半导体设备零部件细分种类市场规模及竞争格局分析

半导体设备零部件种类繁多，整体市场竞争格局较为分散，相较于 500 亿左右美元的全球 市场规模，单个细分领域市场空间相对不大，但主要细分市场的集中度极高，主要被美日欧等 海外厂商占据。

1. 石英制品：市场规模超过 200 亿，海外厂商主导

石英制品是半导体行业的关键零部件，石英制品作为半导体设备的零部件和芯片生产工艺 过程中承载硅片的耗材，其应用场景紧密结合半导体生产工艺过程。半导体工艺制程中，需要 用到大量的石英制品，主要应用光刻、刻蚀、清洗、封装、扩散、氧化等工艺。石英制品应用在半导体行业的产品主要包括石英舟、石英法兰、石英玻璃坩埚、石英玻璃基片、石英钟罩、 石英管道等。

石英制品产业链上游主要包括石英砂、石英材料，中游主要为不同的石英制品，下游主要 应用于半导体、光伏、电光源、航空航天等领域。在上游石英砂产业中，高纯石英砂生产与高 品质矿源密切相关，低品质矿源提纯较为困难；中游给半导体生产线配套的石英制品具有较高 门槛。

根据《中国硅产业年鉴》的数据，在全球石英玻璃制品终端市场应用中，半导体石英制品 占比 65%；考虑石英玻璃制品在半导体生产线中属于硬性消耗品，且随着晶圆尺寸的增加，在 半导体生产线中使用的石英制品的种类和数量随之增长，估算出石英制品市场规模与半导体销 售规模的比例约为 6.6:1000。根据 WSTS 的数据，2021 年全球半导体行业的销售额为 5560 亿美元，对应 2021 年全球半导体石英制品市场规模为 240 亿元。

全球半导体石英制品市场主要由海外企业占据，主要的行业巨头有美国应用材料、德国贺 利氏、日本信越、中国台湾崇越、韩国金刚、韩国 Wonik、日本泰谷诺等，这些企业都具备独 特的技术优势，各有其有优势的细分市场。 国内石英厂商起步较晚，根据中国电子材料协会石英分会 2020 年发布的《石英制品行业 发展报告》，国内具有一定规模、从事石英新材料研发、生产的企业约 200 家，其中，从事石 英制品的企业超 50 家。目前，国内石英制品同行业企业主要有宁波云德、强华股份、菲利华、 菲利华石创、东科石英、石英股份、凯德石英等。 在中国市场，杭州大和热磁电子（日本独资）、杭州泰谷诺（日本独资）、贺利氏信越（德 国贺利氏和日本信越共同投资的纯外资企业）、沈阳汉科（新加坡汉明与一家英国公司共同投资 的纯外资企业）等外资竞争对手占据超过 80%的市场份额；杭州大和热磁占据 60.87%的市场 份额排名第一，国内厂商宁波云德以 10.43%的市场份额排名第三，是国内石英制品市场最大 的国内企业。

半导体设备和晶圆厂需求量增加推动石英制品市场大幅增长。石英制品作为半导体设备中 的零部件，其市场需求随着半导体设备需求增长有望得到大幅增长。石英制品在半导体生产线 中属于耗材，且随着晶圆尺寸的增加，刻蚀次数的增加，所使用石英制品的种类和数量也相应增加。

2. 射频电源：美国两大巨头占据主要市场份额

射频电源是一种可以产生固定频率的正弦波电压、频率在射频范围(约 3KHz～300GHz)内、 具有一定功率输出的电源，是化学气相沉积设备（PECVD）、原子层沉积设备（ALD）、物理气 相沉积设备（PVD）、蚀刻设备、离子注入设备等半导体设备的工艺电源。射频电源在常用的 电源中是比较复杂的，对射频功率的馈入、匹配器的匹配以及屏蔽和接地等都有比较高的要求。

本文测算 2021 年全球半导体设备零部件市场规模为 513 亿美元，射频电源占整个半导体 设备零部件市场的 10%左右，2021 年半导体射频电源市场规模在 50 亿美元左右。美国两大厂 商 MKS Instrument（万机仪器）和 Advanced Energy（先进能源工业）是半导体射频电源市 场的领导者，这两家企业市场份额较高，2021 年 MKS Instrument 半导体业务（包含其他产品） 的营业收入为 18.29 亿美元，Advanced Energy 半导体业务（主要为射频电源）的营业收入为 7.1 亿美元；国内厂商英杰电气在半导体射频电源上也有所突破，目前已和国内半导体设备龙 头企业进行合作。

3. 真空泵：海外厂商占据 90%以上市场份额

真空泵是半导体主要工艺设备中的核心部件，为集成电路制造前道工序的四大核心设备中的薄膜、刻蚀设备、离子注入设备（约占主要工艺过程的 70%）提供制造工艺所必需的超洁净 真空环境，完成物理和化学气相沉积、刻蚀、离子注入等超微加工。除了满足集成电路制程对 真空环境的要求，作为气体传输设备，真空泵还能将工艺气体和反应生成的复杂气体或固体混 合物从集成电路制造设备内抽离，保障工艺过程要求的动态平衡。

根据华经产业研究院的数据，2021 年全球半导体真空泵的市场规模为 179.7 亿元，预计 2022 年全球半导体真空泵市场将达到 196.4 亿元，同比增长 9.3%，其中半导体设备市场为 147.3 亿元，维修市场为 49.1 亿元。

海外厂商主导半导体真空泵市场。根据华经产业研究院的数据，2021 年全球半导体真空泵 市场由海外厂商占据 95%的市场份额，其中 Atlas（2021 年半导体真空泵收入约 105 亿元）占 据 48%的市场份额，Atlas 在 2014 年收购了英国 Edwards 公司；德国 Pfeiffer 公司（2021 年 半导体真空产品收入约 25 亿元）占据 12.74%的市场份额；国内厂商市场份额不到 5%，目前 汉钟精机、中科仪等国产厂商已取得突破，未来有较大的国产替代空间。

4. 阀：欧美日厂商统治市场，VAT 占近半壁江山

半导体阀是由半导体器件和辅助设备组成的阀门，主要用于控制流体系统中流体的方向、 压力和流量，在半导体制造过程中需要很多阀门和配件的解决方案。半导体阀主要分为真空阀、 隔膜阀、波纹管阀、球阀、蝶阀、门阀、角阀、特氟龙阀门和其他，其中真空阀为主要的半导 体阀类型。

根据 QYResearch 的数据，2021 年全球半导体阀的市场规模为 13.74 亿美元，同比增长 17.15%，预计 2027 年将达到 19.58 亿美元，2021-2027 年复合增长率为 4.69%。 目前北美是全球半导体阀最大的市场，2021 年北美占据 24.51%的市场份额，韩国和中国 台湾的市场份额分别为 20.87%和 16.41%。

全球半导体阀市场主要被欧美日厂商占据，VAT 占近半壁江山。全球半导体阀主要生产企 业有 VAT（瑞士）、派克（美国）、富士金（日本）、CKD（日本）、世伟洛克（美国）、MKS（美 国）、SMC Corporation（日本）、GEMÜ（德国）、Entegris（美国）和 Festo（德国）等；其 中全球最大的半导体阀供应商是瑞士的 VAT，2020 年 VAT 的半导体阀营业收入达到 5.39 亿美 元，占全球半导体阀市场的 43.88%；美国派克公司排在全球第二位，其半导体阀营业收入在 2020 年达到了 1.36 亿美元，全球半导体阀市场份额为 11.13%。

5. 静电吸盘：美日厂商垄断市场

静电吸盘是通过静电吸附作用来固定晶圆，其优点在于吸附作用均匀分布于晶圆表面，晶 圆不会发生翘曲变形，吸附作用力持续稳定，可控温度，可以保证晶圆的加工精度；静电吸盘 对晶圆污染小，对晶圆无伤，可以应用于高真空环境中。 半导体制造工艺中晶圆加工过程有多道工序，每一道工序都需要保证晶圆的平稳固定，静 电吸盘已经成为应用最广泛的晶圆夹持工具，是刻蚀设备、PVD 设备、PECVD 设备、离子注 入设备等的核心部件。

目前静电吸盘技术主要是以氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，因为陶瓷材料具有良 好的导热性、耐磨性、高硬度、且对比金属材料在电绝缘方面有着先天的优势。静电吸盘由于 其功能的特殊性，要求其制造材料属于半导体材料（体电阻率在 10-3~1010Ω·cm)，所以静 电吸盘在氧化铝或氮化铝中加入了其他导电物质使得其总体电阻率满足功能性要求。 一个典型的静电吸盘系统是三明治结构，三部分都以层状结构叠合在静电吸盘内，自表层 到底座依次为电介质吸附层、电极层和基底层。实际应用中，晶圆充当上表面的电极，下电极 和电介质被整合制造在一个部件中。在晶圆制造过程中，一个直流电压加在圆片和下电极之间， 晶圆由于静电吸引力被夹持在静电吸盘上。此外，晶圆的热量可以通过流经晶圆背面的热传导 气体如氦气传导出去，达到温度控制的作用。

根据 QYResearch 的数据，2021 年全球静电吸盘市场销售额为 17.14 亿美元，预计 2028 年将达到 24.12 亿美元，2022-2028 年复合增长率为 5.06%。从销量上看，2021 年全球静电 吸盘销量为 5.54 万件，预计 2028 年将达到 7.99 万件。2021 年，中国静电吸盘市场规模为 3.19 亿美元，预计 2028 年将达到 5.24 亿美元，2022-2028 年复合增长率为 7.16%。

全球静电吸盘市场主要被美日厂商垄断，主要厂商包括美国 Applied Materials、美国 Lam Research、日本 SHINKO、日本 TOTO、日本 NTK 等公司，其中 Applied Materials 和 Lam 为自己的半导体设备配套生产静电吸盘，它们将生产的刻蚀、PVD、CVD 等设备配套静电吸盘 一起销售给晶圆厂，由于静电吸盘属于消耗品，使用寿命一般不超过两年，因此静电吸盘具有 较大的替换市场。 2021 年全球前三大静电吸盘厂商为 Applied Materials、Lam Research 和 SHINKO ，其 中 Applied Materials 以 43.86%的市场份额位居全球一，Lam Research 和 SHINKO 市场份额 分别为 31.42%、10.20%。

中国在半导体静电吸盘领域已经有了一定的技术突破。中国大陆企业北京华卓精科科技有 限公司、广东海拓创新精密设备科技有限公司已经实现商业化生产，中国台湾公司 CALITECH 在静电卡盘吸盘也有一定的突破。在中国市场，2021 年 Applied Materials、Lam Research、 SHINKO 三家厂商市场份额占比超过 93%。

6. 机械手：日美企业主导市场

半导体机械手是半导体设备的重要零部件之一，通常由控制器、驱动器、手臂及末端执行 器等部分组成，具有高洁净度、高平稳性、高精度、高效率和高可靠性的特点。半导体机械手 主要应用于半导体制造的前段工序，用于搬送、运输以及定位半导体晶圆。半导体机械手种类 繁多，根据运动轴数量不同，可分为单轴机械式和多轴机械手，通常情况下，运动轴数量越多， 半导体机械手可实现复杂运动的能力就越大。 半导体设备的机械手是采用负压式吸片的方式取片，也就是利用吸盘原理将半导体晶圆吸 附于石英或陶瓷手指上，并通过机械手臂的伸缩、旋转和升降等的动作搬运半导体晶圆。 从细分市场来看，半导体机械手可分为大气机械手和真空机械手，其中大气机械手主要用 于集成电路加工过程中常压环境下晶圆的搬送；真空机械手主要用于真空环境下不同工位或工 艺腔室之间的晶圆搬送；目前大气机械手市场占比达到 60%以上。

根据QYResearch的数据，2021年全球半导体机械手市场销售额为8.36亿美元，预计2027 年将达到 13.47 亿美元，2021-2027 年复合增长率为 8.3%。2021 年中国半导体机械手市场规 模为 1.67 亿美元，约占全球的 20%，预计 2027 年将达到 3.61 亿美元，占比将达到 26.8%。

根据 QYResearch 的数据，2020 年全球半导体机械手市场主要被日本和美国厂商占据， 日本是全球最大的半导体机械手生产地区，占有大约 60%的市场份额，美国厂商占据约 20% 的市场份额，韩国厂商约占 6%的市场份额。 2020 年全球前三大半导体机械手企业分别是 Brooks Automation、RORZE Corporation 和 DAIHEN Corporation，三者共占约 55%的市场份额；其次是几家日本厂商 Hirata Corporation、 Yaskawa、JEL Corporation、Nidec (Genmark Automation)和 Robostar，约占 27%的市场份 额；目前中国半导体机械手企业主要有新松机器人。