半导体设备行业报告：国产替代（46页）

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体产品按照功 能区分可以分为集成电路、光电子器件、分立器件和传感器等四大类。其中集成 电路是半导体产业的核心，根据 WSTS 数据，2020 年集成电路市场规模占到了 半导体市场的 82%。半导体产业链可按照主要生产过程进行划分，整体可分为上游中游下游。以 半导体中占比最高的集成电路产业为例，上游包括半导体材料、生产设备、EDA、 IP 核。EDA，即电子设计自动化（Electronics Design Automation），主要包括设 计工具和设计软件。IP 核（Intellectual Property Core）提供已经完成逻辑设计或 物理设计的芯片功能模块，通过授权允许客户将其集成在 IC 设计中。中游包括设 计、制造、封测三大环节。下游主要为半导体应用，主要包括 3C 电子、医疗、通 信、物联网、信息安全、汽车、新能源、工业等。在台积电成立以前，半导体行业只有 IDM 一种模式。IDM 模式的优势在于资 源的内部整合优势，以及具有较高的利润率。

IDM 模式贯穿整个半导体生产流程， 不存在工艺流程对接问题，新产品从开发到面市的时间较短，且因为覆盖前端的 IC 设计和末端的品牌营销环节，具有较高的利润率水平。但其公司规模庞大、管 理成本和运营费用较高，同时半导体生产需要庞大的资本支出，使得行业内只有 极大的几家 IDM 企业能够生存。半导体制造业具有明显的规模经济效应，扩大规模可以显著降低单位产品的 成本，提高企业竞争力，降低产品价格，垂直分工模式应运而生。一方面，垂直分 工模式使得 Fabless 投资规模较小，运行费用较低，因此涌现出了大量的优质的 芯片设计企业。另一方面，Foundry 能够最大化的利用产能，提高资本支出的收 益率。但垂直分工模式可能会因芯片设计和生产无法顺利协同，导致芯片从设计 到面市的时间过长，给芯片设计厂商造成损失。半导体工业中有两种常用方法生产单晶硅，即直拉单晶制造法（CZ 法）和悬 浮区熔法（FZ 法）。CZ 法是硅片制造常用的方法，它较 FZ 法有较多优点，例如 只有 CZ 法能够做出直径大于 200mm 的晶圆，并且它的价格较为便宜。CZ 法的 原理是将多晶硅硅料置于坩埚中，使用射频或电阻加热线圈加热熔化，待温度超 过硅的熔点温度后，将籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、转肩等径等步骤，完成一根 单晶硅棒的拉制。