零部件是半导体设备核心构成部分，具有多重壁垒，属于极易被“卡脖子”的环节，国产替代需求强。在国产化率较低、市场规模较大、开发技术难度大、对精度及材料要求高的细分领域具备一定的投资价值，例如半导体设备用射频电源、真空泵、阀门、陶瓷材料的静电卡盘等。本文参阅专家观点和大量研报资料，对半导体设备核心零部件的发展现状进行分析，并提出相关建议。

一、半导体设备零部件发展现状

（一）零部件的重要性

半导体设备厂商主要专注于设备研发、整体生产装配和测试，零部件则是半导体设备的核心构成，其性能、质量和精度直接决定设备的可靠性和稳定性，半导体设备升级迭代很大程度上依赖精密零部件的技术突破。从中国大陆半导体设备厂商的成本占比看，直接材料（主要是零部件）占比通常超过八成。

（二）市场规模

除半导体设备厂商需要零部件外，晶圆厂也会使用辅材耗材类零部件。根据SEMI数据，2022年全球半导体设备市场规模为1076亿美元，仅考虑设备厂商所需的零部件，以设备的直接材料成本占比约80%测算，2022年全球半导体设备零部件市场规模约516亿美元。2022年中国大陆半导体设备市场规模为283亿美元，按相同方法折算，2022年中国大陆半导体设备零部件市场规模约136亿美元。

（三）行业壁垒

半导体设备零部件行业具有多重壁垒，属于极易被“卡脖子”的环节，国产替代需求强。

1.技术壁垒

相比于其他基础零部件，半导体设备零部件尖端技术密集的特性尤其明显，具有精度高、多品种、尺寸特殊、工艺复杂、质量要求苛刻等特点，技术壁垒极高。

2.客户壁垒

芯片制造的化学反应过程非常复杂，配方及工艺流程一旦确定下来就不会轻易改变，导致设备制造商不会轻易更换零部件供应商。成为合格零部件供应商的认证要求严苛、验证程序复杂，一旦确定合作关系后，设备制造商会与零部件供应商长期深度绑定。新进入的零部件厂商很难得到验证机会和规模应用。

3.资金和供应链壁垒

半导体设备零部件属于资金密集行业，零部件的原材料及加工装备要求高并且价格昂贵。加工件往往要求高纯度的材料，例如铝和石英，需要大型矿山特别定制，只有采购量大的零部件厂商才能处于供应链的优势地位。

（四）核心类别

按照典型半导体设备腔体内部流程来分类，零部件可以分为五大类：电源和射频控制类、气体输送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类^〔1〕。其中，电源和射频控制类包括射频发生器和匹配器、直流/交流电源等；气体输送类主要包括流量控制器、气动部件、气体过滤器等；真空控制类包括干泵/冷泵/分子泵等各种真空泵、控制阀/钟摆阀等各类阀件、压力计以及O型密封圈；温度控制类包括加热盘/静电卡盘、热交换器及升降组件；传送装置类包括机械手臂、设备前端模块（EFEM）、轴承、精密轨道、步进马达等。

中国半导体设备零部件总体发展水平偏低，其中在国产化率较低、市场规模较大、开发技术难度大、对精度及材料要求高的细分领域具备一定的投资价值，例如半导体设备用射频电源、真空泵、阀门、陶瓷材料的静电卡盘等。

1.电源和射频控制类：射频电源

射频电源是可以产生固定频率的正弦波且具有一定频率的高频电源，主要由射频信号源、射频功率放大器及阻抗匹配器组成，是等离子体配套电源，目前被广泛应用于半导体设备、LED与太阳能光伏设备、科学研究、射频感应加热、医疗美容及常压等离子体消毒清洗等领域。在半导体设备领域，射频电源主要应用于刻蚀设备、PVD和CVD设备。

2.真空控制类：真空泵

真空获得设备，即获得、改善和（或）维持真空环境的装置，主要指真空泵，是真空技术中最关键的设备种类。

按照工作原理的不同，真空泵分为气体传输泵和气体捕集泵两大类。不同类型的真空泵，其主要应用的真空度范围不同。气体传输泵可分为变容真空泵和动量真空泵。变容真空泵是利用泵腔容积的周期变化来完成吸气和排气的装置，气体在排出前被压缩。变容真空泵可分为往复式和旋转式，半导体设备中常见的干式真空泵、油封式机械泵属于旋转式。动量真空泵通过高速旋转的叶片或射流，把动量传输给气体或者气体分子，使气体连续不断地从入口传输到出口。半导体设备中常见的涡轮分子泵属于动量真空泵。气体捕集泵使气体分子被吸附或冷凝而保留在泵内表面，主要包括吸附泵、吸气剂泵、升华（蒸发）泵、吸气剂离子泵、低温泵。

3.真空控制类：阀门

阀门是半导体真空系统和流体系统中的核心元件，起到开闭、控制流量/流向、调节压力等作用。阀门种类众多，如在真空系统中按作用可分为隔离阀、控制阀、传输阀等；流体系统则需要使用隔膜阀、调压阀等。半导体制造对阀门要求极为严苛，对密封性、真空度、洁净度等指标都有极高标准，在材料选择、表面处理等方面都提出了较高要求。

4.温度控制类：静电卡盘

静电卡盘（ESC或E-Chuck）是一种利用静电吸附原理加持固定被吸附物的夹具，适用于真空和等离子体环境，主要作用是用于吸附超洁净薄片（如硅片），并使吸附物保持较好的平坦度，可以抑制吸附物在工艺中的变形，并能够调节吸附物的温度。

按照电介质层材料，静电卡盘主要分为库伦类和J-R（Johnsen-Rahbek）类。由于异种电荷距离更加接近，J-R类静电卡盘可在较低电压下实现相同吸附力。

从材料来看，静电卡盘主要以氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料，陶瓷材料具有良好的导热性、耐磨性及高硬度，且与金属材料相比在电绝缘性方面有先天优势。静电卡盘在陶瓷材料中加入了其他导电物质，使得总体电阻率满足功能性要求。

二、半导体设备零部件细分领域发展现状

（一）射频电源

射频电源一定程度上决定了等离子体生成的浓度、均一度和流动方向精准控制，是设备运行稳定性和产品良率的关键。射频电源技术难度大、下游验证周期长、市场集中度高，进入壁垒高。

半导体设备用射频电源的国产化率极低。据中邮证券统计，2022年，全球第一梯队厂商，主要包括美国MKS、美国Advanced Energy、日本大阪变压器等，占有约52.95%的市场份额。第二梯队厂商，主要包括德国通快、瑞士康姆艾德、中国北广科技、日本京三制作所、日本爱发科、日本电子、韩国New Power Plasma等，占有约33.99%的市场份额。

（二）真空泵

半导体制造是真空泵的重要应用领域，也是当前主要的增长动力。半导体制造中主要使用的真空泵包括干式真空泵和涡轮分子泵。随着工艺制程的提高，半导体制造工艺步骤将继续增加，对真空设备的需求也相应增加。此外，多模和EUV光刻等技术将进一步推动真空设备在半导体制造领域的应用。