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中芯國際創始人張汝京對我國集成電路產業曾有過這樣的點評，“我國半導體產業發展最薄弱的環節就是材料和設備，但這也意味著市場機遇。”經過長期發展，我國企業在半導體應用、封裝測試領域已發展到全球領先，擁有了完整的終端產業鏈，但在產業鏈前端環節非常薄弱。
半導體設備是半導體產業最為重要的一環，是生產部門不可或缺的生產資料。從半導體產業鏈中可以看出，無論是上游設計制造，還是下游封裝測試，幾乎每一個產業環節都需要相關設備的投入。半導體設備主要應用于IC制造（前端設備）、IC封測（后道設備）兩大領域。
其中，IC制造設備又包括晶圓制造設備和晶圓加工設備。其中晶圓制造設備主要由硅片廠（如SUMCO、金瑞泓、上海新昇）進行采購，最終產品為硅片；晶圓加工設備主要由代工廠（Foundry，如臺積電、中芯國際、上海長虹）或IDM企業（如Intel、Samsung）進行采購，最終產品為芯片；IC封測設備通常由專門的封測廠（如日月光、Amkor、長電科技）進行采購，包括揀選、測試、貼片、鍵合等多個環節。
半導體設備格局一覽
據Gartner統計，全球規模以上晶圓制造設備商共計58家，其中日本的企業最多，達到 21 家，占36％，其次是歐洲13家、北美10家、韓國7家，而中國大陸僅4家，分別是上海盛美、上海中微、Mattson（亦莊國投收購）和北方華創，占比不到7％。
從半導體設備需求端來看，近幾年銷售額前三大地區分別是韓國、中國臺灣和大陸。從半導體設備銷售額情況看，從2014 年開始，北美半導體設備投資逐年減少，日本基本維持穩定，整個半導體制造的產能轉移到了韓國、中國臺灣和大陸三地。另外，從這三個地區市場份額占比來看，中國大陸買家買下了全球 15％的半導體設備，市場份額提升了近一倍，且一直處于穩步上升的狀態。
圖：2017全球半導體設備市場規模（單位：十億美元）
從供給側來看，半導體設備是一個高度壟斷的市場。根據各細分設備市場占有率統計數據，在光刻機、PVD、刻蝕機、氧化／擴散設備上，前三家設備商的總市占率都達 90％以上，而且行業龍頭都能占據一半左右的市場，所以，要想在半導體裝備市場中分一杯羹，就必須在細分領域能夠做到全球前三。
美國處于領先地位
來自SEMI的最新數據顯示，北美半導體設備制造商3月出貨金額為24．2億美元，比2月微增0．4％，年增16．7％，創17年來新高。這主要得益于近兩年內存及晶圓代工投資持續帶動。
美國半導體設備的發展起源于二戰后期，由于軍用計算機的帶動，造就了最初的半導體產業，在之后的二三十年中，美國半導體產業穩步發展，奠定了其半導體設備行業的堅實基礎。
來自北美的設備商主要包括：應用材料，泰瑞達、Axcelis Technologies，KLA－Tencor，Lam Research，Kulicke ＆ Soffa、Nanometrics，Rave，Rudolph Technologies，Ultratech，Ushio等。
雖然在所有半導體設備廠商和市場中，美國跟隨在日本和歐洲之后，處于第三的位置。但就晶圓處理設備而言，其實力非常強勁，在全球晶圓處理設備供應商前5名中，美國就占據了3席，分別是排名第一的應用材料（AMAT），市占率19％左右；第二的Lam Research，市占率13％左右；以及排名第5的KLA－Tencor，市占率6％左右。
具體而言，晶圓處理設備中，幾個主要工序的設備也都基本處于行業龍頭的高度壟斷之中。其中，在PVD領域，應用材料公司占據了近 85％的市場份額，CVD占30％；刻蝕設備方面，Lam Research最多，市占率達53％，而KLA－Tencor在半導體光學檢測領域，全球市占居冠。在各個領域中，前三大巨頭的市場份額相加均超過70％，整個市場呈現強者恒強、高度壟斷的狀態。
應用材料可以說是全球最大的半導體設備公司了，產品橫跨CVD、 PVD、刻蝕、CMP、RTP等除光刻機外的幾乎所有半導體設備。應用材料2017財年營收為145．3億美元，其中，半導體設備收入95．2億美元。
半導體設備行業技術壁壘非常高，隨著制程越來越先進，對半導體設備的性能和穩定性提出了越來越高的要求，需要投入大量的研發資金。應用材料公司一直保持著在研發上的高投入，其30％的員工為專業研發人員，擁有近12000 項專利，平均每天申請4個以上的新專利。正是這種持續的高研發投入，促成了應用材料的內部創新，構成了較高的技術壁壘，使其自1992年以來一直保持著世界最大半導體設備公司的地位。
中國市場現狀
據Semi預測，2018年中國的設備銷售增長率將創新高，為49．3％，達到113億美元，中國大陸將緊隨韓國，成為世界第二大半導體設備需求市場。
圖：中國大陸半導體設備市場規模（單位：十億美元）
2017～2020年，中國大陸將有26座新晶圓廠投產，成為全球新建晶圓廠最積極的地區，整個投資計劃占全球新建晶圓廠高達 42％，成為全球新建投資最大的地區。目前，中國12英寸晶圓廠共有22座，其中在建11座，規劃中1座；8英寸晶圓廠18座，其中在建5座。
在這樣大興土木的行業背景下，對半導體設備的需求和投資必然巨大。粗略計算，已經公布的半導體產線投資金額將超過1000億美元。按照行業規律，在總投資中80％用于設備投資，從而可計算出設備投資額為800 億美元。
在晶圓廠設備構成中，光刻機占比最大，占39％，其次是沉積設備，占比為 24％，刻蝕設備第三，占比為14％，材料制備占比8％，表面處理設備和安裝設備分別占比2％，其他設備占比11％。
據此，可以計算出，2017－2019年國內集成電路光刻設備市場空間為312億美元，沉積設備市場空間為192億美元，刻蝕設備市場空間為112億美元，材料制備設備市場空間為64億美元。
我國與先進國際水平相比存在較大差距
未來幾年，我國對半導體設備的需求量巨大。中國半導體設備企業雖然在近年內呈現出了高增長態勢，但是畢竟發展時間有限，與美、日等國家比起來還是存在明顯差距。
2008 年之前我國半導體設備基本全靠進口，因此國家設立了國家科技重大專項——極大規模集成電路制造裝備及成套工藝科技項目（簡稱 02專項）研發國產化設備。但是，由于設備制造對技術和資金需求要求比較高，只有北方華創、中微半導體、上海微電子等少數重點企業能夠承擔 02專項研發工作，整個行業集中度相對較高。
雖然在02專項的支持下，我國半導體設備實現了從無到有，但相比國內龐大的市場規模而言，自給率不足15％。
即使在發展水平相對較高的 IC 封裝測試領域，我國與先進國際水平相比仍然存在較大差距。尤其是單晶爐、氧化爐、 CVD 設備、磁控濺射鍍膜設備、 CMP 設備、光刻機、涂布／顯影設備、 ICP 等離子體刻蝕系統、探針臺等設備市場幾乎被國外企業所占據。
我國本土半導體設備企業不算少，但總體不強，銷售額占比在國內市場還不足15％，在國際市場幾乎為 0。究其原因，還是技術上的落后。
目前，國產半導體設備處于局部有所突破，但整體較為落后的狀態。尤其與國際半導體設備巨頭應用材料、 ASML、LAM Research、KLA－Tencor等相比，國產半導體設備公司的實力仍然偏弱，絕大部分企業無法達到國際上已經實現量產的10nm工藝，部分企業突破到28nm或14nm工藝，但在使用的穩定性上與國際巨頭差距較大，較難大批量進入量產線，也較難進入國際代工巨頭的生產線。
雖然我國整體上與國際領先水平存在一定的差距，但也不乏表現相對突出的設備企業，如設備制造龍頭北方華創、在刻蝕機領域做出突破的中微半導體、封測領域龍頭長川科技、從事高純工藝系統的至純科技以及國內單晶生長設備稀缺標的晶盛機電等。
