在半導體設備方面，相關數據統計指出，2020年全球半導體設備市場的總體規模約為712億美元，年均復合增長率為19.0%左右，中國大陸以26.3%的比例份額占據2020年全球半導體設備市場的第一位(圖2)。根據有關調研機構在今年初所做的統計預測顯示，2021年、2022年全球FAB設備投資預期分別成長16%、12%。

　　按照摩爾定律，集成電路上可以容納的晶體管數目在大約每經過18個月便會增加一倍;換言之，處理器的性能每隔兩年翻一倍。從2012年起，FinFet技術已經開始向20mm節點和14nm節點推進，并且依托FinEFT技術，芯片工藝節點制程已經發展到7nm、5nm甚至是3nm，隨后則遇到了瓶頸。2020年，臺積電宣布2nm采用的GAA(Gate-all-around，環繞閘極)或稱為GAAFET的技術研發生產將在新竹寶山規劃P1到P4 四個超大型晶圓廠，占地90多公頃。據悉，三星電子也表示將采用GAA結構技術。GAA技術更大的閘極接觸面積提升對晶體管導電通道的控制能力，從而降低操作電壓、減少漏電流， 降低功耗與操作溫度;但與此同時，GAA結構與制程需求也帶動更多沉積與蝕刻設備的商機，選擇性與原子級制程使得材料工程的重要性提升。

圖 1 全球半導體產能分布及未來預測(資料來源：臺灣工研院)

圖 2 全球半導體設備市場統計(資料來源：臺灣工研院)

　　前段制造設備是半導體制造市場的主體，在半導體廠商的設備支出中，前段制造設備部分約占69%，其中，曝光機是占比最高且成長最快的設備，約占總體設備投入的30%左右(圖4)。根據臺灣工研院的統計，從2021-2025年，半導體制造各關鍵設備的年成長率將為：曝光機8.5%、薄膜沉積7.9%、蝕刻3.9%、量檢測4.3%;曝光機中以EUV的成長最為迅速， 預計復合年均增長率CAGR為21%，在曝光機市場中的份額將從42%上升到70%。AMAT、ASML、Lam、TEL、KLA這前五大廠商占到全球七成以上的前段設備市場。

　　綜上所述，隨著前段組件結構的改變，帶動EUV、ALD、ALE等新需求，且目前仍以前五大領導廠商為主要競爭者。ALD、ALE帶動更多材料工程技術需求;而EUV同時帶出光罩、光阻、檢測新商機，全球半導體設備廠商除了在先進技術持續精進之外，也將智慧化設備、綠色經濟列為發展重點。

圖 3 半導體芯片制造工藝流程圖(資料來源：互聯網)

　　圖 4 晶圓制造設備市場構成占比(資料來源：臺灣工研院)

　　　　國產半導體設備突飛猛進

　　中國大陸半導體產業的迅猛發展與最近幾年國內外政治經濟局勢的發展變化息息相關。在過去的幾十年里，中國制造業積極參與全球制造業產業鏈，并且取得了舉世矚目的成就;而從2017年底到2018年初開始，全球產業鏈、供應鏈的重塑趨勢漸現，基于供應鏈安全、國家競爭、新冠疫情沖擊等因素， 全球整體產業格局正發生著重大的變化，在以多強并存、多區域發展、多元共治為特點的全球供應鏈中，中國制造業越發顯露出向高端價值產業鏈轉型升級的必要性，半導體供應鏈的自主化已成為國家的重要發展戰略之一。

　　在2020年8月國務院頒發的《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》中，提出了一系列針對集成電路產業企業的財稅免稅、投融資、人才、國際產權等優惠政策。今年8月24日，工信部答復政協十三屆全國委員會第四次會議第1095號提案稱，下一步，將以重大關鍵技術突破和創新應用需求為主攻方向，將碳基材料納入“十四五”原材料工業相關發展規劃，并將碳化硅復合材料、碳基復合材料等納入“十四五”產業科技創新相關發展規劃，以全面突破關鍵核心技術，攻克“卡脖子”品種，提高碳基新材料等產品質量，推進產業基礎高級化、產業鏈現代化。

　　要發展半導體產業，設備和材料是關鍵。盡管現階段中國本土半導體設備廠商在全球市場的影響力還較小，很難對國際大廠形成壓力，不過，隨著貿易壁壘加劇，以及本土設備廠商的頑強成長，加上政府的大力支持，使得本土設備廠商有了更大的試錯和成長空間，近兩年的訂單量明顯提升。

　　例如，在較具優勢、國產化率最高的刻蝕設備領域，中微公司是已經進入全球供應鏈的國產刻蝕設備龍頭;北方華創為多業務布局的晶圓設備龍頭;至純科技為國內清洗設備龍頭， 正處于產能擴張階段;晶盛機電為大硅片設備龍頭;華峰測控為已進入臺積電供應鏈的測試設備龍頭;涂膠顯影機制造商芯源微和檢測設備制造商精測電子均計劃在上海臨港投入新的研發基地還有生產基地;萬業企業旗下的凱世通的離子注入機已陸續在主流存儲器芯片廠和國內12英寸晶圓廠進行產線驗證并拿下多個訂單，產品在束流強度指標上表現優異。

　　國產半導體設備最幾年取得的傲人成績，以及未來巨大的成長潛力，也有力地帶動了各個本土功能零部件行業的快速發展。

　　直驅技術在半導體設備市場大展拳腳

　　從目前的實際應用來看，高速固晶機、貼片機等半導體封測設備，是很多直驅企業正在著手開發的重點應用市場。基于封裝技術微型化和集成化的快速發展，使得這類設備也必然朝著高精度、高速度、模塊化的方向邁進。

　　例如，芯片拾取與貼裝(Pick & Place)是高密度超薄芯片封裝技術的兩項關鍵工藝。芯片拾取與貼裝的效率和可靠性直接影響著電子封裝的進程、生產率和成本。芯片拾取是將芯片從晶圓盤上拾起，并轉移至基板的過程。在拾取過程中，頂針剝離、拾取位移、拾取速度和接觸保壓等參數都至關重要。如何以更精確的力度拾取芯片，并安全、準確地轉移到基板上，是提升超薄芯片封裝效率的一大關鍵。目前，國外先進貼裝設備可達到拾取機構亞微米級的位置反饋及毫克級的壓力控制。超薄芯片貼裝，是貼裝頭在加熱加壓條件下，完成將芯片貼裝到基板上的過程，貼裝效果直接決定著IC器件的電氣性能和粘接機械可靠性。在芯片貼裝的加壓和加熱互相耦合作用的瞬態過程中，貼裝頭需要下壓芯片以壓縮ACA流體導電粒子變形，并在芯片加熱過程中保持一定下壓力，等待ACA膠體固化。同等條件下，超薄芯片引腳間距越小(密度越大)，貼裝所需的時間就越長，對貼裝頭運動控制的要求就越苛刻。貼裝過程中貼裝頭壓力需時刻保持在15g左右并且保壓過程中壓力波動需控制在±1g以內。廠商需要根據芯片的尺寸、引腳密度和大小、捕捉導電粒子個數等來進行加熱、加壓條件的設置， 才能有效地降低貼裝誤差。

　　此外，半導體芯片晶圓檢測在芯片制造的多道工序中發揮著重要作用。在半導體設計、制造、封裝中的各個環節都要進行反復多次的檢測、測試以確保產品質量，從而研發出符合系統要求的器件，缺陷相關的故障成本高昂，從 IC 級別的數十美元，到模塊級別的數百美元，乃至應用端級別的數千美元。因此，檢測設備從設計、驗證到整個半導體制造過程都具有無法替代的重要地位。以克洛諾斯納米級高端精密定位平臺為例，其最大行程達到350mm，最大速度達1200mm/ s，最大加速度達20m/s2，定位精度為0.2um，重復定位精度±15nm，為復雜的半導體晶圓實現高精度、高效率的檢測提供專業解決方案。

　　微泓自動化一直致力于多維精密運動平臺的研發與制造， 公司正加大研發力度，配合半導體設備廠商做好直驅產品的適配以及可靠性測試等工作，協助提升設備制造品質。目前微泓自動化能夠根據客戶的應用需求，為客戶量身定制多維運動系統解決方案，其中包括：(1)12吋晶圓的光學關鍵尺寸、薄膜厚度、光刻疊對測量中的四維精密運動平臺;(2)12吋晶圓缺陷在線檢測的四維精密運動平臺;(3)球面和非球面表面測量中的四維精密運動平臺。微泓自動化開發的mPT-SR- UP系列超精密型產品通過采用高剛度超精密機械軸承作為回轉支承，獲得了優秀的運動誤差性能和承載能力;搭配高精度的絕對式編碼器作為位置反饋，可獲得0.02arc-sec運動位置分辨率;該精密轉臺具有極高的定位精度、卓越的速度穩定性和快速的定位能力，目前有150，200和260三種規格產品可供選擇。

　　半導體設備交期創下新高

　　根據CINNO Research產業資訊的報道，今年7月半導體制造設備的交期(從訂貨到交貨所需的時間)平均增長到了14個月，這是歷史上的最長紀錄，也是應對半導體“超級周期”(景氣)，設備投資增加導致需求大爆發的結果。隨著半導體供應不足的長期化，部分企業因找不到用于制造設備的半導體而推遲生產。

　　根據韓媒Thelec報道，往年平均為3至6個月的半導體設備交期在今年第一季度增加到10個月左右，7月份又平均增加到14個月。據了解，部分設備企業交期甚至長達兩年以上。交期較短的前制程設備的交期也超過了1年。一位業內人士表示:“設備交期比幾個月前進一步增加，目前已達到最高點。”

　　有媒體對各企業設備平均交期進行了統計，結果顯示，以今年7月為準，荷蘭曝光設備企業ASML的氟化氬(ArF)設備為24個月，i- line設備為18個月，7納米以下制程核心EUV設備為18個月。調查結果顯示，日本后制程設備企業DISCO的交期為12至15個月。尤其8英寸(200毫米)設備的供求處于最艱難的狀態。因去年開始出現8英寸Foundry短缺，設備訂單蜂擁而至。從各大廠商8英寸設備的平均交期來看，KLA overlay為14 個月、Ebara為14個月、AMAT 為13個月。

　　此外，TEL、日立高科、國際電氣、Advant est、Screen、KNS等公司的平均交期為12個月左右。據調查， VARIAN和Edwards的交期是10個月。中國企業的機臺設備的交期也增加到了5個月以上。交期的急速增長是由于半導體設備的需求劇增所致。而隨著半導體供應不足，影響到設備芯片的采購，部分半導體設備的生產也出現了問題。業界有關負責人表示：“最近，半導體設備企業因無法拿到FPGA等零部件而無法生產半導體設備。半導體短缺現象對整個產業都是非常嚴重的影響。”因為半導體缺貨，需要增加設備，但是由于沒有用于制造設備的半導體，因而導致無法生產設備。

　　由于這種半導體設備供應不足，出現了交貨期較短的二手設備需求增加的現象。二手半導體設備將從以前的設備中引進所謂的“核心(Core)”，通過改造成可以使用的系統的方式來制造。特別是8英寸二手設備的需求急劇增加。市調公司VLSI表示，今年上半年二手設備價格平均上漲了20%以上。半導體設備企業的“翻新”設備銷售量也在劇增。“翻新”是指回收并更新閑置設備的項目。據預測，半導體設備的需求增加和供應不足將會持續一段時間。半導體設備材料產業協會3月時表示，今年全球半導體設備投資額有望比前一年增長15.5%，超過700億美元，明年可能會比今年上升12%，達到800億美元以上。