半导体行业及相关A股公司最全梳理——工具、设备与制造篇
上一篇我们详细介绍了半导体行业的商业模式与材料，相信能接着看到这里一定都是真爱，这篇文章详细介绍半导体设计用的工具，以及半导体制作用的工具、设备、工厂以及封测环节。
一、半导体设计工具
EDA指的是电子设计自动化，需要利用计算机辅助设计CDA软件，来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的设计方式。，位于芯片产业链顶端，是依赖性极强的设计工具。
我国EDA软件落后，全球EDA软件市场规模约105亿美元，海外三大巨头的产品在全球占份额超过64%，且在中国的市场份额达到95%以上。而由于EDA行业入门门槛高，成本弹性大，对性能依赖性强，因此行业进入壁垒较高。我国本土有实力的EDA企业并不多。目前，我国市场上主要EDA软件供给企业包括华大九天、芯禾科技、广立微、九同方微、博达微、概伦电子、创联智软等。这些企业虽然在全流程产品上和海外巨头还有不小的差距，但在具体工具上各有所长，而中国EDA软件相关的公司没有上市的。
未上市的EDA软件公司有：华大九天、芯愿景、芯和科技、光力微电子、博达微电子、蓝海微电子、奥卡斯微电、概伦电子、国微思尔芯等。
华大九天：2009年成立，，前身是华大集团 EDA 部门，承载了熊猫系统的技术，在 EDA 和 IP 方面拥有多年积累，是目前国内规模最大、技术实力最强的 EDA 企业。华大九天能提供全流程FPD 设计解决方案，拥有模拟/数模混合 IC 设计全流程解决方案、数字 SoC IC 设计与优化解决方案、晶圆制造专用 EDA 工具等产品。华大九天客户包括京东方、中天微、MPS、华虹宏力、TowerJazz 等国内外芯片设计、制造企业。截至 2019年 9 月，华大九天拥有员工约 400 人，研发人员硕、博士比例高达 80%以上。
芯愿景：成立于 2002 年，目前公司已建立 IC 分析服务、IC 设计服务及EDA 软件授权三大业务板块。公司已累计研发了 6 套 EDA 系统，共 30多个软件，覆盖了集成电路工艺分析、电路分析和知识产权分析鉴定的全流程，累计发放授权认证超过 3 万个，EDA 软件用户群包括国内外芯片设计公司、研究所、高校和知识产权服务机构等。芯愿景2019 年芯愿景主营业务收入 1.55 亿元，其中IC 分析服务收入 1.29 亿元（占比 83%），IC 设计服务收入 2177 万元（占比 14%），EDA 软件授权收入 442 万元（占比 2.85%），2019 年公司前三大客户分别为中国电子科技集团、中国航科集团、纳思达股份。
二、半导体设备
按照制造流程来分的话包括：硅片设备-热处理设备-光刻设备-刻蚀设备-离子注入设备-薄膜沉积设备-抛光设备-清洗设备-检测设备。
1、硅片设备
硅片制造，是芯片生产的第一道环节，硅单晶炉是制作硅片的主要装置。涉及到的上市公司有ST瑞德、北方华创、*ST天龙、晶盛机电和京运通。
其中晶盛机电是该领域龙头，承担过2项国家科技重大专项，硅单晶炉技术领先，国内高端市场占有率第一。其2019 年公司实现营收 31.09 亿元，其中单晶炉实现营收21.73 亿元，占比近 70%，毛利 8.29 亿元，占比 74.93%。客户有中环股份、沪硅产业、有研硅股。
今年上半年，公司完成了8英寸硬轴直拉硅单晶炉、6 英寸碳化硅单晶炉外延设备的开发。其中碳化硅单晶炉已经交付客户使用，外延设备、抛光设备完成技术验证，12英寸半导体单晶炉已经在国内知名客户中产业化应用。此外，公司增加了半导体抛光液、阀门、磁流体部件、16-32 英寸坩埚等新产品的研发和市场开拓力度，产业链配套优势逐步显现。晶盛机电早年从光伏设备行业起步，逐步进入半导体设备领域，如今又从单一的硅单晶炉设备，向切片、抛光、外延设备等拓展，甚至研发出了第三代碳化硅半导体设备。
2、热处理设备
热处理设备包括卧式炉、立式炉和快速升温炉（RTP）等，主要是对硅片进行氧化、扩散、退火等工艺处理，热处理涉及到的上市公司只有北方华创。它是该领域龙头，在热处理设备的各个细分领域均有成熟的产品线。另外，北方华创在集成电路刻蚀机、PVD、CVD、ALD、清洗设备、立式炉、外延炉等设备也通过验证。
今年上半年，公司在长江存储获得 3 台硅刻蚀、3 台 PVD、2 台炉管及 5台退火设备订单，其中硅刻蚀设备市占率达 27%。同时在华虹系获得 3 台硅刻蚀、1 台 PVD 及 2 台退火设备订单；在积塔半导体获得 2 台刻蚀、4 台氧化设备及 1 台退火设备订单。
北方华创不仅是热处理设备的龙头，还是光伏、锂电、半导体的硅刻蚀、薄膜沉积、清洗设备，甚至第三代碳化硅半导体设备的龙头之一。
今年上半年，公司的碳化硅（SiC）长晶炉、刻蚀机、PVD、PECVD 等第三代半导体设备开始批量供应市场；12 寸硅刻蚀机、金属 PVD、立式氧化/退火炉、湿法清洗机等多款高端半导体设备也相继进入量产阶段。
3、光刻设备
光刻是晶圆生产的核心环节，包括光刻机和涂胶显影机。
我国的光刻机技术最先进的上海微电子装备集团公司（未上市），能量产90nm的沉浸式光刻机。据报道，上海微电子将在2021年完成首台28nm国产DUV光刻机的交付。
深紫外浸入式光刻机（DUV）：由上海微电子负责总体集成，
超精密光栅系统来自中国科学院上海光学精密机械研究所。
光源来自科益虹源。科益虹源在2018年研发成功商用的浸没式193nm准分子激光器。
浸液系统来自浙江启尔机电。依托浙江大学研发团队的启尔机电推出了可用于最高11nm制程浸没式光刻机的浸液系统。
双工件台来自华卓精科。光刻机物镜组来自北京国望光学。（国望光学2018年6月落户北京经济技术开发区，是北京亦庄国际投资发展有限公司的全资子公司，注册资本20亿元，主营业务为光刻机核心部件生产，国望光学的成立就是要推动国产中高端光刻机整机研发和量产。）
国内光学精密元器件领域的龙头茂莱光学（未上市），目前已获科创板IPO受理，主要产品包括精密光学器件、高端光学镜头和先进光学系统三大类业务，覆盖深紫外DUV、可见光到远红外全谱段。茂莱光学的深紫外DUV光学技术正在研发中。
茂莱光学是上海微电子的核心供应商之一，2017-2019年，茂莱光学实现营业收入分别为1.52亿元、1.84亿元及2.22亿元，复合增长率达20.82%。
根据招股书，2019年公司实现了大视场大数值孔径显微物镜系列产品、高精度快速半导体制造工艺缺陷检测光学系统的量产。同时，也在不断突破紫外光学的加工和镀膜、大口径高精度透镜加工等各类技术，推进大口径干涉系统、光刻机光学系统、车载激光雷达等高端镜头和系统的国产化研发。除了在半导体业务的开拓，公司在AR/VR、自动驾驶等领域，也成功进入了微软、脸谱、谷歌旗下自动驾驶平台的供应链体系。
极紫外光刻机（EUV）：
长春光机所承担的“极紫外光刻关键技术研究”。
长春光机所基于哈工大DPP-EUV光源研制EUV曝光机，预计两年内可推出。长春光机所于2002年研制国内第一套EUV光刻原理装置，于2016年成功研制了波像差优于0.75nmRMS的两镜EUV光刻物镜系统，2017年32nm线宽的13.5nm极紫外光EUV光刻曝光系统通过验收。中科院原计划2030年推出EUV光刻机，现在举全院之力、全国之力，有望在2025年量产。
在涂胶显影机领域，芯源微是行业龙头，也是目前唯一一家上市公司。
在国内的涂胶显影设备市场上，日本东京电子垄断了90%的份额，芯源微的市占率为5%左右，是我国唯一能突破28nm技术的公司。公司自2018年实现量产突破，前道 I-line 涂胶显影机在长江存储上线进行了工艺验证，前道 Barc（抗反射层）涂胶设备在上海华力通过了验证。2019年又陆续获得了青岛芯恩、上海积塔、中芯国际、昆明京东方、厦门士兰等多个客户的设备订单，截至目前已累计销售 800 余台套。
近年公司也开始切入湿法清洗设备领域，跟盛美股份，至纯科技和北方华创等展开竞争。除此中电科电子装备集团有限公司也生产全自动匀胶显影机。
4、刻蚀设备
刻蚀是硅片进行光刻之后最重要的流程，包括硅刻蚀、金属刻蚀和介质刻蚀设备等。
目前，我国的刻蚀设备是比较先进的，中微公司的第二代电介质刻蚀设备已广泛应用于28到7nm后段制程以及10nm前段制程，中微的刻蚀设备顺利通过台积电5nm验证，2020年量产。北方华创的硅刻蚀机也在14nm工艺上取得了重大进展。
中微公司是该领域的龙头，2020 年上半年公司实现营业收入 9.78 亿元，同比增 22.14%，实现归母净利润 1.19 亿元，同比增 291.98%。其中，刻蚀设备营收约 6.13 亿元，同比增长约72.53%，在整体营收中占比超过一半。
公司是国内半导体设备研发投入强度最大的公司之一，最新定增融资约100亿元，用于研发7nm 以下制程的 CCP 刻蚀设备、介质刻蚀设备、高端MEMS 等离子体刻蚀设备、先进3nm技术的多晶硅刻蚀、3D NAND 多层台阶刻蚀、ALE 原子层刻蚀设备、CVD 设备等。
5、离子注入设备
硅片刻蚀后，需要将一些特殊的杂质离子注入到硅衬底去，这就是离子注入机。离子注入机是半导体晶圆制造设备中，难度和单价仅次于光刻机的关键设备，此前由美国AMAT 和 Axcelis 两大公司垄断约 70%份额。离子注入涉及到的上市公司有万业企业与北方华创。
我国该领域的龙头是万业企业旗下的凯世通，背后大股东是上海浦东科技投资公司，我国顶级的科技创投势力之一。凯世通2009年成立，早期主要从事光伏行业的离子注入设备研发，出货量排名世界第一。近两年，公司开始切入半导体领域，全力推进“高能离子注入机关键技术研究及样机验证”的研发工作。
2019年，凯世通的晶圆离子注入机已获得国内12英寸晶圆厂和主流存储器芯片厂的产线验证，产品在束流强度指标上表现优秀。
另外，中国电子科技集团旗下的电科装备也已经研制出了大束流28nm高能离子注入机，并在中芯国际12英寸生产线现场进行使用。中电科电子装备集团有限公司的离子注入机已经覆盖至28nm，旗下烁科装备拥有低能大束流离子注入机、中能大束流离子注入机、高能离子注入机、三代半离子注入机，产品已在中芯国际大批运用。
6、薄膜沉积设备
薄膜沉积工艺，分为物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）和外延三大类。相关的上市公司有北方华创（PVD、CVD、外延）和中微公司（CVD）。
北方华创的PVD设备已经用于28nm生产线中，14nm工艺设备也已实现重大进展。
沈阳拓荆（未上市）的PECVD设备已在中芯国际40-28nm产线使用，ALD设备也在14nm工艺产线通过验证。
7、抛光设备
抛光机用于晶圆制造的后期，对硅片表面进行平坦化处理。该领域的龙头是华海清科（未上市），目前处于科创板上市辅导中。华海清科成立于2013年，实际控制人为清华大学，核心团队成员来自清华大学摩擦学国家重点实验室。根据中国国际招标网的信息，今年上半年，华海清科在华虹半导体（无锡）项目获得3台CMP，累计获得5台CMP订单，在该产线的CMP 市占率是38%。此外，华海清科还中标上海新昇1台CMP设备，在长江存储的CMP设备份额为14.9%。华海清科还参与了国家02专项项目——“28-14nm抛光设备及工艺、配套材料产业化”项目，是我国在抛光设备领域的领军企业。
而CMP化学机械抛光机的相关上市公司是宇晶股份。
8、清洗设备
清洗设备用于所有工艺流程里的清洗环节。
盛美半导体（未在A股上市）是该领域的龙头，目前科创板上市申请已获受理，并已在2017年美国纳斯达克上市。作为行业龙头，盛美半导体在2009年就研发出了第一款兆声波清洗技术SAPS，并进入到SK海力士的无锡生产线。此后，陆续研发出了TEBO、Tahoe等全球领先的半导体清洗技术，技术节点正向5nm、3nm等先进制程工艺不断突破。公司的前五大客户分别是长江存储、华虹集团、海力士、长电科技和中芯国际。
除了盛美，北方华创的清洗设备也能满足28nm技术节点的需求。在国内的国产清洗设备市场中，盛美占据80%左右的市场份额，其余20%则由北方华创、芯源微和至纯科技三家公司瓜分
9、检测设备
测试设备包括工艺检测设备、硅片测试设备和晶圆中测设备等，晶圆中测设备又包括探针卡、探针台和测试机等，种类繁多。目前世界芯片检测设备由美国科磊、应用材料、日本日立三家公司垄断，合计市占率高达75%。
我国的国产化率在5%以下，该领域的龙头是赛腾股份，公司通过收购日本Optima进入半导体检测设备领域，客户包括了三星、SK 海力士、台积电等顶级大厂。赛腾股份，于2019年9月以1.6亿元收购了日本Optima株式会社67.53%股份。Optima的规模虽然不大，但由于发展时间较早，在晶圆边缘检测、晶圆正面/背面检测、宏观检测、针孔检测等晶圆缺陷检测设备上有成熟的产品线，技术储备对国内来说是稀缺的。
通过母公司的穿针引线，目前其设备正陆续进入到国内的半导体产线中。截至2020年上半年，Optima的主要国内客户包括上海新昇、中环半导体、西安奕斯伟硅片等。
精测电子：目前公司已基本形成在半导体检测前道、后道全领域的布局,公司与韩国IT&T合资设立的武汉精鸿主要聚焦自动检测设备(ATE)领域(主要产品是存储芯片测试设备),目前已实现关键核心产品技术转移、国产化研发、制造、核心零部件国产化,且已在国内一线客户实现批量重复订单。公司子公司WINTEST以及其在武汉的全资子公司伟恩测试现阶段主要聚焦驱动芯片测试设备领域,目前公司通过对WINTEST半导体检测领域相关技术的引进、消化和吸收,使公司已具备相关产品的研发及生产能力,同时也进一步降低生产成本,提高相关产品的竞争力,目前已取得批量的订单。同时,上海精测主要聚焦半导体前道检测设备领域,以椭圆偏振技术为核心开发了适用于半导体工业级应用的膜厚量测以及光学关键尺寸量测系统。上海精测膜厚产品已取得国内一线客户的批量重复订单、OCD测量机已取得订单并已完成交付,且上海精测供应链已基本实现国产化;其他客户的拓展工作也已取得了较好的成绩,电子显微镜等相关设备的研发符合预期,预计近期将完成首台套的交付,其余储备的产品目前正处于研发、认证以及拓展的过程中。
三、芯片制造厂
中芯国际：无可争议的国产芯片代工龙头，技术与规模均为中国大陆第一，14nm先进制程已经量产，目前正在导入N+1制程（介于14-7nm之间），相当于7nm的N+2制程正在研发中。
2020上了美国清单之后，研发预计会停滞数年，先进制程的生产规模扩张也会因设备与零件无法购买而同步停滞，占1/4的美国客户大概率会慢慢流失。未来加大投入扩大28nm等成熟芯片制造产能以应对缺芯潮。
华虹集团（港股）：集团内有上海华虹宏力、上海华力微电子、上海集成电路研发中心、华虹计能、虹日国际、华虹半导体、华虹科技、华虹挚芯等子公司，集团有3条8英寸生产线、3条12英寸生产线，并拥有唯一一家国家级集成电路研发中心。华虹集团2019年8+12英寸集成电路制造主业销售收入超过110亿元。65/55纳米节点的射频和BCD特色工艺处于国际先进水平，28纳米工艺(28LP/28HK/28HKC+)均实现量产，22-14纳米工艺在研发中，14纳米FinFET工艺于2020年1月全线贯通，SRAM良率超过25%，与中芯差距明显，这样的良率肯定不能量产。华虹集团的定位是特色芯片的制造，而不是先进制程的追赶。
西安微电子技术研究所（航天771所）（未上市）：属于航天科技集团第九研究院，主要是为航天军工企业生产芯片，这种芯片工艺不需要很领先，但可靠性要求极高。该所公开信息较少，其工艺水平应该不会超过28纳米。该所搞出的一个“大新闻”是创办了中兴通讯，现持有中兴大股东中兴新通讯34%的股权，有时也会派高管去中兴任职，比如现任董事长李自学就来自771所。类似的还有中国电科14所、38所，都有自己的芯片。
台积电中国：合资厂，南京公司 12 英寸16nm生产线已经于2018年量产。
和舰芯片（未上市）：合资厂，目前和舰芯片的最先进制程为28纳米（在子公司厦门联芯）。台湾母公司已经宣布停止10nm以下技术投资。
赛微电子：2016年赛微通过收购瑞典Silex,获得全球领先工艺IP,切入MEMS纯代工赛道。公司目前可生产微流体、微超声、微镜、光开关等多种器件,产品终端覆盖了通讯、生物医疗、工业科学、消费电子等诸多领域,服务于全球各领域巨头厂商。截至6月底,公司全资子公司Silex拥有的在手未执行合同/订单金额合计超过5亿元, 赛微北京8英寸MEMS国际代工线一期,预计将于2020年第三季度建成并投入使用,规划的一期产能为1万片/月,目标产能3万片/月。达产后年产值将不低于20亿元,年利润不低于3.47亿元,作为MEMS全球代工领头羊的赛微电子,未来有望令竞争对手望尘莫及,稳坐全球第一把交椅。
华润上华（未上市）：华润集团旗下企业，是模拟芯片代工企业，采用0.11微米至0.5微米的生产技术制造集成电路及功率分立器件，可以代工生产MEMS芯片和ASIC芯片。
当然还有清溢光电（掩膜板制造）以及IDM模式的华润微。
华润微是功率半导体IDM龙头，有4家设计公司，4条晶圆生产线，2条封装生产线。工艺水平0.5微米到130纳米，0.11umBCD技术已启动预研，因为只有低端集成电路设计和制造能力，所以应用于半导体照明，MEMS，电源管理等，主营产品是MOSFET(62%),是国内营收最大产品系列最全的MOSFET厂商，国际上对标英飞凌。
四、芯片封测厂
集成电路封装测试，市场份额占比第一的是日月光，台资企业，并购矽品，合计占全球30%的市场份额，为世界第一。而涉及到的A股上市公司有长电科技、通富微电、华天科技（是进入全球前十的三家）与走高端路线的晶方科技。
1、长电科技：长电科技并购星科金朋，在2020年星科金朋开始盈利。长电科技成为全球市占率13%的第三大封测企业。长电有江阴基地、滁州厂、宿迁厂与长电先进四个生产基地。同时有子公司星科金朋与长电韩国。客户覆盖国际、国内，全球前20大半导体公司中有85%是其客户。比如：高通、博通、SanDisk、Marvell、海思、展讯、锐迪科等。
2、通富微电：中国前三大和全球前十大集成电路封测企业。客户主要是AMD、联发科。通富3.71亿美元收购了AMD苏州和马来西亚槟城两座封测工厂各85%的股份，双方成立合资公司。
3、华天科技：封装能力和销售收入均位列我国同行业上市公司第二位。3大厂区天水、西安、昆山。定位分别是低端、中端、高端。华天在2019年初，收购马来西亚封测厂商Unisem。Unisem欧美市场收入超过 60%，其主要合作企业有Broadcom、Qorvo、Skyworks，这几个是美国的射频前端技术厂商。
5、晶方科技：高端芯片封装，主营影像传感芯片晶圆级封装，大陆首家，全球第二。晶方主要客户有Omnivision（豪威科技）、Sony、Galaxycore（格科微电子）、BYD、海力士、思比科、汇顶科技。
晶方科技成立于2005年，专注于传感器领域的封装测试业务，同时具备8英寸、12英寸晶圆级芯片封装技术。封装产品主要包括CIS芯片、指纹识别芯片、微机电系统芯片（MEMS）等。公司一直在走“小而美”路线。深耕晶圆级封装技术，相对于同行业，毛利率净利率一直领先三大封测厂。国家扶持推动公司发展。2018年初，国家大基金以6.8亿元入股晶方科技，占9.32%股份。晶方科技是细分赛道CIS封测的龙头，未来无论在物联网、3Dsensing领域均有重要战略意义。
6、深科技：存储领域的封测。
五、小结
介绍了这么多细分领域以及上市公司，做个总结和汇总，如果某一领域实现技术突破，我们可以去表格里查找其对应的公司，我们被卡的地方主要在光刻机等设备与光刻胶领域，我国先进制造主要集中于封测领域。
