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集成电路是现代电子设备的核心组件，广泛应用于计算机、通信、汽车等多个领域。它将大量晶体管集成在一个小芯片上，从而实现高效的运算和存储功能，推动了科技进步和经济发展。集成电路的微型化和性能提升对智能设备、物联网、人工智能等技术的发展起到了关键性的作用，在信息时代中具有不可替代的重要性。
中国的集成电路产业近年来发展迅速，已成为全球重要的市场之一。中国的集成电路产业的市场规模快速扩大，逐步形成了较为完整的产业生态体系，特别是在长三角、粤港澳大湾区和京津冀三大重点区域，集成电路产业的配套能力得到了明显提升，涌现了一批具备竞争力的优势龙头企业。
尽管在核心技术方面仍与国际领先水平存在差距，但中国企业在设计、制造、封装测试等环节已经取得了显著的进展。特别是中芯国际、长江存储、长电科技等企业在高端芯片制造和封装领域的突破，为产业链的进一步完善和全球竞争力的提升奠定了坚实基础。
集成电路产业链分为上游、中游和下游（图1-13），其中包括芯片设计工具、材料、制造装备、集成电路设计、集成电路制造、封装测试和应用等。
图1-13 集成电路产业链示意图
芯片设计工具、材料和制造装备属于上游产业链。具体涵盖的内容如表1-7所示。
表1-7 集成电路上游产业链
集成电路设计、制造、封装测试等环节属于中游产业链，代表企业如表1-8所示。
表1-8 中国集成电路产业链中游代表企业
下游产业链则涉及集成电路的具体应用，主要包括消费电子、汽车电子、网络通信和物联网等领域。
2013至2018年，全球集成电路行业呈现快速增长趋势，产业收入复合年均增长率为9.33％。据WSTS数据，2020年，全球集成电路产业总收入为3 612亿美元，较2019年增长9.32％。
中国企业在芯片设计、制造、封装测试等领域都有了长足的进步，形成了一套较为完善的产业体系。特别是在芯片设计领域，中国企业的技术水平已经达到了国际先进水平。据中国半导体行业协会（China Semiconductor Industry Association，CSIA）数据，2013至2020年的复合年均增长率为19.73％，持续保持高速增长趋势。2020年实现总销售额高达8 848亿元，较2019年增长17.01％。
2022年中国集成电路产业销售额在2021年首次突破万亿元之后继续保持较快增长，规模达到1.2万亿元，较2021年实现同比增长14.8％。研发设计领域实现销售额0.52万亿元，较2021年实现同比增长14.1％。制造领域实现销售额0.39万亿元，较2021年实现同比增长21.4％，增速最快。封装测试领域实现销售额0.30万亿元，较2021年实现同比增长8.4％，具体统计如图1-14所示。
集成电路的材料主要包括Si晶圆、靶材、化学机械抛光（chemical mechanicalpolishing，CMP）使用的抛光材料、光刻胶、湿电子化学品、电子特种气体、掩模版、封装材料等。
图1-14 中国集成电路产业销售统计
［数据来源：中华人民共和国工业和信息化部/CSIA/江苏省半导体行业协会（JSSIA）］
据国际半导体产业协会（Semiconductor Equipment and Materials International，SEMI）数据，2022年全球半导体材料市场销售额达727亿美元，相比2021年的668亿美元增长8.83％，中国材料销售额为129.7亿美元，占全球市场约17.8％。
SEMI数据显示，全球Si晶圆市场排名前5的厂商分别为信越化学（ShinEtsu Chemical，日本）、胜高（SUMCO，日本）、环球晶圆（Global Wafers，中国台湾）、世创电子（Siltronic，德国）、鲜京矽特隆（SK Siltron，韩国）。
中国半导体Si晶圆企业主要包括沪硅产业、中环股份、立昂微、中晶科技等，单一厂商市场占有率均不超过10％，且以8 in及以下尺寸Si晶圆为主。据广州市半导体协会数据显示，近两年来，12 in晶圆成为中国集成电路晶圆制造产业的重点。据SEMI数据，中国Si晶圆市场规模在2019至2021年连续超过10亿美元。
掩模版是光刻工艺中的重要材料，它是光刻过程中的底片，能将其上面的图形传递到晶圆上。
据SEMI数据，2020年，掩模版约占全球半导体材料市场的12％。集成电路方面，全球65％的市场是由半导体厂商自行生产（如英特尔、三星等），而福尼克斯（Photronics，美国）、凸版印刷（Toppan，日本）及大日本印刷（DNP，日本）等第三方公司分别占据2020年全球市场份额的11％、10％、8％。
光刻胶，又称“光致抗蚀剂”，是光刻成像的承载介质，可利用光化学反应把微细图形从掩模版转移到待加工基片上。
据电子材料咨询机构TECHCET数据，2020年，全球光刻胶市场规模约为17.5亿美元，2010至2019年，复合年均增长率约为5.4％；据市场调研公司Reportlinker数据，2019年中国光刻胶市场规模超过80亿元人民币。
全球光刻胶市场高度集中，且主要由日本和美国的企业主导，占据了绝大部分的市场份额。TECHCET数据显示，日本的捷时雅（JSR）、东京应化工业（TOK）、信越化学及富士胶片（Fujifilm）4家企业占据了全球70％以上的市场份额，整体垄断地位稳固。
在中国，半导体光刻胶的自给率非常低。中国电子材料行业协会（China Electronics Materials Industry Association，CEMIA）数据显示，目前适用于6in晶圆的G线（G-line，波长405 nm）和I线（I-line，波长365 nm）光刻胶总自给率仅约20％；晶瑞股份公告数据显示，适用于8 in晶圆的氟化氪（KrF）光刻胶自给率不足5％；而适用于12 in晶圆的氟化氩（ArF）光刻胶几乎完全依赖进口。更先进的极紫外线（extreme ultraviolet，EUV）光刻胶甚至还处于相当早期的研发阶段。在产能方面，中国企业的G/I线光刻胶产品已经实现了批量应用，KrF光刻胶则仅在少数研发进度领先的企业中能够实现小批量应用。
电子气体是重要的基础性原材料，据SEMI数据，其占据了芯片总成本的5％～6％。集成电路生产中涉及100多种电子气体，其中核心工段需要约40～50种。据中商产业研究院数据，2020年空气化工（Air Products and Chemicals，美国）、林德（Linde，德国）、液化空气（Air Liquide，法国）、大阳日酸（Taiyo Nippon Sanso，日本）4家海外巨头占据了全球约9成市场份额。
尽管中国在电子气体领域存在部分具备生产高纯电子气体能力的企业，但其产品难以进入集成电路领域 ［4］ 。据中国工业气体工业协会（China Industry Gases Industry Association，CIGIA）数据，2020年中国能够生产的电子特种气体品种仅占约20％，一些高端电子特种气体几乎全部依赖进口。
湿电子化学品是用于集成电路制造工艺中的各种液体，可划分为通用湿电子化学品和功能湿电子化学品两类。
目前，国际大规模湿电子化学品生产企业包括巴斯夫（BASF SE，德国）、亚什兰（Ashland，美国）、奥麒化工（Arch Chemicals，美国）、霍尼韦尔（Honeywell，美国）、关东化学（Kanto Chemical，日本）、三菱化学（Mitsubishi Chemical，日本）、住友化学（Sumitomo Chemical，日本）、东进世美肯（Dongjin Semichem，韩国）等。中国主要企业则包括多氟多材料、江阴江化微、江阴润玛、苏州晶瑞等。
CEMIA数据显示，2022年全球湿电子化学品总规模达到639.1亿元，同比增长6.65％，集成电路、显示面板、太阳能光伏电池3个应用市场使用湿电子化学品市场规模的比例约为71∶20∶9。其中，占比最大的半导体集成电路领域用湿电子化学品市场规模达到453.3亿元，同比增长9.24％。预测到2025年，全球集成电路领域用湿电子化学品市场规模将增至541.5亿元，三大领域用湿电子化学品市场规模总计达825.2亿元，2022到2025年复合增长率为8.89％。2023年全球市场中，湿电子化学品应用于集成电路行业的市场规模占市场总规模的67.54％，而中国市场中，这一占比为32.36％。同时，CEMIA数据显示，2021年中国集成电路用湿电子化学品整体国产化率达到35％，2022年上升至38％，2023年进一步上升至44％。2022年全球集成电路用湿电子化学品市场规模为56.9亿美元，2025年将可增长至63.81亿美元，中国总体市场规模将在2025年增长至10.27亿美元。但在半导体和平板显示领域中国市占率仅分别为23％和35％，超净高纯试剂无论是在质量上还是数量上都难以满足电子工业需求。
溅射靶材是沉积薄膜的原材料，靶坯属于核心部分，是高速离子束流轰击的目标材料。
溅射靶材产业中最高端的高纯溅射靶材，难度极高，仅JX日矿日石金属株式会社（JX Nippon Mining＆ Metals，日本）、东曹（Tosoh，日本）、霍尼韦尔、普莱克斯（Praxair，美国）等少数几个拥有最完整的溅射靶材产业链的美日企业能够生产，据SEMI数据，该4家公司合计占据80％以上全球市场。
中国起步较晚，主要有江丰电子、有研新材、阿石创、隆华科技4家企业，目前已有部分企业初步实现高端应用溅射靶材。
CMP抛光液是CMP过程的重要耗材，约占CMP成本的50％，主要由磨料、去离子水、pH调节剂、氧化剂及分散剂等添加剂组成。
根据TECHET研究及QYResearch预测，2026年全球晶圆制造使用的抛光液市场规模预计可达到26亿美元；2025年中国抛光液市场有望占全球市场的25％，达40亿元人民币。
目前，全球仅有少数几家CMP抛光液供应商，包括卡博特（Cabot，美国）、慧瞻材料（Versum material，美国）、日立（Hitachi，日本）、富士美（Fujimi，日本）和陶氏（Dow，美国）5家美日厂商。SEMI数据显示，2018年这5家厂商合计占据全球CMP抛光液近8成市场份额，而中国仅安集科技占全球2.44％市场份额（但到了2020年，增加到4.5％；2022年变成了7％；2023年则为8％）。卡博特也占据了中国大部分市场，且其磨料直径可达15～20 nm。反观中国，CMP抛光液国产化率约5％，主要企业包括安集微电子、上海新安纳电子、北京国瑞升科技。
封装材料按用途分为封装基板、引线框架、键合丝、塑封料4大主材，全球市场占比分别为32.46％、16.75％、16.23％和6.81％。SEMI数据显示，2022至2027年，全球半导体封装材料市场规模将从261亿美元增长至298亿美元，复合年均增长率达2.7％。
（1）封装基板：日韩企业在全球封装基板市场的占有率极高。中国主要的封装基板供应商包括深南电路、珠海越亚、兴森科技和丹邦科技。
（2）引线框架：据QYResearch预测，2030年全球集成电路用引线框架市场规模将达到31.4亿美元，未来几年年复合增长率为4.2％。目前，三井高科技（Mitsui High-tech，日本）、HAESUNG DS（韩国）、先进封装材料（AAMI，中国香港）、三星SDI（Samsung SDI，韩国）和长华科技（中国台湾）占据了全球前五大供应商的位置。其中，2023年三井高科技占据了12.66％的全球收入市场份额，位列全球第一，HAESUNG DS、先进封装材料、三星SDI和长华科技分别占全球收入市场份额的10.31％、10.22％、9.56％和8.81％。
（3）键合丝：国际市场主要由田中贵金属（Tanaka Precious Metals，日本）、日本制铁（Nippon Steel Corporation，日本）、贺利氏（Heraeus Holding GmbH，德国）、铭凯益（MK Electron，韩国）和喜星电子（Heesung Electronics，韩国）等厂商占据。中国有20多家键合丝生产企业，如贺利氏和田中贵金属的中国分公司，但在新技术掌控方面仍显不足。
（4）塑封材料：根据中商产业研究院数据，2021年全球有95％以上的集成电路采用塑料封装，其中97％以上使用环氧树脂。住友电木（Sumitomo Bakelite，日本）、日立化成［Hitachi Chemical，日本。现为昭和电工材料（Showa Denko Materials）］、京瓷化学（Kyocera Chemical，日本）、信越化学、松下（Panasonic，日本）以及三星SDI主导了这一市场。中国虽然也有20多家塑封材料生产商，但在高端产品领域依然存在较大差距。
Gartner数据显示，在晶圆厂的资本开支中，芯片制造设备的投入占比最大，约为70％～80％。芯片制造工艺包括光刻、干法刻蚀、湿法刻蚀、化学气相沉积（chemical vapor deposition，CVD）、物理气相沉积（physical vapor deposition，PVD）、等离子清洗、湿法清洗、热处理、电镀处理、化学表面处理和机械表面处理等，每一道工艺都需要对应的特定设备。
从设备的价值贡献来看，光刻、刻蚀和薄膜沉积是前期加工中最主要的3个环节。据Gartner数据，2021年全球光刻机、刻蚀机和薄膜沉积［包括CVD、原子层沉积（atomic layer deposition，ALD）和PVD］设备的投资占比分别为20％、25％和22％，合计占设备总支出的60％以上。如图1-15所示，这些环节的设备投资占比显著，体现了其在芯片制造工艺中的重要性。
图1-15 2021年全球半导体设备价值量分布
（数据来源：Gartner）
纵观中国不同设备的国产化率（表1-9），虽然整体有上升趋势，但依然较低。
表1-9 中国半导体制备情况与国际龙头企业概览
注：数据来自SEMI、Gartner。
以下对光刻机、匀胶显影机、刻蚀设备、薄膜沉积设备、热处理设备（氧化退火设备）、离子注入设备、CMP设备、清洗设备、过程检测设备这9种价值分量最高的设备进行剖析。
光刻机决定了芯片上晶体管能做多小，是芯片制造中最精密复杂、价格最昂贵的设备，光刻成本占芯片总制造成本的1/3 ［5］ 。
目前，业界主要的光刻机公司分别是阿斯麦、尼康、佳能 ［6］ 。其中，阿斯麦光刻机种类齐全，是全球唯一能够生产EUV光刻机的公司，目前最小制程达到3 nm；尼康集中于深紫外（deep ultraviolet，DUV）光刻机（KrF、I线、ArF），也可生产浸没式光刻机（ArFi）；佳能的产品则集中在中低端（表1-10）。其中，KrF表示采用KrF气体产生248 nm的光源，ArF表示采用ArF气体产生193 nm的光源，i代表浸没式。
表1-10 2022年全球光刻机行业排名前3的厂商出货量（单位：台）
注：数据来自芯思想研究院。
匀胶显影（或旋涂显影）设备是光刻过程中必不可少的设备 ［7］ 。在半导体设备价值链中，匀胶显影设备的价值占比约为5％。从全球市场来看，主要头部企业包括东京电子、迪恩士、EVG（EV Group，奥地利）及沈阳芯源微电子（简称芯源微）等，其中，东京电子处于基本垄断地位。
据东京电子数据，2019年东京电子占据了全球匀胶显影设备近87％的市场份额，在中国市场的占比更是高达91％，而中国芯源微数据显示芯源微的市场份额仅为4％。
刻蚀工艺分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种。湿法刻蚀是通过使用化学制剂清洗晶圆表面以去除不需要的材料；干法刻蚀则基于等离子体或活性气体直接在晶圆上进行图案化处理。
据Gartner数据，2021年全球刻蚀设备行业排名前三的供应商分别是泛林半导体、东京电子和应用材料。这3家公司总共占据了90％以上的市场份额，其中泛林半导体以46％的市场占有率位居首位，如图1-16所示。
在中国市场，中微半导体、北方微电子和金盛微纳科技等公司已经逐渐实现了主流制程设备的出货，显示出中国厂商在该领域的快速进步。
图1-16 2021年全球刻蚀设备竞争格局
（数据来源：Gartner）
薄膜沉积是将厚度为1μm或更小的分子或原子材料薄膜覆盖在晶圆表面，是半导体制造中的关键技术之一。薄膜沉积设备在制造设备中的价值比重很高。其中，CVD设备约占17％（其中ALD设备占4％），PVD设备占约5％。尽管价值显著，但薄膜沉积设备行业仍然是一个高度垄断的产业。
据Gartner、SEMI数据，在全球市场方面，CVD领域由应用材料、泛林半导体和东京电子3家公司合计包揽了全球70％的市场份额。尤其是在先进制程中必需的ALD设备市场，东京电子和先晶半导体占据了全球近50％的份额。PVD领域主要被应用材料、意发薄膜和爱发科3家公司所垄断，其中应用材料的市场占比接近85％。
在中国，企业主要通过在细分领域进行差异化竞争来应对高垄断市场的挑战。例如，拓荆科技和中微半导体的主要产品为CVD设备，北方华创的核心产品是PVD设备，微导纳米专注于ALD设备，盛美半导体的主要产品则是电镀设备。
通过这种差异化竞争策略，中国的薄膜沉积设备企业在各自的细分市场中逐渐建立起了自身的竞争优势，为未来迈进更高一级的市场竞争奠定了基础。
芯片制造过程涉及多种高温热处理工艺，这些工艺通常在700～1 200℃的高温炉中进行，包括氧化、扩散、退火等关键工艺步骤。
图1-17 2018年全球热工艺设备竞争格局
数据存在四舍五入的情况。（数据来源：Gartner）
热处理设备在半导体设备价值链中的占比约为 3％。据Gartner数据，全球热处理设备市场处于寡头垄断状态，应用材料、东京电子和国际电气（Kokusai Electric，日本）3家公司合计占据了超过80％的市场份额。而在中国市场，非激光退火类设备的主要供应商屹唐半导体市场占有率约为5％，北方华创的市场占有率则仅为0.2％（图1-17）。
向硅中加入元素，使不导电的纯硅成为半导体的过程被称为掺杂（doping）。离子注入的原理是利用高能量电场加速杂质离子，将其直接轰击到半导体表面，最终嵌入晶体内部，从而改变材料的电学性质。
据头豹研究院数据，在全球半导体领域，离子注入设备市场主要由应用材料和亚舍立所垄断，两家公司合计占据了全球市场近88％的份额。
CMP是一种结合化学腐蚀和机械研磨，实现晶圆表面平坦化的工艺。据集微咨询（JW Insights）数据，在半导体设备价值链中，全球CMP设备市场则主要被应用材料和荏原（Ebara，日本）所垄断，这两家公司合计占据了全球超过90％的市场份额。中国绝大部分的高端CMP设备也依赖于这两家公司提供。
在中国市场，CMP设备的应用主要集中在中低端产品领域。然而，一些中国企业已经逐步在这一领域取得显著进展。
（1）华海清科：其CMP设备已经正式进入了集成电路生产线。
（2）盛美半导体：其CMP设备主要用于后段封装的65～45 nm铜互联工艺。
（3）杭州众德：由中国电科45所的CMP技术专家创业建立，该公司也在CMP技术和设备方面有所进展。
半导体中的清洗技术是指采用物理或化学方法，清除污染物和自身氧化物的过程。清洗设备在半导体设备价值链中占比约为6％，Gartner数据显示，迪恩士、东京电子、SEMES（韩国）与泛林半导体分别占据2020年全球半导体清洗设备市场份额的45.1％、25.3％、14.8％和12.5％。
根据美国半导体产业协会（Semiconductors Industry Association，SIA）与波士顿咨询公司（The Boston Consulting Group，BCG）联合发布的研究报告，中国能提供半导体清洗设备的企业非常少，但增速明显，国产化率从2015年的15％提升到了2020年的20％。主要包括盛美半导体、北方华创、芯源微及至纯科技4家公司，目前4家企业均已具备130～28 nm主流制程清洗设备技术，其中盛美半导体已在研7～5 nm清洗设备技术。
集成电路生产工艺复杂，只有保证每道工序都不存在缺陷，才能保证最终成品的性能。主要包括检测与量测设备。
（1）检测设备：用于检测晶圆表面缺陷（包括异物缺陷、气泡缺陷、颗粒缺陷等），分为明/暗场光学图形陷检测设备、无图形表面检测设备、宏观缺陷检测设备等。
（2）量测设备：用于测量透明/不透明薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸、光刻套准精度等指标，对应设备分为椭偏仪、四探针、原子力显微镜（atomic force microscope，AFM）、关键尺寸扫描电子显微镜（critical dimension scanning electron microscope，CD SEM）、光学关键尺寸扫描电子显微镜（optical critical dimension-scanning electron microscope，OCD SEM）、薄膜量测设备等。
这一领域全球市场集中度极高，据VLSI Research、QY Research数据，2020年，科天、应用材料、日立3家企业的全球市场占比分别为50.8％、11.5％和8.9％。
据VLSI Research及QYResearch统计分析显示，中国半导体检测与量测设备国产化率极低，2020年国产化率约为2％，并在2023年提升至5％左右。2023年全球半导体检测和量测设备市场规模达到128.3亿美元，在全球半导体制造设备中占比约为13％。其中，中国半导体量测检测设备的市场规模43.6亿美元，全球市场规模占比约33.98％，市场空间广阔。
Yole数据显示，2021年全球先进封装市场规模为374亿美元，预计2027年可达650亿美元，复合年均增长率达9.6％，此外，先进封装市场增长将更为显著，成为全球封装市场主要增量。
SEMI数据显示，2021年全球半导体封装设备市场规模为71.7亿美元，其中大部分市场由国际寡头垄断，其中川崎（K＆S，日本）的球焊机全球市占率达64％，迪斯科（Disco，日本）的划片机和减薄机全球市占率达2/3以上，Besi（荷兰）、ASM PT（ASM Pacific，新加坡）垄断装片机市场，Besi、东和（Towa，日本）、ASMPT、山田（Yamada，日本）是塑封系统主要品牌。
SEMI数据显示，2020年，中国封装市场规模达到2 509.5亿元，其中先进封装市场规模351.3亿元，占比约14％，预计2025年中国先进封装市场规模将达到1 137亿元，占比将达32.0％。
SEMI数据显示，中国方面，封装设备国产化率不足5％，低于制程设备整体10％～15％的国产化率。其中，划片机以中国电科45所、武汉三工光电和江苏京创等为代表，固晶机以新益昌、艾科瑞思、大连佳峰为代表，塑封设备以文一三佳、耐科装备为代表。
测试工艺穿插在封装工艺的前面和后面，即晶圆检测（circuit probing，CP，又称“中测”）和成品测试（final test，FT，又称“终测”），包括测试机（tester）、探针台（prober）、分选机（test handler）3种设备。
2019年，泰瑞达、爱德万测试两大龙头全球合计市占率达到90％，占据中国测试设备市场将近91.2％的市场份额，此外，科休半导体（Cohu，美国）、安捷伦（Agilent，美国）、科利登（Xcerra，美国）等厂商也长期位居前几。反观中国市场，华峰测控占比中国市场份额仅6.1％，长川科技为2.4％ ［8］ 。
相比来说，中国起步较晚，所以产品线单一，侧重于模拟/混合测试机，海外厂商则在片上系统（system on chip，SoC）测试机、存储测试机、模拟/混合测试机3大种类均有涉及。
探针台方面，2019年东京电子和东京精密（Accretech，日本）占据全球73％份额，惠特科技（FitTech，中国台湾）、旺矽科技（MPI，中国台湾）两家企业占据剩余市场份额大部分空间 ［8］ 。
从整个封测市场来看，从全球委外测试（不包含IDM自有封测和晶圆代工公司提供测试）角度来看，芯思想研究院（Chip Insights）数据显示，2022年全球委外测试整体营收为3 154亿元，同比增长9.82％，其中前十强营收达2 459亿元，同比增长10.44％。半导体测试是中国最早转型的制造环节，迄今为止，它已成为中国集成电路产业链中相对成熟的环节，但实际核心机国产市占率较低。