2024年已經(jīng)過去，在這一年里雖然消費類電子市場略顯低迷，但是在人工智能（AI）熱潮以及電動汽車市場的帶動下，2024年全球半導(dǎo)體銷售額預(yù)計將同比增長16%，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的6112億美元。這也推動了對于半導(dǎo)體制造設(shè)備的需求，2024年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模將有望同比增長6.5%，達(dá)到1130億美元。預(yù)計2025年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模將比同比增長7.1%至約1210億美元，2026年將進一步增長到1390億美元。

近期，全球光刻機大廠ASML在“2024 Investor Day Meeting”（2024投資者日）活動上，對于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進行了分享，剖析了推動半導(dǎo)體設(shè)備市場的持續(xù)增長的四大關(guān)鍵驅(qū)動力：AI服務(wù)器市場的持續(xù)增長（對于先進制程的需求）、成熟制程市場的持續(xù)擴張、前端3D集成的趨勢、先進封裝市場的旺盛需求。

可以說，作為全球光刻設(shè)備龍頭大廠，ASML從其自身視角出發(fā)，充分展示了對于半導(dǎo)體制造技術(shù)演進及市場需求走向的深刻洞察，以及自身的應(yīng)對之策。

全球半導(dǎo)體生態(tài)持續(xù)繁榮，中國廠商展露頭角

盡管2023年全球半導(dǎo)體市場經(jīng)歷了“寒冬”（Gartner數(shù)據(jù)顯示：2023年全球半導(dǎo)體收入總額同比下降 11.1%至5330億美元），但是ASML公布的數(shù)據(jù)指出，整個半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)（包括半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)、半導(dǎo)體制造業(yè)、芯片設(shè)計業(yè)、終端硬件產(chǎn)業(yè)、軟件和服務(wù)產(chǎn)業(yè)）在2023年仍產(chǎn)生了超過8650億美元的息稅前利潤（EBIT）。其中，僅英特爾晶圓代工業(yè)務(wù)、三星半導(dǎo)體業(yè)務(wù)、SK海力士、美光、鎧俠等少數(shù)頭部半導(dǎo)體廠商（且以存儲廠商為主，主要受存儲市場需求下滑和價格下跌影響）出現(xiàn)了虧損。

△圖片來源：ASML

值得一提的是，ASML每次投資者日（每兩年舉辦一次）都會展示由其獨家整理的半導(dǎo)體生態(tài)內(nèi)相關(guān)企業(yè)營收的分布圖，與上次分布圖對比，從產(chǎn)業(yè)鏈的各個維度，越來越多的中國企業(yè)出現(xiàn)在上面。比如中國大陸的華為、騰訊、阿里巴巴、中國移動，以及中國臺灣的臺積電和富士康等。從整個半導(dǎo)體生態(tài)息稅前利潤占比來看，華為與思科的占比相近、中國移動與Verizon占比相近，但其他中國廠商與國外同類頭部企業(yè)仍存在差距。

如果以營收規(guī)模來看，近年來半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中的中國企業(yè)增長也是非常的迅速。比如國產(chǎn)晶圓代工大廠中芯國際，其2024年第三季度的營收環(huán)比增長14%至21.7億美元，市場份額環(huán)比增長0.3個百分點至6%，已連續(xù)數(shù)個季度穩(wěn)居全球第三大晶圓代工企業(yè)，僅次于臺積電和三星。晶合集成2024年第三季度也以3.32億美元（環(huán)比增長約10.7%）營收，0.9%的市場份額，維持排名第十。此外，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備龍頭北方華創(chuàng)2023年營收同比大漲50.32%至220.79億元，2024年則有望突破250億元，雖然與頭部的美日半導(dǎo)體設(shè)備大廠仍有不小差距，但仍可能超越愛德萬測試（預(yù)計截至2025年3月的2024財年營收5250日元，約合人民幣242.8億元），成為全球第七大半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商。

△圖片來源：ASML

從R&D研發(fā)投入的角度來看，整個半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)中的企業(yè)已將其約一半的息稅前利潤（EBIT）進行再投資，以推動長期創(chuàng)新和增長。近十年（2015年-2024年）來整個半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)的研發(fā)投入都在以約12%的年復(fù)合增長率在增長，這也直接推動了包括人工智能、新能源汽車/自動駕駛、智能手機等領(lǐng)域的發(fā)展創(chuàng)新，以及這些產(chǎn)業(yè)對于半導(dǎo)體需求的增長。

全球半導(dǎo)體設(shè)備市場持續(xù)增長，AI服務(wù)器市場成最強驅(qū)動力

根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計組織（WSTS）的預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，2024年全球半導(dǎo)體銷售額預(yù)計將同比增長19%，達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的6269億美元。預(yù)計2025年半導(dǎo)體銷售額將達(dá)6972億美元，同比增長11.2%。

根據(jù)ASML給出的預(yù)測數(shù)據(jù)，到2030年全球半導(dǎo)體銷售額將超過1萬億美元，2025年至2030年間的年復(fù)合增長率約為9%。

在半導(dǎo)體銷售額持續(xù)增長的同時，特別是在中美歐日韓等全球主要國家和地區(qū)大力持續(xù)發(fā)展本土半導(dǎo)體制造業(yè)的背景下，也推動了全球半導(dǎo)體設(shè)備市場的增長。根據(jù)國際半導(dǎo)體協(xié)會（SEMI）2024年11月發(fā)布的預(yù)測報告稱，2024年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模將同比增長6.5%，達(dá)到1130億美元。預(yù)計2025年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模將比同比增長7.1%至約1210億美元，2026年將進一步增長到1390億美元。

SEMI認(rèn)為，未來全球半導(dǎo)體設(shè)備市場的增長，主要得益于對領(lǐng)先技術(shù)的需求不斷增長、新的芯片架構(gòu)的引入，包括尖端制程向全環(huán)繞柵極（GAA）的過渡，以及晶圓廠產(chǎn)能擴張對于設(shè)備購買需求的增加等。

在近期的投資者日活動上，ASML也表示，鑒于半導(dǎo)體在多種社會宏觀趨勢中的關(guān)鍵推動作用，該行業(yè)的長期發(fā)展前景依然樂觀，除了多個重要終端市場的增長潛力外，得益于人工智能可能成為推動社會生產(chǎn)力和創(chuàng)新的下一個重大驅(qū)動力，ASML認(rèn)為，人工智能的崛起為半導(dǎo)體行業(yè)帶來了顯著機遇。ASML對2030年的營收預(yù)測設(shè)在了440億至600億歐元之間，同時預(yù)估毛利率在56%到60%區(qū)間，這一目標(biāo)與2022年投資者日發(fā)布的計劃保持一致，顯示出公司在全球半導(dǎo)體領(lǐng)域的戰(zhàn)略穩(wěn)定性及其持續(xù)發(fā)展的潛力。

從未來終端市場的需求變化來看，ASML預(yù)測，2025-2030年全球智能手機復(fù)合年增長率為5%，消費電子產(chǎn)品為3%，汽車為9%，雖然均低于此前預(yù)測的6%、9%和14%。但是AI數(shù)據(jù)中心市場預(yù)測已從13%的復(fù)合年增長率上調(diào)至18%，預(yù)計AI服務(wù)器市場將在2030年增長至3500億美元。這將推動對高性能AI芯片、先進DRAM（包括HBM）及NAND芯片需求的增長。

ASML預(yù)計，由于數(shù)據(jù)中心市場對于尖端制程的AI芯片和先進DRAM芯片的需求增長，以及AI智能手機、AI PC、自動駕駛等市場對于尖端制程芯片需求的增長，將持續(xù)驅(qū)動對于極紫外光（EUV）光刻技術(shù)的需求。預(yù)計2025-2030年，先進邏輯應(yīng)用的EUV光刻技術(shù)支出復(fù)合年增長率為10%-20%，先進DRAM應(yīng)用EUV光刻技術(shù)支出的復(fù)合年增長率為15%-25%。這得益于先進邏輯和DRAM芯片對EUV設(shè)備的需求增加、新晶圓廠的建設(shè)以及更高的價格。

成熟制程市場持續(xù)增長，DUV光刻機仍是主力

雖然目前AI芯片、智能手機處理器、PC處理器、汽車自動駕駛芯片這類高性能計算芯片都依賴于先進制程制造工藝，但是AI服務(wù)器、智能手機、PC當(dāng)中成熟制程芯片仍占據(jù)著絕對數(shù)量，更為廣泛的家電、網(wǎng)絡(luò)等IT產(chǎn)品當(dāng)中也都遍布著成熟制程芯片。TrendForce的數(shù)據(jù)顯示，2023~2027年全球晶圓代工產(chǎn)能當(dāng)中，成熟制程（28nm以上）產(chǎn)能比將維持在約70%。這也意味著未來成熟制程產(chǎn)能的增長仍將遠(yuǎn)超先進制程。

ASML在投資者日活動上公布的預(yù)測數(shù)據(jù)也顯示，雖然2024-2030年全球基于EUV曝光的晶圓在全球晶圓出貨中的占比增長很快，但是從整個市場來看，基于DUV（包括i-Line、KrF、ArF、ArFi）曝光的晶圓仍將是絕對的主導(dǎo)，占比約四分之三。其中，i-Line、KrF、ArF光刻機都主要被用于成熟制程制造，同時大部分的ArFi光刻機也多被應(yīng)用于成熟制程芯片的制造（比如NXT:1980Di等DUV光刻機的分辨率均為≤38nm），雖然部分ArFi光刻機通過多重曝光可以做到7nm制程，但是會缺乏成本效益。

△圖片來源：ASML

從ASML 2024年第三季度的財報來看，雖然其EUV光刻機的銷售額占據(jù)了35%的凈系統(tǒng)銷售額占比，但是其DUV系統(tǒng)占比仍高達(dá)65%。如果從出貨量占比來看，DUV光刻機占比更是高達(dá)約95%。值得一提的是，已經(jīng)銷售出去的大量的面向成熟制程的DUV光刻機的售后維護也是ASML的一項重要的收入來源。

△ASML 2024年第三季度凈系統(tǒng)銷售情況（圖片來源：ASML）

ASML表示，“DUV光刻機現(xiàn)在是、未來也將繼續(xù)是該半導(dǎo)體制造行業(yè)的主力。我們繼續(xù)為先進和主流半導(dǎo)體客戶提供浸潤式DUV系統(tǒng)（ArFi光刻機）組合，以滿足產(chǎn)能增長和更高生產(chǎn)率的需求。我們的XT和NXT系列干式DUV系統(tǒng)（ArF光刻機）產(chǎn)品組合繼續(xù)為客戶提供性能上的靈活性，并通過建立通用性和運營效率來提供最佳的技術(shù)成本。我們還通過將產(chǎn)品壽命延長至20年以上，并通過多樣化的服務(wù)和升級組合提高生產(chǎn)率，不斷優(yōu)化已安裝的6000多套DUV系統(tǒng)。”

ASML還依據(jù)其總結(jié)的全景光刻價值公式指出，通過提升圖形化良率、分辨率、精度和生產(chǎn)效率這四個關(guān)鍵的光刻要素，并持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)成本、設(shè)備使用壽命、運營成本和環(huán)境成本，其DUV戰(zhàn)略和產(chǎn)品組合解決了整體光刻過程中一系列全面的價值和成本考量，可為其客戶提供降本增效的解決方案。

△ASML全景光刻價值公式（圖片來源：ASML）

需要指出的是，近兩年來，在美日荷限制先進半導(dǎo)體設(shè)備對華出口的背景之下，中國半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模仍然保持了快速的增長，并且增速高于全球平均水平，持續(xù)成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場。

根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2022年、2023年中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模分別達(dá)到282.7億美元、356.97億美元，增速明顯高于全球。2024年中國大陸的半導(dǎo)體制造設(shè)備采購支出，將有望首次達(dá)到400億美元的歷史新高，相比之前預(yù)計的350億美元上調(diào)了約14.3%。

而中國半導(dǎo)體設(shè)備市場采購支出的持續(xù)增長，主要受益于中國大陸電子產(chǎn)業(yè)鏈的需求增長，如手機、消費電子、電動汽車等。另一方面也是由于中美競爭加劇，先進制程發(fā)展受限，迫使中國大陸轉(zhuǎn)向提高成熟制程半導(dǎo)體芯片自給自足率。而全球主要的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商也受益于中國大陸市場對于成熟制程設(shè)備的旺盛需求，推動了他們在中國大陸市場營收的增長。

根據(jù)市場研究機構(gòu)Counterpoint Research 2024年11月發(fā)布的研究報告顯示，2024年前三季度，前五大晶圓制造設(shè)備廠商來自中國市場的總收入同比大漲了48%，占凈系統(tǒng)銷售額的42%，而去年同期的占比為29%。這一成長主要得益于來自成熟制程和存儲相關(guān)設(shè)備的強勁需求。

以ASML為例，近兩年來其來自中國區(qū)的凈系統(tǒng)銷售額占比令人矚目，取得了不錯的增長。盡管ASML預(yù)計未來來自中國大陸的營收占比將恢復(fù)至20%，趨向歷史正常水平，ASML仍非常看好未來中國大陸市場對于成熟制程設(shè)備的需求增長所帶來的機會。

在2024年上海召開的進博會上，ASML還面向國內(nèi)客戶展示了其受歡迎的幾款DUV機型——NXT: 1470、NXT: 870。ASML官方資料顯示，這兩款從XT氣浮平臺升級至NXT磁浮平臺的干式DUV產(chǎn)品，能顯著提升產(chǎn)能并降低單位成本，其中NXT:1470 是ASML 第一款應(yīng)用NXT平臺并可實現(xiàn)每小時晶圓產(chǎn)量達(dá)300片以上的機型。

前端3D集成帶來新機會

ASML還進一步指出，預(yù)計前端3D集成將為NAND、DRAM以及邏輯制程帶來新的光刻機會。

首先，在NAND方面，目前頭部的3D NAND大廠都已經(jīng)量產(chǎn)了200層以上的3D NAND，接下來都將開始往300層，甚至400層以上邁進。2024年11月，SK海力士宣布即將開始量產(chǎn)全球最高的321層3D NAND；三星隨后也宣布將在國際固態(tài)電路會議（ISSCC）上展示新的超過400層3D NAND，接口速度為5.6 GT/s。3D NAND堆疊的層數(shù)越多，對于光刻的需求量自然也就越大，并且前端的集成還將會由原來的NAND陣列（Array）+CMOS電路層堆疊，轉(zhuǎn)向NAND陣列+NAND陣列+CMOS電路層堆疊，會帶來更多的NAND晶圓光刻需求和混合鍵合（Hybrid Bonding）需求。

△圖片來源：ASML

其次，在DRAM方面，雖然利用EUV技術(shù)能夠進一步提升DRAM的集成度和性能，但是成本也是越來越高，因此三星、SK海力士等DRAM大廠都在探索3D DRAM技術(shù)：一種是，通過改進晶體管架構(gòu)，即VCT（垂直溝道晶體管）DRAM來實現(xiàn)3D DRAM；另一種就是以類似3D NAND的方式來做3D DRAM。

△3D DRAM的兩大技術(shù)方向（資料來源：SK海力士）

基于類似3D NAND的方式，將現(xiàn)有2D DRAM堆疊來做3D DRAM，目前除了三星和SK海力士有嘗試外，美國廠商NEO半導(dǎo)體在2023年就宣布將在2025年推出第一代3D X-DRAM，可以做到230層堆棧，核心容量128Gb，相比當(dāng)前2D DRAM實現(xiàn)8倍容量提升。這種技術(shù)路線同樣會帶來更多的DRAM晶圓光刻需求和大量的混合鍵合需求。

第三，在尖端邏輯制程方面，未來隨著BSPDN（背面供電網(wǎng)絡(luò)）和更先進的面向埃米級制程工藝的CFET（互補型場效應(yīng)晶體管），也將帶來對于更先進的EUV光刻和鍵合技術(shù)的需求。

BSPDN技術(shù)是將原本放在芯片內(nèi)部需要穿過10~20層堆疊為下方晶體管供電的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移到芯片背面，這樣不僅可以減少正面晶圓面積的損耗，可以增加更多晶體管，提高整體性能，布線長度也可以減少，有助降低電阻使更多電流通過，降低功耗，改善功率傳輸狀況。目前，英特爾在Intel 20A/18A上率先采用BSPN（背面供電網(wǎng)絡(luò)），臺積電也將會在其第二代2nm技術(shù)當(dāng)中引入BSPN技術(shù)。

△背面供電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（圖片來源：英特爾）

CFET技術(shù)則被認(rèn)為是實現(xiàn)埃米級制程的關(guān)鍵。根據(jù)imec(比利時微電子研究中心)公布的技術(shù)路線圖顯示，憑借CFET晶體管技術(shù)，2032年將有望進化到5埃米（0.5nm），2036年將有望實現(xiàn)2埃米（0.2nm）。而CFET的制造有兩種不同的方法。在單片流程中，CFET 以連續(xù)工藝流程在晶圓上制造。在順序流程中，在一個晶圓上制造底部器件，然后將第二個晶圓鍵合到第一個晶圓上，并在第二個晶圓上制造頂部器件。

△圖片來源：semiwiki.com

不論是對于BSPDN還是CFET，除了需要用到先進光刻技術(shù)之外，都需要用到混合鍵合技術(shù)。目前混合鍵合主要有兩類，晶圓到晶圓（Wafer-to-Wafer, W-W）和裸片到晶圓（Die-to-Wafer, D-W）。該技術(shù)不再使用凸塊（bump）或?qū)Ь€來連接基板和芯片，允許不同的芯片層直接互連，可以顯著提高信號傳輸速度并降低功耗，同時減少芯片內(nèi)部的機械應(yīng)力，提高產(chǎn)品的整體可靠性。

雖然早期的晶圓鍵合對于套刻精度的控制要求并不高，鍵合后在10微米以內(nèi)即可。但是隨著3D NAND和高端BSI-CMOS的應(yīng)用，更是達(dá)到了300nm以下甚至150nm的要求。隨著鍵合技術(shù)的發(fā)展和持續(xù)向前道工藝的滲透，未來可能會達(dá)到50nm的套刻精度的要求。

△圖片來源：ASML

在ASML看來，隨著3D NAND技術(shù)的發(fā)展，將會帶來對于KrF光刻需求的增長；而不論哪種路線的3D DRAM技術(shù)的視線，未來都需要更多的采用先進的ArFi光刻工藝幫助實現(xiàn)3D集成；至于邏輯制程方面，隨著未來BSPDN和CFET技術(shù)的應(yīng)用，則將推動對于EUV/High-NA EUV光刻的需求。并且，在混合鍵合技術(shù)的發(fā)展下，未來整體光刻也應(yīng)支持前端3D集成，鍵合前后的計量和掃描儀控制也是要覆蓋所需的關(guān)鍵工藝節(jié)點。

先進封裝市場的新機遇

雖然晶圓制造前端設(shè)備的價值量更高，但是隨著晶圓制造產(chǎn)能的持續(xù)快速增長，也帶來了后端封裝測試需求的增長，進而推動了對于封測設(shè)備需求持續(xù)增長。根據(jù)此前美國商務(wù)部披露的數(shù)據(jù)顯示，目前美國的芯片封裝產(chǎn)能只占全球的3%，而中國大陸的封裝產(chǎn)能占比則高達(dá)38%。

從國產(chǎn)半導(dǎo)體封測設(shè)備廠商的2024年業(yè)績來看，也都保持了不錯的增長。比如，國產(chǎn)半導(dǎo)體封裝設(shè)備廠商華封科技前三季度實現(xiàn)營收7.49億元，同比增長21.01%；國產(chǎn)半導(dǎo)體量測設(shè)備廠商中科飛測前三季度實現(xiàn)營業(yè)收入8.12億元，同比增長38.21%。12月18日，中科飛測第1,000臺集成電路質(zhì)量控制設(shè)備出機。截至此時，中科飛測在2024年的出貨的集成電路質(zhì)量控制設(shè)備，相比2023年全年出貨量增長了約82.3%。

特別是在目前摩爾定律持續(xù)放緩，高性能計算芯片轉(zhuǎn)向“Chiplet設(shè)計”的背景之下，市場對于先進封測產(chǎn)能的需求正快速增長。2023年11月美國拜登政府還公布了包含約30億美元補貼資金的“國家先進封裝制造計劃”，旨在提高美國半導(dǎo)體的先進封裝能力。

根據(jù)Yole披露的數(shù)據(jù)顯示，2023年全球先進封裝市場份額為439億美元，同比增速高達(dá)19.62%。半導(dǎo)體市場研究機構(gòu)TechInsights的預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，2024年用于先進封裝的晶圓廠設(shè)備預(yù)計將同比增長6%，達(dá)到31億美元。

尤其是對于國內(nèi)的芯片制造商來說，為了在現(xiàn)有國內(nèi)先進制程工藝發(fā)展放緩的背景下持續(xù)提升芯片性能，也在大力發(fā)展2.5/3D先進封裝、Chiplet技術(shù)，這也推動了對于各類先進封測設(shè)備的需求。

比如ASML針對先進封裝市場就即將推出新的XT:260機型，該機臺是基于ASML獨有的雙工作臺技術(shù)，采用業(yè)界公認(rèn)的XT4 平臺，具有雙倍視場曝光的i-line光刻系統(tǒng)。該產(chǎn)品能夠有效提升性能并降低單片晶圓成本，可支持從先進封裝到主流市場的的廣泛應(yīng)用和發(fā)展趨勢。