近幾年來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來越火熱，與第一代、第二代半導(dǎo)體材料（Si、CaAs）不同，第三代半導(dǎo)體材料（SiC、GaN等）具有高頻、高效、高功率、耐高壓、抗輻射等諸多優(yōu)勢(shì)特性，主要應(yīng)用在5G、新能源車、充電樁、光伏、軌道交通等領(lǐng)域的核心部件上，而以上領(lǐng)域都是國家重點(diǎn)發(fā)展的方向。
當(dāng)前在第三代半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，國內(nèi)廠商起步與國外廠商相差不多，且滲透率較低，國產(chǎn)替代空間巨大，因此第三代半導(dǎo)體被視為有望實(shí)現(xiàn)技術(shù)彎道超車的重大機(jī)遇，受到國家各項(xiàng)政策的推動(dòng)，而其中，半導(dǎo)體零部件是決定我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域。
什么是半導(dǎo)體零部件？
半導(dǎo)體零部件是指在材料、結(jié)構(gòu)、工藝、品質(zhì)和精度、可靠性及穩(wěn)定性等性能方面達(dá)到了半導(dǎo)體設(shè)備及技術(shù)要求的零部件，如O型密封圈（O-Ring)、傳送模塊（EFEM)、射頻電源(RFGen)、靜電吸盤(ESC)、硅(Si)環(huán)等結(jié)構(gòu)件、真空泵(Pump)、氣體流量計(jì)(MFC)、精密軸承、氣體噴淋頭(ShowerHead)等。
半導(dǎo)體設(shè)備共有8大核心子系統(tǒng)，包括氣液流量控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、制程診斷系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、電源及氣體反應(yīng)系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、晶圓傳送系統(tǒng)、其他集成系統(tǒng)及關(guān)鍵組件，每個(gè)子系統(tǒng)亦由數(shù)量龐大的零部件組合而成。零部件的性能、質(zhì)量和精度直接決定著設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，半導(dǎo)體設(shè)備零部件加工要求高，占設(shè)備總支出的70%左右，以刻蝕機(jī)為例，十種主要關(guān)鍵部件占設(shè)備總成本的85%。半導(dǎo)體設(shè)備決定一個(gè)國家的半導(dǎo)體制造水平，而半導(dǎo)體零部件則決定半導(dǎo)體設(shè)備的運(yùn)行水平，是半導(dǎo)體設(shè)備的基石，同樣也是目前“卡脖子”嚴(yán)重的領(lǐng)域。
半導(dǎo)體零部件支撐起數(shù)倍大的芯片制造產(chǎn)業(yè)
半導(dǎo)體零部件的主要分類
半導(dǎo)體零部件是半導(dǎo)體設(shè)備的關(guān)鍵構(gòu)成，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前行業(yè)里關(guān)于半導(dǎo)體零部件的種類劃分尚未形成標(biāo)準(zhǔn)，目前主要有以下幾種分類方法。
1.按典型集成電路設(shè)備腔體內(nèi)部流程分類
這種分類方式可將半導(dǎo)體零部件分為五大類：電源和射頻控制類、氣體輸送類、真空控制類、溫度控制類、傳送裝置類。
①電源和射頻控制類：包括射頻發(fā)生器和匹配器、直流/交流電源等；
②氣體輸送類：包括流量控制器、氣動(dòng)部件、氣體過濾器等；
③真空控制類：包括干泵/冷泵/分子泵等各種真空泵、控制閥/鐘擺閥等各類閥件、壓力計(jì)以及O-Ring密封圈；
④溫度控制類：包括加熱盤/靜電吸盤、熱交換器及升降組件；
⑤傳送裝置類：包括機(jī)械手臂、EFEM、軸承、精密軌道、步進(jìn)馬達(dá)等。
2.按半導(dǎo)體零部件的主要材料和使用功能分類
這種分類方式可將其分為十二大類，包括硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金屬件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、過濾部件、運(yùn)動(dòng)部件、電控部件以及其他部件。
其中，各大類零部件還包括若干細(xì)分產(chǎn)品，例如在真空件里就包括真空規(guī)（測(cè)量工藝真空）、真空壓力計(jì)、氣體流量計(jì)(MFC)、真空閥件、真空泵等多種關(guān)鍵零部件。
3.按半導(dǎo)體零部件服務(wù)對(duì)象分類
這種分類方式可將半導(dǎo)體核心零部件分為兩種，即精密機(jī)加件和通用外購件。
其中，精密機(jī)
而通用外購件則是一些經(jīng)過長時(shí)間驗(yàn)證，得到眾多設(shè)備廠和制造廠廣泛認(rèn)可的通用零部件，更加具有標(biāo)準(zhǔn)化，會(huì)被不同的設(shè)備公司使用，也會(huì)被作為產(chǎn)線上的備件耗材來使用，例如硅結(jié)構(gòu)件、O型密封圈(O-Ring)、閥門、規(guī)(Gauge)、泵、氣體噴淋頭(Showerhead)等，由于這類部件具備較強(qiáng)的通用性和一致性，并且需要得到設(shè)備、制造產(chǎn)線上的認(rèn)證，因此國產(chǎn)化難度較高。
幾大關(guān)鍵系統(tǒng)的核心零部件
下表總結(jié)了在設(shè)備及產(chǎn)線上應(yīng)用數(shù)量較多的主要零部件產(chǎn)品以及其主要服務(wù)的半導(dǎo)體設(shè)備。
主要零部件產(chǎn)品及其主要服務(wù)的半導(dǎo)體設(shè)備
半導(dǎo)體零部件的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀
從地域分布看，半導(dǎo)體設(shè)備零部件市場(chǎng)主要被美國、日本、歐洲、韓國和中國臺(tái)灣地區(qū)的少數(shù)企業(yè)所壟斷，國內(nèi)廠商起步晚，國產(chǎn)化率較低。目前石英、噴淋頭、邊緣環(huán)等零部件國產(chǎn)化率僅達(dá)到10%以上，射頻發(fā)生器、MFC、機(jī)械臂等零部件的國產(chǎn)化率在1%-5%，而閥門、靜電卡盤、測(cè)量儀表等零部件的國產(chǎn)化率不足1%，國產(chǎn)替代空間較大。
半導(dǎo)體核心零部件的產(chǎn)品類別及主要供應(yīng)商
半導(dǎo)體核心零部件與半導(dǎo)體原材料一樣，盡管市場(chǎng)規(guī)模小，卻決定了半導(dǎo)體設(shè)備的核心構(gòu)成、主要成本、優(yōu)質(zhì)性能等，通常具有高技術(shù)密集、學(xué)科交叉融合、市場(chǎng)規(guī)模占比小且分散，但在價(jià)值鏈上卻舉足輕重等特點(diǎn)。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：
1.尖端技術(shù)密集，要求苛刻
相比于其他行業(yè)的基礎(chǔ)零部件，半導(dǎo)體零部件由于要用于精密的半導(dǎo)體制造，其尖端技術(shù)密集的特性尤其明顯，有著精度高、批量小、多品種、尺寸特殊、工藝復(fù)雜、要求極為苛刻等特點(diǎn)。由于半導(dǎo)體零部件的特殊性，企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)常要兼顧強(qiáng)度、應(yīng)變、抗腐蝕、電子特性、電磁特性、材料純度等復(fù)合功能要求，對(duì)關(guān)鍵零部件在原材料的純度、原材料批次的一致性、質(zhì)量穩(wěn)定性、機(jī)加精度控制等方面要求就更高，造成了極高的技術(shù)門檻。
國內(nèi)主要半導(dǎo)體零部件技術(shù)難點(diǎn)
例如隨著半導(dǎo)體加工的線寬越來越小，光刻工藝對(duì)極小污染物的控制苛刻到極致，不光對(duì)顆粒嚴(yán)格控制，嚴(yán)控過濾產(chǎn)品的金屬離子析出，這對(duì)半導(dǎo)體用過濾件生產(chǎn)制造提出了極高的要求。目前半導(dǎo)體級(jí)別濾芯的精度要求達(dá)到1納米甚至以下，而在其他行業(yè)精度則要求在微米級(jí)。同時(shí)半導(dǎo)體用過濾件還需要保障的一致性，以及耐
半導(dǎo)體設(shè)備濾芯
2.多學(xué)科交叉融合，需求材料復(fù)合應(yīng)用
半導(dǎo)體零部件種類多，覆蓋范圍廣，產(chǎn)業(yè)鏈很長，其研發(fā)設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用涉及到材料、機(jī)械、物理、電子、精密儀器等跨學(xué)科、多學(xué)科的交叉融合。
以半導(dǎo)體制造中用于固定晶圓的靜電吸盤為例，一是其本身是以氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷作為主體材料，但同時(shí)還需加入其他導(dǎo)電物質(zhì)使得其總體電阻率滿足功能性要求，對(duì)于材料多性能復(fù)合提出要求；二是陶瓷層和金屬底座結(jié)合要滿足均勻性和高強(qiáng)度的要求，因此對(duì)陶瓷內(nèi)部有機(jī)加工構(gòu)造精度要求高；三是靜電吸盤表面處理后要達(dá)到0.01微米左右的涂層，同時(shí)要耐高溫，耐磨，使用壽命大于三年以上，因此，對(duì)表面處理技術(shù)的掌握與應(yīng)用的要求也比較高，可見制造一件滿足半導(dǎo)體制造要求的精密部件需要涉及的學(xué)科多廣。
靜電吸盤（ElectrostaticChuck，ESC）作用過程
3.種類繁多，市場(chǎng)極為細(xì)分
相比半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，半導(dǎo)體零部件市場(chǎng)更細(xì)分，碎片化特征明顯，單一產(chǎn)品的市場(chǎng)空間很小，同時(shí)技術(shù)門檻又高，因此少有純粹的半導(dǎo)體零部件公司。所以，國際領(lǐng)軍的半導(dǎo)體零部件企業(yè)通常以跨行業(yè)多產(chǎn)品線發(fā)展策略為主，半導(dǎo)體零部件往往只是這些大型零部件廠商的其中一塊業(yè)務(wù)。
例如MKS儀器公司，在氣體壓力計(jì)/反應(yīng)器、射頻/直流電源、真空產(chǎn)品、機(jī)械手臂等產(chǎn)品線均占據(jù)其主要市場(chǎng)份額，除了半導(dǎo)體行業(yè)的應(yīng)用，還廣泛地應(yīng)用于工業(yè)制造、生命與健康科學(xué)等領(lǐng)域。
總而言之，目前我國在半導(dǎo)體零部件核心產(chǎn)品上仍然無法做到“自主可控”，除了起步晚、長期不重視、技術(shù)門檻高等原因外，也有國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈不完善，國外成熟產(chǎn)品壟斷市場(chǎng)，上下游供應(yīng)穩(wěn)定，半導(dǎo)體設(shè)備廠商不愿意貿(mào)然切換供應(yīng)體系的原因，呈現(xiàn)一種“內(nèi)外交困”的局面，想要破局，仍舊任重而道遠(yuǎn)。