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(guó)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(guó)內(nèi)廠商起步與國(guó)外廠商相差不多,，且滲透率較低，國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(gòu)件。
其中,，精密機(jī)
而通用外購(gòu)件則是一些經(jīng)過長(zhǎng)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(guó)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(guó)、日本、歐洲,、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的少數(shù)企業(yè)所壟斷,，國(guó)內(nèi)廠商起步晚，國(guó)產(chǎn)化率較低,。目前石英,、噴淋頭、邊緣環(huán)等零部件國(guó)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(guó)產(chǎn)化率在1%-5%,，而閥門,、靜電卡盤、測(cè)量?jī)x表等零部件的國(guó)產(chǎn)化率不足1%,，國(guó)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(guó)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(zhǎng),，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(guó)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(guó)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(zhǎng)期不重視,、技術(shù)門檻高等原因外,，也有國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈不完善，國(guó)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)。