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半导体设备：行业深度剖析与发展趋势头豹词条报告系列

张俊雅

2025-01-14未经平台授权，禁止转载

摘要本文介绍了半导体设备的定义、功能和分类，重点介绍了集成电路前道工艺设备的七大工艺步骤及其对应的核心专用设备。文章指出，在相同产能下，集成电路设备投资量

随制程节点先进程度提升而大幅增长，当技术节点向5nm甚至更小的方向升级时，需要投入更多且先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备。此外，文章还介绍了半导体设

备行业市场规模历史变化的原因和未来变化的趋势，包括长期来看，半导体设备国产替代进程加速，中国半导体设备市场规模全球占比持续提升；短期来看，美日荷先进半

导体设备封锁，中国半导体设备市场增速放缓。

行业定义

半导体设备是指用于制造半导体材料、芯片和器件的设备。半导体设备的主要功能是在晶体管制造过程中完成材料的加工、附着、刻蚀和清

洗等工艺步骤，以及对芯片进行测试和筛选等操作。半导体设备的性能和技术水平直接决定了半导体制造领域的发展和竞争力。

应用于集成电路领域的设备通常可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两大类。其中，晶圆制造设备的市场规模占

集成电路设备整体市场规模的80%以上。在前道晶圆制造中，共有七大工艺步骤，分别为氧化/扩散、光刻、刻蚀、薄膜生长、离子注入、清洗

与抛光、金属化，所对应的设备主要包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、清洗设备、机械抛光设备等，其

中光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备是集成电路前道生产工艺中的三大核心设备。

行业分类

按照半导体制造工序的分类方式，半导体设备可以分为如下类别：

半导体设备基于制造工序的分类

前道工艺设备

前道工艺设备是半导体制造过程中的重要设备，主要用于晶圆制造环节。前道设备涉及硅片加工、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清

洗、抛光、金属化等工艺，所对应的核心专用设备包括硅片加工设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、

机械抛光设备、测量设备等，其中光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备是半导体前道生产工艺中的三大核心设备。

后道工艺设备

后道设备包括封装设备和测试设备，同时后道先进封装工艺也会用到部分前道设备。

半导体设备行业基于**的分类

行业特征

半导体设备占晶圆厂资本开支的70%-80%，而前道设备（晶圆制造）投资量占半导体设备总投资量的80%。随着芯片制程节点的不断提升，

半导体设备投资额将大幅增长。目前，全球半导体设备市场集中度较高，海外厂商仍处于垄断地位。中国半导体设备厂商已基本覆盖半导体设备

各细分赛道，但国产化进程仍处在早期阶段。

1半导体产线中，前道设备（晶圆制造）投资占比超80%，其中光刻设备、刻蚀设备和薄膜沉积设备为核心

半导体设备可分为前道设备（晶圆制造）和后道设备（封装与测试）两大类。前道设备涉及硅片加工、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉

积、清洗、抛光、金属化等工艺，所对应的核心专用设备包括硅片加工设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积

设备、机械抛光设备、测量设备等，其中光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备是半导体前道生产工艺中的三大核心设备。后道设备则包括

封装设备和测试设备，同时后道先进封装工艺也会用到部分前道设备。晶圆厂的资本开支中，20%-30%用于厂房建设，70%-80%用于设

备投资。根据国际半导体产业协会（SEMI），前道设备（晶圆制造）投资量占半导体设备投资量的约80%，封装和测试设备占比分别约为

10%和8%。在晶圆制造设备中，刻蚀设备、薄膜沉积设备和光刻机分别占前道设备价值量的22%、22%和17%。

2相同产能下，集成电路设备投资量随制程节点先进程度提升而大幅增长

当技术节点向5nm甚至更小的方向升级时，集成电路的制造需要采用昂贵的极紫外光刻机（EUV），或多重模板工艺（重复多次刻蚀及薄

膜沉积工序以实现更小的线宽），需要投入更多且先进的光刻机、刻蚀设备和薄膜沉积设备。根据IBS，以5nm技术节点为例，1万片/月产

能的建设需要超过30亿美元的资本开支投入，是14nm的两倍以上，28nm的四倍左右。根据东京电子（TEL），DRAM制程达到1b，3D

NAND层数达到2XX时，新建10万片/月晶圆制造产能的设备投资额提升至90亿美元；逻辑芯片工艺达到2nm时，晶圆制造设备