或射頻設備的動力來源,要求供電平穩且瞬間供電能力強勁;傳感器包含壓力傳感器、溫度傳感器等多種類型;發生器則包括臭氧發生器、CO2 混合發生器、氫氣發生器、兆聲波發生器等。
真空類零部件主要有真空泵、真空閥、真空規、高真空壓力計以及氣體流量計,主要應用于刻蝕、清洗以及對環境清潔度要求極高的 PVD 工藝。在技術層面,真空泵的研發難點集中在氣體動力學設計、材料選擇、微米級精密加工、表面處理以及精密裝配等方面;真空閥的技術挑戰在于對材料等級要求高,需具備優異的耐磨抗腐蝕性能;真空規的難點在于測量工藝要求高且型號繁多;高真空壓力計則面臨測量超高真空工藝環境壓力以及特殊形制設計的難題。
氣液輸送類零部件包括氣柜、氣體流量計、氣體控制模塊、傳輸閥門、電磁閥以及過濾器。氣柜主要用于貯存各類工業氣體,并平衡氣體需求的不均勻性,可分為低壓氣柜和高壓氣柜,在刻蝕、CMP 工藝中發揮重要作用;氣體流量計作為氣體流速測量與控制的關鍵部件,要求具備響應速度快、精確度高、穩定性好、耐腐蝕性強、使用壽命長等特性;過濾器由筒體、不銹鋼濾網、排污部分、傳動裝置及電氣控制部分構成,根據獲得過濾推動力的方式不同,可分為重力過濾器、真空過濾器和加壓過濾器三類。
光學類零部件在光學設備中承擔著控制和傳輸光源的核心功能,對光學性能要求極高,主要包括光學元件、光柵、激光源、物鏡等,廣泛應用于光刻機、量測設備等。
熱管理類零部件則專注于半導體設備的溫度管理與控制,包含熱電組件、熱電溫度控制器等。熱電模塊作為板狀半導體冷卻裝置,利用電流流過兩種不同金屬結點時產生的熱量實現工作,具有結構緊湊、重量輕的特點,在汽車溫度控制座椅、冷卻器、光通信、生物技術、空調及各類消費電子產品中均有應用。每個熱電系統都需要專門的溫度控制器進行管理,由于大多數現有溫度控制解決方案難以滿足熱電模塊的特殊需求,因此專為其設計的溫度控制器應運而生。
半導體設備業績激增,國產零部件需求爆發
自 2024 年起,消費電子等終端市場需求持續回暖,疊加 AI、汽車電子等新興領域的技術革新驅動,半導體行業呈現出明顯的周期復蘇態勢。行業需求的回升促使全球晶圓廠紛紛加大擴產力度,進而帶動半導體設備支出顯著增長。
國際半導體產業協會(SEMI)發布的《全球半導體設備市場統計報告(WWSEMS)》顯示,2024 年全球半導體制造設備銷售額預計達到 1170 億美元,較 2023 年的 1063 億美元增長 10%。而在近期發布的《全球半導體設備市場報告》中,SEMI 進一步指出,2025 年第一季度全球半導體設備出貨金額同比增長 21%,高達 320.5 億美元。
此外,隨著半導體產業加速向中國大陸轉移,國內半導體設備廠商迎來了快速發展的黃金時期。今年一季度,北方華創實現營收 82.06 億元,同比增長 37.9%;凈利潤達 15.81 億元,同比增長 38.8%,且預計凈利潤率仍有提升空間。中微公司第一季度收入同比增長 35.40%,達到 21.73 億元;盛美上海第一季度收入 13 億元,同比增長 42%,凈利潤更是實現了 207.21% 的大幅增長,達到 2.46 億元。
國內半導體制造產能的不斷擴張,有力推動了半導體設備廠商的迅速崛起。下游市場的蓬勃發展,使得上游本地化配套需求愈發迫切,半導體設備零部件市場由此進入高速發展階段。原因主要有三方面:
首先,國內半導體設備零部件廠商已經在某些技術壁壘相對較低的領域實現了一定的國產化,并成功進入國際供應鏈。在市場增長的大背景下,全球半導體設備市場的持續增長帶動了相關企業海外客戶的訂單。
其次,隨著國內晶圓廠產能的高速擴張,設備在高強度生產過程中易損零部件的替換需求激增。大陸晶圓產能的持續增加,進一步推動半導體設備零部件采購金額的攀升,并將繼續創造可觀的市場需求。
最后,國內半導體設備技術水平的突破,為相應的零部件需求提供了增長機會。同時,國產化能力的提高也在降低對外部的依賴,國產半導體設備的崛起正在形成國內廠商在技術與市場上的雙重提升,從而構建新的產業格局。
資本青睞半導體設備零部件
從產業鏈重要性和市場規模來看,半導體設備零部件的各個大類領域,未來都有望孕育出一到兩家上市公司。并且,其市場應用范圍不僅局限于半導體行業,高精密制造和高潔凈制造領域同樣是重要的目標市場。這一廣闊的發展前景,使得相關廠商成為資本追逐的焦點。
近年來,半導體設備零部件領域迎來了上市與融資的熱潮。富創精密、先鋒精科成功登陸科創板;恒運昌啟動 IPO 申報,托倫斯和成都超純進入 IPO 輔導階段;此外,還有數十家創業企業獲得融資。
近期,半導體設備零部件供應商藍動精密完成 A + 輪數千萬元融資,本輪投資方為弘暉基金、毅達資本。藍動精密成立于 2023 年,專注于半導體行業國產化關鍵零部件的研發與生產,已實現技術突破并擁有近 30 項知識產權。
成立于 2021 年的納斯凱也獲得新一輪融資,由毅達資本領投。該企業致力于設備核心部件及電子顯微鏡設備核心部件的研究,產品廣泛應用于光刻、刻蝕、RTP、薄膜、研磨等工藝設備以及電子顯微鏡失效性分析檢測設備,可服務于 3D NAND、Memory、車規等晶圓廠的生產需求。
去年,國內半導體關鍵零部件精密制造供應商托倫斯精密完成億元 C 輪融資,投資方為東方嘉富和國新基金。作為國內領先的半導體刻蝕、薄膜沉積設備和激光設備細分領域關鍵零部件精密制造企業,托倫斯精密此次融資旨在借助領投方提供的平臺,積極尋求與央企的戰略協同,實現產業鏈賦能。相比之下,傳統的機加工零部件、管路閥門、密封圈等企業,難以獲得如此高的資本關注度。
零部件企業開始出海
在國內市場競爭的同時,半導體設備零部件廠商積極拓展海外市場。海關總署數據顯示,2024 年中國半導體設備及零件出口總額達 370.8 億元,出口方式以一般貿易為主。
值得關注的是,與設備廠商相比,零部件廠商的海外營收占比相對較高。以富創精密為例,2024 年其大陸地區及大陸以外地區營收分別為 20.67 億元、8.97 億元,同比分別增長 43.95%、48.98%,營收占比分別為 69.75%、30.25%。富創精密通過深化大客戶戰略,不斷提升重點客戶市場份額;持續加大海外市場投入,成功開拓國際頭部客戶,實現小批量訂單突破,并在先進制程產品領域獲得量產訂單,推動海外重點客戶貢獻的收入同比增長超 40%。
由此可見,零部件廠商的出海戰略成效顯著。眾多企業積極開展海外市場建設,富創精密投資 Compart Systems,雙方憑借各自優勢共享全球頭部客戶群的供應鏈準入資質,有效突破單一企業的市場滲透瓶頸。江豐電子則在四月份對韓國江豐增加投資,進一步完善韓國生產基地建設,以提升公司產品的市場占有率和國際競爭力。
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