近年来，人工智能算法迅速发展，算力需求按每年 11.5 倍的倍率增长。然而芯片算力的提升仅能维持每年 1.1~1.5 倍的发展速度，与应用需求间存在数量级差距。目前，产业正在极力缩小差距：一方面，可以通过存算一体、CGRA 等先进架构进行现有制程工艺节点下的算力优化；另一方面，我国正全力部署先进制程研发。先进节点的半导体制造离不开复杂精密的半导体制造设备，然而出口管制政策对于先进设备的禁运，倒逼我国自研设备进行国产替代。
据统计，2022 年全球半导体设备市场规模高达 1085 亿美金，同比增长 5.9%。其中，中国大陆地区为全球最大的设备市场，2022 年市场规模已达到 320 亿美元。放眼国内主制程设备、零部件以及量测设备公司，高鹄资本通过深入的产业链分析，提出创业公司核心壁垒与关键指标的判断标准，希望与行业内的投资人、企业家们共同交流、探讨。
IC 工艺对应流程主要分为硅片制造、前道与后道芯片制造环节。其中，前道芯片制造是被卡脖子最严重的环节，设备种类最多、复杂度最高，其流程主要包含薄膜沉积、光刻、刻蚀、离子注入、氧化扩散、CMP 以及金属化。
src=半导体集成电路制造前道工艺可以分为前半段器件形成工艺（包括在硅基板内做成三极管等元器件），后半段布线工艺（包括在硅基板上进行金属布线）。通过下图可以发现，镀膜、光刻、刻蚀、离子注入及热处理设备的技术壁垒高，在主制程中使用频次较高。
src=中国大陆地区已能实现 28nm 芯片量产以及 14nm 芯片小规模量产，但与台积电、三星等可以制备的 3nm 节点仍有较大差距。目前，半导体设备领域已开始补全中程，但由于前道设备的技术积累薄弱，镀膜机、光刻机、离子注入机等设备的国产化率仍较低。
src=接下来，高鹄团队将对各主制程设备及零部件的国产化机会进行系统性地拆解。
在硅片上沉积薄膜有多种技术，按工艺主要分为化学工艺和物理工艺：化学工艺包括化学气相沉积（CVD）和电化学沉积（ECD）；物理工艺即物理气相沉积（PVD）。CVD 是利用等离子体激励、加热等方法，使反应物质在一定温度和气态条件下，发生化学反应并沉积在衬底表面，进而制得薄膜的工艺。PVD 是一种利用溅射或蒸发等物理方法，团簇在真空环境中的衬底上凝聚，形成涂层的过程。由于化学活性基团比物理团簇活性更高、钻孔性更强，CVD 镀膜的保型性比 PVD 更好。
随着技术节点不断微缩，无法通过光刻一步完成细线条制备时，可使用侧墙转移法有效减小线宽，而侧墙转移法带来多次镀膜的需求。另外，随着器件结构由平面结构过渡到 FinFET 以及 GAA 立体结构，对镀膜的台阶覆盖度要求进一步提高。CVD 相较于 PVD，镀膜保型性更好，因此，CVD 占镀膜设备 80% 的价值量。
如下图所示，不同种类的 CVD 满足了不同技术节点半导体工艺的技术需求。随着逻辑器件技术节点进入到 5nm 及以下，单片三维集成通过将不同功能模块重新分层排布后进行垂直堆叠，并使用垂直互连实现层间的数据交换，大幅缩短了互连长度、提高了互连密度、优化了互连结构，进而提升了系统的集成度、带宽和能效。但单片三维集成面临一个严峻挑战——上层器件的热预算受制于下层器件的退化行为。因此，能够满足衬底低温镀膜的热丝 CVD 或可成为单片三维集成的上层器件主流镀膜设备。
src=在传统 CVD 领域，我国设备大厂奋起直追。其中，北方华创：布局 APCVD、LPCVD、PECVD、ALD；沈阳拓荆：布局 PECVD、SACVD、ALD，产品已广泛应用于国内 14nm 及更宽节点的晶圆制造产线 年针对 Mini LED 市场的 MOCVD 实现 0-1 放量；盛美：SiN LPCVD 客户端进行量产认证，未来有望放量。
在未来 5nm 及以下节点器件中，大厂尚不具备热丝 CVD 的研发能力，具备热丝 CVD 自研能力的创业公司值得关注。
光刻机决定了半导体加工的最细线宽，是所有半导体制造设备中技术含量最高的设备，也是从底层光学原理到顶层机械自动化、OPA 技术的集大成者。
src=从全球市场来看，ASML 独占鳌头，成为唯一的一线供应商，旗下产品覆盖全部级别光刻机。IC 前道光刻机出货量占 64%。而 Nikon 虽然高开低走，但其凭借多年的技术积累，勉强保住二线供应商地位。Canon 则完全屈居三线。
src=反观国内的后起之秀——上海微电子，则暂时只能提供低端光刻设备，由于光刻设备对知识产权和供应链要求极高，短期很难达到国际领先水平。在光刻领域，高鹄团队建议关注相应的零部件公司和配套涂胶显影设备公司。
热涂胶显影设备包括涂胶机、喷胶机、显影机，是光刻工序中与光刻机配套使用的设备。全齐前道涂胶显影设备销售额由 2013 年的 14.07 亿美金增长至 2018 年的 23.26 亿美金，年复合增长率达到 10.58%，预计 23 年市场规模约 24.76 亿美金。
全球涂胶显影设备被日本东京电子高度垄断，其全球市占率约 90%，亟待国产替代。而涂胶机主要技术壁垒在于转轴的制备，高鹄团队建议关注具备转轴自研能力的相应国产创业公司。
src=在 02 专项光刻机项目中，我国欲对标 ASML 现阶段最强 DUV 光刻机 -NXT：2000i。以 NXT：2000i 为例，各个子系统拆分为：上海微电子负责光刻机设计和总体集成，科益虹源提供光源系统，国望光学提供物镜系统，国科精密提供曝光光学系统，华卓精科提供双工作台，启尔机电提供浸没系统。该等上游零部件创业公司都值得重点关注。
刻蚀是指通过移除晶圆表面材料，在晶圆上根据光刻团进行微观雕刻，将图形转移到晶圆表面的工艺。
随着线宽尺寸不断缩小，片内刻蚀均匀性及工艺负载控制能力成为关键技术指标。
随着三维堆叠技术不断应用，对刻蚀形貌、粗糙度、深宽比和准直度有苛刻要求。
根据 IRDS 预测，5nm 及以下节点有可能引入 Ge、SiGe 等新材料，相应的，对于 Ge/SiGe 器件的刻蚀提出要求。
而先进节点器件的栅介质层厚度往往在 5nm 以下，则对刻蚀机提出了原子层级的控制要求。
刻蚀机技术壁垒显著，全球刻蚀机市场的集中度高，长期被泛林半导体、东京电子、应用材三大巨头占据（占比 90%）。在细分介质刻蚀机市场中，东京电子处于领先地位，市占率达 52%，国内中微公司的市占率仅达到 3%。
同时，国内刻蚀机市场，头部公司地位也已形成，留给创业公司的机会有限。中微公司占据 20% 的份额，仅次于国外的泛林半导体，北方华创占据 6% 市场份额。中微领军国内介质刻蚀，北方华创则领军国内硅刻蚀。
剂量：离子剂量是单位面积硅片表面注入的离子数。当离子注入机中正杂质离子形成离子束，它的流量被称为离子束电流，单位是 mA。离子束电流越。