缺芯怪圈：缺芯需扩产，扩产要设备，设备也缺芯
虽然近期市场杂音频现，或总体代工扩产进展不及预期，或大幅砍单、芯片跌价，但是处于产业链上游的设备厂商并不囿于此。
从中长期趋势看，产能扩建依旧是主旋律。结合全球设备厂商各项数据及业界观点，目前设备已成为半导体产业中业绩确定性最强的细分领域，设备厂商对未来发展预期较为看好，扩产意愿普遍较强。
但是，设备厂商也很焦灼。据TrendForce集邦咨询6月下旬表示，半导体设备交期面临延长至18~30个月不等的困境。业界消息显示，如果不能有更多设备的供应，额外新增产能的开出将遥遥无期。由此，“拿下那台设备”成为了当下各大晶圆代工厂在这场芯片产能竞赛中能否取胜的关键。
本文在此主要讨论的是以下问题，设备为何供应不上和其可探讨的解决措施，以及中国大陆设备厂商发展的具体情况。
设备为何持续供应不上？
半导体设备短缺最早可在2020年看出端倪。业界消息反馈，疫情爆发前，设备交期在3到6个月之间；到了2021年Q1季度，交货周期拉长到了10个月。2021年Q3季度开始，交货周期进一步延长至12~14个月。发展至今，半导体设备交期面临延长至18~30个月不等的困境。
设备交期逐步拉长的背后，是设备长期缺芯、缺部件以及超预期的设备需求的多重困境。而追其深层原因，则可以看到复杂的产业链芯片供应及分配问题。
缺芯怪圈：缺芯需扩产，扩产要设备，设备也缺芯
毫无疑问，当前设备生产的最大掣肘是缺芯。据悉，常见的半导体制造设备如刻蚀机、等离子注入机、CMP等需要搭载少量芯片维持作业。从体量看，设备领域所需芯片在全球半导体市场中占比微乎其微，而只有最先进的设备（如光刻机）需要的芯片数量及种类才会越多。
但是据产业链消息反馈，目前设备领域所需的工业MCU、FPGA、嵌入式处理器和其他关键芯片供应紧张，部分芯片已断供许久。今年5月业界消息显示，工业控制芯片短缺可能会持续到2023年底，而相关供应商如意法半导体、英飞凌、恩智浦、瑞萨等在物以稀为贵驱使下，也在今年二季度提高了芯片价格。
矛盾现状：零部件短缺，厂商扩产意愿却不高
设备除了缺芯外，还十分缺乏零部件。今年上半年，ASML、应用材料、KLA等头部设备厂商已发出警告，部分关键机台需要等待18个月。因为从镜头、阀门和泵到微控制器、工程塑料和电子模块等零件全都缺。
但是，许多零部件厂商的扩产意愿却不高。谈及主要原因，一方面是目前下游需求量大，零部件厂商在手订单指向饱和。企业考虑到如若扩产，其所需要承担的设备投资负担过重，而未来还可能需要承担产能过剩风险；另一方面，在缺芯影响下，即便零部件厂商造出了零部件，也无法搭载芯片以成品交付设备厂。综合考虑下，或选择维持现状。
现实碰撞：不足的供应与超预期的需求
近两年晶圆厂高涨的扩产热情造成了对设备超预期的需求。据SEMI数据，2020年至2024年期间，全球将有86家新晶圆厂或大型晶圆厂扩建项目投产，2022年全球晶圆厂设备总支出将超过800亿美元，全球晶圆厂设备支出有望连续三年创下历史新高。
但是，在设备厂商接连翻番的股价，以及亮眼的财报背后隐藏的是甜蜜的烦恼。公开数据显示，全球大部分设备厂商在手订单已接近饱满，产能趋向饱和，望“单”兴叹者众。
结合各大设备厂商2021年的财报数据显示，全球营收前五企业为应用材料、ASML、东京电子、泛林集团以及科磊。以上五家设备厂商总营收占据了全球设备市场大半份额，头部效应明显。
△图片来源：全球半导体观察根据公开信息整理
今年一季度以来，上述厂家官方消息显示，目前其设备订单均已饱满，新增订单堆积严重，其中ASML积压订单创历史新高。上述厂商均表述，受缺芯、零部件短缺影响较大，企业递延收入大幅增加。据悉，泛林半导体递延收入已超过20亿美元。
另外，设备不能按时交付也给设备厂商带来了一系列的成本上升问题。泛林半导体首席执行官Timothy M. Archer称，其面临着物流和运费上涨、镍/铝等大宗商品推动的原材料，以及集成电路成本的增加等问题。应用材料首席财务官Brice Hill也提到其库存和发货成本不断上升，导致了公司毛利率的下降。
目前，距离晶圆代工厂产能大规模落地还有一段时间，设备需求仍然持续上升。叠加芯片零部件继续短缺情况，即便代工厂商还想要更多的设备，设备厂商们也有心无力了。
试论设备芯片供应的可行举措
对于设备厂商而言，问题的核心关键在于，其所短缺的芯片不仅仅设备领域各同行在争抢，汽车厂商等其他厂商也十分亟需，且他们需要的数量十分巨大。而设备厂商并没有取得芯片的优先权，即便是在当下全球扩产的大势下。
所幸，上述问题已经在供应链中显现，近期，业界逐渐出现了“优先满足设备芯片供应”的声音，部分厂商也采取了或自研、或并购零部件供应商等措施解决缺芯问题。
首先是设备端厂商的自救。应用材料总裁兼CEO Gary Dickerson在2022财年第二季度财报电话会议上表示，应用材料正在通过和供应商加强联系、跟踪客户需求等方式解决短缺问题,这样不仅和供应商加强合作，还设立了能够克服零部件短缺的方案，将在未来几年加速产品交付效率。
东京电子在此问题上的解决方式则有着明显的借鉴意义。近日，东京电子高管在财报会议上表示，东京电子和供应商联系较为紧密，且大多数供应商都在其工厂附近设有办事处。东京电子目前每六个月举行一次生产更新会，向供应商分享长期的市场趋势，并在去年9月成立了企业生产部门，专注于解决零部件短缺问题。
此外，包括ASML、应用材料等国际半导体设备大厂尝试通过自身技术攻克，或是并购上游厂商将关键零部件掌握在自己手里。
芯片制造端也有所回应。微控制器芯片的制造商Microchip Technology Inc.首席执行官Ganesh Moorthy表示，公司现在将芯片设备供应商视为优先客户，并且如果任何设备制造商发现某个特定的Microchip产品是自己的瓶颈，该产品就会被列入公司的优先名单。
短期来看，设备供应紧张问题无法快速解决，但是供应端的调整协商会为行业发展积攒一定的经验，对企业长期发展有所裨益。
设备之争焦点：光刻机花落谁家
如果说多数设备的获得对于当下的产能扩建起着先发作用，那么光刻机的争夺则意味着对未来一段时间内技术的掌控程度，因此当下设备之争高度聚焦于光刻机争夺上。
据TrendForce集邦咨询表示，设备缺货以DUV光刻机情况最为严重，其次为CVD/PVD沉积及蚀刻等。随着架构从FinFET结构过渡到GAAFET结构技术节点，先进节点之争剧烈，EUV光刻机的争夺也成为焦点。
由于ASML在光刻设备上一家独大，其光刻机供货情况牵动着半导体产业链。在当下设备严重缺芯缺零件下，ASML情况也十分胶着。
官方消息显示，2021年，ASML共销售光刻机309台，其中EUV光刻机42台。2022年，ASML预计能够生产和交付EUV光刻机55台、DUV光刻机240台。今年，ASML收到的EUV光刻机订单已超过100台，DUV的订单也已经积压了500多台。据ASML预计，公司在2024年才能将积压订单消化完毕。
ASML官方表示，ASML的元件中有85%是由公司和供应链共同研发，其应用的材料和产品均是独一无二。目前，ASML拥有700家产品相关供应商，其中200家是关键供应商。因此，ASML能否顺利快速提升产能，还将很大程度
上取决于供应链合作伙伴能否持续跟进。
今年6月末三星已官宣量产3纳米芯片，而台积电也将在下半年开始量产3纳米。但近日，台积电方暗示4nm、3nm等产能将趋于紧张，原因显示可能是先进制造设备到货延期，这直接指向DUV和EUV光刻机。业界猜测，受到光刻机设备短缺影响，近两年先进工艺产能或面临紧缺。
国产设备迎来发展黄金期
据国际半导体产业协会（SEMI）近期发布的最新报告显示，2021年全球半导体制造设备销售额增至1026亿美元的历史新高，年增44%，中国再次成为全球最大的半导体设备市场。
中国大陆设备厂商近两年业绩可谓出彩。虽然在营收体量上，大陆设备厂商与全球头部企业存有较大差距。但值得注意的是，中国大陆半导体设备公司2021年及2022年一季度营收同比增长普遍高于国外设备企业。
△图片来源：全球半导体观察根据公开信息整理
与国外设备厂商深受缺芯、零部件供应紧缺影响情况不同，大陆厂商受该因素影响较小。其中北方华创和中微公司等企业超额采购保障供给，以及重视本地产业链条搭建、加强国产替代等方法收效较大。
以北方华创为例，根据其财报数据显示，2021年其采购总额为176亿元，为该年50亿原材料成本的3倍之多，而今年Q1末，北方华创的存货继续创新高，表明该公司在手订单充沛，下游需求依旧旺盛。
此外，顾虑于全球设备供应链的不确定性，大陆半导体企业将更多目光投向本地零部件及设备供应链，大陆厂商借此获得更多的验证机会。
据中微公司消息，其在全球共有700余家供应商，活跃的有450余家。其刻蚀机的零部件国产化程度达60%，MOCVD设备国产化情况达80%。官方消息显示，其较高的国产化程度，是中微公司在材料费涨价、运输时间推迟的情况下，至今仍保持100%的产品运出和准时的关键。
另外，大陆设备市场的旺盛还体现在了今年上半年设备招标中标数据上，通过对中国国际招标网招标情况进行梳理，可明显发现大陆半导体厂的设备国产化率有所提高。
据悉，2022年上半年大陆主要晶圆厂共开标765台工艺设备。按照不同工艺设备开标数量从高到低排列，前五名分别炉管设备（119台）、薄膜沉积设备（142台）、刻蚀设备（90台）、清洗设备（86台）、前道检测设备（64台）。从企业看，上海积塔半导体、华虹半导体、燕东微电子开标数量名列前三。
而结合中标数据看，2022年上半年大陆主要设备厂共中标379台工艺设备。前五名分别为湿法清洗设备（81台）、刻蚀设备（70台）、薄膜沉积设备（47台）、炉管（45台）、涂胶显影设备（35台）。中标较多的前五名大陆厂商为北方华创、中微公司、拓荆科技、芯源微、盛美上海。
综合数据看，大陆设备厂商在薄膜沉积、刻蚀、湿法清洗、涂胶显影等环节上占据优势。其中，在刻蚀设备上，北方华创和中微公司上半年合计中标60余台，远超泛林半导体与东京电子总和。根据中微公司创始人尹志尧预计，在刻蚀设备领域，未来国产率有望达到50%。
总体来看，大陆设备厂商在这两年迎来了发展的黄金时期，在薄膜沉积、刻蚀、清洗、涂胶显影、抛光等领域多点开花，国产化率有所上升，并带动了零部件在内的相关产业迅速发展。
结语
产业链各细分领域周期起伏早有迹象，当下现象是对此前业界变动的后续反应，机遇挑战均蕴藏其中。如今设备领域持续景气上行，总体来看未来两年仍旧是高速发展期，各国设备厂商仅仅盯着这块大肉，这或可成为我国设备发展长河中的关键转折点，能否迎来关键变局呢？我们拭目以待。
