时下，半导体产业已经成为全球主要国家竞相争夺的战略高地。由于起步较晚，我国半导体产业发展中还有不少短板，尤其是在上游的设备领域，部分高端设备、设备中的核心器件仍高度依赖国外品牌。

前不久，国内某光伏设备头部供应商解决了一项关键卡脖子环节——半导体设备专用串级温控器，产品成功通过国内光伏龙头企业的产线验证，不仅实现国产替代，而且在光伏良率的提升上优于国外品牌产品，在国家科技成果鉴定中被行业专家评定为国际先进。

据悉，该串级温控器由在温控领域深耕超过30年的国内厂商厦门宇电自动化科技有限公司（以下简称：宇电）自主研制。此次半导体设备专用国产串级温控器的成功推出，填补了过去多年在这一领域的国内空白。随着在光伏制造产线的成功导入，该产品接下来将向微电子等更广泛的半导体制造领域扩展，推进上游半导体设备的仪表国产替代。

替代国外品牌，国产温控器实现光伏半导体领域突破

温控器，顾名思义，就是测量并调控温度的设备。它通过读取温度传感器的测量数值，并通过计算机程序执行复杂智能的控制算法，利用连接的执行器件精确调节加热器等负载的温度。是工业生产、自动化产线上必不可少的核心配件。

而与普通PID温控器不同，半导体生产设备中许多环节，比如扩散、氧化、刻蚀、PECVD等过程使用的串级温控器需要高端复杂调节算法，以此来应对半导体设备中温度控制滞后较大且扰动多等问题。作为温控器应用的高端市场，半导体制造领域对温控器的产品精度、可靠性、抗干扰性和稳定性要求均非常苛刻。

一位光伏制造业内人士指出，生产晶体硅太阳能电池的产线上，温度控制更是堪比灵魂。比如扩散炉需要将炉内温度按照一定升温速率加热到700℃-1040℃左右，并且要快速将温度波动稳定在±0.5℃内，这对控温的精准度、可靠性和稳定性有极致的苛刻要求，温度一旦发生偏差，产品性能就会大打折扣甚至报废。

超高的技术门槛使得能进入半导体领域的串级温控器厂商屈指可数，以往只有日本AZBIL、英国PMA和美国WATLOW旗下EUROTHERM等少数品牌可以满足要求。而宇电新推出的AI-8半导体设备专用串级温控器去年成功进入光伏制造领域，成为目前唯一一家产品通过光伏半导体市场验证的国产温控器企业。

作为中国智能调节器和温控器龙头企业，宇电拥有两座建筑面积分别为1万平方米和5万平方米的现代化工业厂房，年产各种型号智能温控仪表160万台，广泛应用在热处理、电炉、新能源、化工、半导体设备、晶体生长、超导材料及精密实验设备等上百个行业领域。例如，央视《大国重器》中介绍的三一重工生产1800兆帕高强钢，加热炉的温度控制就采用了宇电仪表。

不仅仅是便宜，在性能上也实现对进口产品的全面超越

由于过去多年以来国产品牌缺席高端市场的原因，行业普遍有一种固有认识“国产产品优势主要是便宜，上档次还是要用进口产品”，而且，随着2023年芯片荒结束，进口温控器恢复正常供应，设备企业又开始在其新产品中重新恢复使用进口温控器产品。

值得注意的是，光伏行业是一个快速迭代的行业，2023年起光伏设备纷纷升级到TOPCon等新工艺。已经批量使用宇电产品的某光伏龙头企业，在其新产品中又恢复使用AZBIL等进口温控器。然而始料未及的是，这批装配进口温控器的新设备虽然在设备厂内调试正常，但到终端现场后，由于生产工艺环境改变，使用进口温控器的生产线出现了严重的温度控制误差等问题，导致产品迟迟无法顺利生产，进口温控器的技术人员调试半个多月仍无法解决问题，最终以客户自身设备存在问题为由扔下客户走人。

由于进口串级温控器无法适应新的光伏工艺设备，导致终端客户每天的损失高达数百万元。此时，宇电再次承担起了为客户救火的任务，负责售后服务的技术专家全体动员，前往各个终端客户现场，在短时间内完成了现场串级温控器更换和调试任务，成功使客户设备顺利生产。特别地，客户发往泰国的设备采用了全新的4路SSR输出方式，这款产品以往宇电还没有正式生产过，在获得客户要求后，宇电研发部门结合生产部门，仅仅用了不到一周时间就完成了特殊新产品定制研发到批量生产及老化过程，并直接安排人员带上产品前往泰国更换进口温控器及进行调试，最终顺利调试成功让客户设备及时投入生产。与进口温控器品牌的怠慢和拉跨相比，宇电无疑在温控器这一细分领域创造了中国速度的奇迹，也赢得了终端客户的最终信赖。

半导体制造是一个特别重资产的环节，其中，设备的投入占比巨大。以建设一个投资超百亿元的12英寸晶圆厂为例，其中约70%的投入资金都是用来购买设备。根据SEMI统计，2022年全球半导体设备销售额达到1076亿美元，再创新高。其中，按区域划分，中国大陆达到283亿美元，占比28.27%，已连续3年成为全球最大半导体设备市场。但与全球最大半导体设备市场不匹配的是，我国在半导体设备供应上，力量仍较薄弱，高端设备仪器主要依赖国外进口，因此，关键设备国产化和避免卡脖子不仅是国家的国策，也是企业稳定供应链和提升竞争力必不可少的条件。

据悉，在光伏制造领域应用的温控器型号还不是宇电最高端的产品，他们已推出了面向要求更苛刻的微电子、集成电路制造领域的更高性能的温控器型号产品，目前正与多家半导体设备供应商进行洽谈合作，让我们期待半导体设备国产化有更令人惊喜的表现。

半导体设备国产化率约36%

部分核心设备替代率更低

目前，本土半导体行业受外部“卡脖子”的现象较为突出，半导体行业人士陈启向《红周刊》表示，“目前影响最大的是各大FAB用户（即晶圆代工厂），不允许他们使用美系厂家的先进设备，对于FAB厂后续扩产计划造成困扰，但这对于国产设备公司而言，应该是机遇大于挑战，美国不允许出口，但是需求依然存在，工艺进步和扩产的脚步并不会停下，也算给了机会，就看半导体设备厂商能不能拿出媲美美系设备的产品来争夺市场份额。”

《红周刊》注意到，今年中报显示，国内半导体设备上市公司业绩加速增长，从收入增速来看，拓荆科技的收入增长最快，达到365%，盛美上海、长川科技增速均在70%以上。从三季报的业绩预告来看，北方华创前三季度收入同比增长53%-69%，净利润同比增长136%-173%。此外，国内半导体设备上市公司订单普遍高增长，合同负债大幅增长。截至2022年二季度末，设备公司前道设备的合同负债普遍延续增长趋势，较年初增幅较大的是拓荆科技、芯源微、中微公司、北方华创。

浙商证券在研报中指出，短期来看，我国半导体产业链在先进制程方面受阻较大，技术人员的流失、设备及零部件的管控将对设备稳定性和产品良率造成一定影响。中长期来看，半导体自主可控是惟一出路，无法获得国外先进制程设备和零部件的前提下，国产设备、零部件的研发和验证将加快。

国产化率持续提升是当前半导体设备投资最大逻辑，但各细分环节的替代进程完全不同。IC TIME首席分析师刘元向《红周刊》坦言，国内特别是面向先进制程的光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备等核心设备还处于相对空白。目前，国内厂商在检测设备、刻蚀设备、PVD和CVD设备、氧化扩散设备等已经实现了部分国产替代，特别是检测设备替代速度较快。

德邦证券电子首席分析师陈海进向《红周刊》表示，国产半导体设备公司经过多年的技术攻关以及国家项目的支持，目前能满足下游晶圆厂商大部分成熟制程（28nm及以上的逻辑芯片等）以及少部分先进制程的需求。目前在28nm及以上的逻辑芯片、128层以下的NAND存储芯片以及20nm以上的DRAM芯片的主要设备中，国产设备在刻蚀、薄膜沉积、清洗、涂胶显影等大部分都可以进行替代。光刻设备较为特殊，目前国产设备只能应用于90nm以上的领域，相对来说与国外的差距更大一些。

多家企业尝试突破高端设备

难点在精度不高、量产数据匮乏

半导体集成电路的前后道工艺都十分复杂，涉及多种工艺和设备。陈启表示，以刻蚀为例，尽管国内有北方华创、中微公司等，但是实际上不同工艺、不同节点、不同产品，同类设备差别也很巨大。刻蚀对象可以分刻金属，刻介质，刻晶硅等，工作模式还分电感耦合（ICP），电容耦合（CCP），反应离子（RIE），电子回旋（ECR）。针对不同的工艺，虽然设备名称都差不多，但是设备的工艺细节完全不一样。陈启同时提到，目前国产化率在成熟的12英寸90-28纳米能做到30%甚至40%，但是14nm以下先进工艺节点寥寥无几，还有很多东西需要补足。

此外，目前国内半导体设备行业最为棘手的问题就是光刻机设备研发的艰难前行，这是名副其实的卡脖子领域。贺潇翔宇表示，上海微电子等企业在光刻机领域正进行不断的技术攻关探索，但整体实力与阿斯麦还相距甚远。除此之外的其他设备方面，北方华创、中微公司、芯源微、拓荆科技、盛美上海等企业均已取得了不同程度的进展，仅部分性能成熟度与国际相比有不同程度的差距，但不存在完全的卡脖子。

除了光刻机之外，国产半导体设备在各自领域的一些先进制程环节存在短板，包括深沟槽的刻蚀设备、先进的原子层沉积设备、量测设备等。从晶圆厂内各工艺环节来看，薄膜沉积、光刻、刻蚀设备是产线中总价值量最高的三类半导体设备，均占全球半导体设备市场的20%以上。《红周刊》观察到，国内半导体设备厂商中，北方华创、中微公司、盛美上海等厂商已横向实现平台化布局。陈海进指出，目前北方华创在进行刻蚀、薄膜沉积等设备的突破；中微公司的刻蚀设备可以部分应用于先进制程领域；盛美半导体的清洗设备也在往高端清洗环节进军。

刘元称，“国产高端晶圆制造设备不足，特别是先进的光刻机、薄膜沉积设备、CMP设备、离子注入机等前道设备都被国外垄断。上海微电子、中微半导体、北方华创等在尝试突破一些高端设备，其中北方华创刻蚀设备已应用于7纳米和5纳米生产线；中微半导体刻蚀机已经达到5nm水平，并应用于台积电产线。目前，产业链上下游企业都在尝试攻关半导体核心设备，但是半导体设备国产替代暂时没有明确的时间表。”他认为，难点还在于设备的精度不高、稳定性不足、量产经验数据匮乏。

陈海进分析半导体设备要做到完全国产替代还是有一定难度。他表示，比如，光刻机自身涉及到光源、镜头等多个零组件的难题是一个系统工程；人才方面，美国、日本、欧洲等地半导体设备人才优势大，而在美国出口管制措施出台后，可能限制了美籍人才为国产先进半导体设备进行研发，在人才上有一定阻碍；下游替代意愿，下游晶圆厂配合国产设备进行研发也是影响国产设备水平提升的重要因素。

把握机会，再创辉煌

从近年政府与市场持续投入关注“卡脖子”环节，组织产业、人才、项目、企业主体对不足展开攻关，可以看到，所谓“短板”其实也并非一成不变，其中有技术突破、有企业逐步成长并形成行业引领，也有产业不同板块间出现渐次发展，资金对政策引导与市场趋势的嗅觉也更加敏锐，尽显市场活力。

半导体设备、材料，以及CPU、GPU等高端芯片环节，在2022年有过多起重要投资事件，多个项目的单次融资额，均在10亿元人民币左右甚至更高规模。

在产业政策引导及半导体周期轮动中，资本市场及机构主体开始重新关注项目的商业逻辑本质，随着中下游成长开始着重关注产业上游基础环节，而不是像之前一味追逐风口和概念。

以设备、材料领域为例，“我国在半导体上游核心环节急切突破技术围堵的需求下，即使半导体在2022年进入下行周期，设备和核心零部件、材料等方面技术比较强的企业，还是获得了非常多的政策扶持和资本加持，长期我们仍然看好国内半导体核心设备和材料、零部件企业的发展。”一位半导体产业投资人告诉《科创板日报》记者。

该投资人预计，2023年之后设备和零部件、材料会十分火热，逻辑是因为这个领域还有非常多的环节没有突破。“设备和材料是非常关键的环节，也是我们国家现在最被卡脖子的环节，设备和材料企业的护城河又非常好，建立起优势后不容易被赶超。”

目前，我国本土半导体设备环节在清洗、热处理、薄膜沉积、刻蚀、涂胶显影等领域，具备成熟工艺制程，形成了一定的产业化能力，但在先进工艺制程方面差距非常大；而光刻、离子注入、抛光等方面还需持续突破。