半导体各环节国产替代从2019年就已经开始，半导体板块也涌现出千亿级别的上市公司，其中各个环节国产化率都有显著提升。
1）设计环节，工业和车规级芯片设计的国产化率是偏低的，另外主芯片比如CPU/GPU/SOC等国产化率仍然比较低。目前设计层面国产化率比较高的是与手机相关的包括IOT等相关的消费类非主芯片一类的产品，比如摄像头、CIS、射频指纹识别、电源管理、部分功率器件等，相对国产化率较高。但是比如电脑的CPU/GPU以及手机的主芯片SOC，还有车规级的自动驾驶、智能座舱等芯片的设计层面国产化率仍然较低。整体来看在手机和消费电子领域国产化率已经比较高了，但是在工业和车规主芯片的方向仍然比较低。
2）封测层面，Chiplet目前国产化率较低。Chiplet更多涉及到前道制造工艺，也不是传统的封装厂可以涉及到的，里面有涉及到很多前道的设备、布线工艺等，目前全球做的是台积电，然后是Intel、三星等具有晶圆制造能力的一些公司。
3）偏上游的EDA软件、设备、材料等国产化率相对比较低。设备整个板块比较低，具体来看光刻胶是前道制造中国产化率几乎为零的设备类型，像光学检测国产化率也是个位数；其他比如清洗剂、CMP设备、刻蚀、薄膜沉积等一类国产化率高的可以超过50%，低一点的也会有20%左右，设备整体呈现偏结构化特征。材料细分品类更多，光刻胶、掩模版国产化率较低，电子特气、抛光液等国产化率近年在快速往上。
越往上游，国产化率低是有原因的，一方面是技术难度高，另一方面是客户包括晶圆厂的验证导入周期比较长。设计环节消费电子类国产化率高，是因为从设计难度、温度、适用范围、可靠性、稳定性等角度来看，都比工业与车规简单，同时消费电子产品生命周期更短、一般2-4年，对芯片要求不是很高；而工业和车规的可能在5-10年，总体验证周期很长。因此国产化率的标准，不一定按照技术难度，也包括导入壁垒、验证壁垒等影响因素。
目前美国对国内的限制更多也是在上游，半导体整体脱胎于美国，经过多年的发展，美国将产业链上面的一些环节剥离到海外，本土保留轻资产、高ROE、高毛利的环节，比如设备、EDA软件、IP授权等，重资产的晶圆制造、封测以及其他技术壁垒不太高的芯片都逐步转向其他地区，因此美国对国内的限制业主要是在上游更加关键的领域。
展望未来，最急需国产替代的环节应该是设备、材料、EDA软件、芯片设计的CPU/GPU等环节。
1、刻蚀：国产化率 22%，中微公司、北方华创、屹唐股份三强崛起
刻蚀设备方面，中微公司、北方华创、屹唐股份分列国内前三，其中中微公司工艺覆盖范围相对较广，其主力出货类型为 CCP（电容耦合等离子刻蚀），面向介质刻蚀较多，近期 ICP（电感耦合等离子刻蚀）逐步发力，未来工艺范围有望进一步拓宽；北方华创主要工艺覆盖为多晶硅、浅沟槽、铝刻蚀等类型，主要面向金属、硅等导体刻蚀为主；屹唐股份在长江存储获得大量采购，主要面向介质刻蚀。从三座晶圆厂累计招标情况统计，国产设备中标总数 133 台，晶圆厂招标设备总数 605 台，由此计算国产化率约 22.0%（按照台数占比，下同）。与国外厂商相比，国产刻蚀设备在刻蚀精度、工艺覆盖率等方面还存在进一步提升空间。
2、薄膜沉积：国产化率 4.6%，拓荆科技、北方华创、盛美上海为国产前 三强
薄膜沉积设备方面，拓荆科技、北方华创、盛美上海分列国内前三，但三家 厂商设备类型有明显差异，其中拓荆科技主要为 PECVD（等离子增强化学气相沉积）， 北方华创主要为 PVD（物理气相沉积），盛美上海涉及电镀设备，三家厂商均是对应细分设备（PECVD、PVD、电镀）领域的国内龙头，产业地位突出。从三座晶圆厂累计招标 情况统计，国产设备中标总数 44 台，晶圆厂招标设备总数 967 台，由此计算国产化率约 4.6%。与海外厂商相比，国产厂商在薄膜沉积领域工艺覆盖类型方面尚不完善，仍有较 大发展空间。
3、过程控制：国产化率 2.4%，中科飞测、精测半导体、睿励科学仪器国内领先
过程控制设备方面，中科飞测、精测半导体、睿励科学仪器属于国内布局领 先企业，其中中科飞测主要产品为光学表面三维形貌量测设备等光学检测设备，精测半导体、睿励科学仪器主要产品均为膜厚量测设备。从三座晶圆厂累计招标情况统计，国产设备中标总数 16 台，晶圆厂招标设备总数 680 台，由此计算国产化率约 2.4%，国产厂商设备仅覆盖膜厚量测、光学形貌量测等类型，品类尚不齐全，存在较大市场空间尚待开拓。
4、氧化扩散/热处理设备：国产化率 29%，北方华创优势较为明显
氧化扩散/热处理设备方面，北方华创中标设备数量靠前，尤其是在长江存储 中获采购数量较大。北方华创相关设备主要以各类氧化炉、退火炉、合金炉等为主；除北方华创外，屹唐股份、盛美上海等公司亦有相关炉管产品；上海微电子面向 IGBT 等应用开发了激光退火设备，与炉管设备有所区别。从三座晶圆厂累计招标情况统计，国产设备中标总数 124 台，晶圆厂招标设备总数 430 台，由此计算国产化率约 28.8%。
5、清洗：国产化率 31%，盛美上海中标设备数量国产最多，仅次于日本迪恩士
清洗设备方面，盛美上海表现较为突出，在选取的三家晶圆厂中设备中标数 量均位列第二，仅次于日本迪恩士。盛美上海清洗设备工艺覆盖面较广，基本涵盖前、 中、后段工艺，除盛美上海以外，国内北方华创、芯源微、屹唐股份、至纯科技等企业均有所布局。从三座晶圆厂累计招标情况统计，国产设备中标总数 99 台，晶圆厂招标设备总数 318 台，由此计算国产化率约 31.1%。当前国产设备主要在后端制程为主，且部分用于处理控片、挡片，在正片、前端制程应用相对有限，未来仍存在较大发展空间。
6、去胶：国产化率 74%，屹唐股份、盛美上海国产入围
去胶设备方面，屹唐股份、盛美上海等公司入围，两家设备类型有所区别。其中，屹唐股份主要产品为各类等离子体干法去胶设备，其收购的 Mattson 在去胶领域具有长期技术积累，国产化率相对较高，盛美上海产品为湿法去胶设备。从三座晶圆厂累计招标情况统计，国产设备中标总数 101 台，晶圆厂招标设备总数 137 台，由此计算国产化率约 73.7%。
7、化学机械抛光：国产化率 21%，华海清科为国内细分龙头
化学机械抛光设备方面，华海清科为国内细分龙头，化学机械抛光设备涵盖 铜、硅片再生、浅沟槽绝缘氧化膜&多晶硅膜、钨等多类材料。从三座晶圆厂累计招标情况统计，国产设备中标总数 48 台，晶圆厂招标设备总数 230 台，由此计算国产化率约 20.9%。与海外厂商相比，在工艺覆盖率方面，国内厂商有进一步提升空间。
8、离子注入：国产化率 1.4%，烁科中科信国产获采购
离子注入设备方面，烁科中科信在华虹无锡、华力集成均获得中标，中标设 备均为中束流离子注入设备。从三座晶圆厂累计招标情况统计，国产设备中标总数 2 台， 晶圆厂招标设备总数 139 台，由此计算国产化率约 1.4%，该领域尚存在较大国内外差距， 替代空间广阔。
9、涂胶显影：国产化率 1.1%，芯源微实现国产零突破
涂胶显影设备方面，东京电子获采购较多，国产设备公司中仅芯源微入围。芯源微在华力集成中标设备为匀胶机，国产化尚存在较大发展空间。除上述晶圆厂外， 芯源微还在中芯绍兴、上海积塔、青岛芯恩等晶圆厂获得批量招标采购，产品包括聚合物涂胶显影机、背面涂胶显影机、KrF 匀胶显影机、I-line 匀胶显影机等，公司在国内涂胶显影设备领域具有一定稀缺性。从前述三座晶圆厂累计招标情况统计，国产设备中标总数 1 台，晶圆厂招标设备总数 91 台，由此计算国产化率约 1.1%。
10、光刻：国产化率 1.2%，阿斯麦尔垄断，上海微实现国产零突破
光刻机方面，各晶圆厂均主要采购阿斯麦产品，少量采购日系厂商佳能、尼康。国产厂商中，上海微电子装备于 2021 年初于长江存储中标一台光刻机。当前在光刻机领域， 后续厂与龙头厂商阿斯麦之间差距仍较为明显。从三座晶圆厂累计招标情况来看，国产设备中标总数 1 台，晶圆厂招标设备总数 86 台，国产化率约 1.2%，国产化率尚低。
中国是全球的半导体设备市场，随着需求不断上升而推动的高代工资本支出、工艺的开发、存储芯片的开发、环保生产驱动的光伏需求、LED、MEMS、功率器件和先进封装的需求不断增长，未来10年，中国将成为全球半导体芯片制造的中心。从历史角度来看，半导体设备公司的兴起与成长随着全球芯片制造中心而迁移。据SIA的数据，在中国大陆晶圆产能的持续快速扩张的态势下，到2030年，大陆的晶圆产能在全球的占比有望达到24%。因此，预计国内设备企业的市场占比将在未来几年内稳步上升。但在这个上升的过程中，离不开半导体客户更大的支持。
