2020年全球半导体设备行业市场规模及发展前景分析

半导体设备，即在芯片制造和封测流程中应用到的设备，广义上也包括生产半导体原材料所需的机器设备。在整个芯片制造和封测过程中，会经过上千道加工工序，涉及到的设备种类大体有九大类，细分又可以划出百种不同的机台，占比较大市场份额的主要有：光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、测试机、分选机等。

半导体行业周期性带来新动能

从全球半导体发展情况来看，受宏观经济变化及技术革新影响，半导体行业存在周期性。2017-2019年，全球半导体行业来到了下滑周期。2019年，全球固态存储及智能手机、PC需求增长放缓，全球贸易摩擦升温，导致全球半导体需求市场下滑，全年销售额为4121亿美元，同比下降12.1%。进入2020年，有5G商用化、数据中心、物联网、智慧城市、汽车电子等一系列新技术及市场需求做驱动，将给予半导体行业新的动能。

全球半导体设备市场规模约600亿美元

根据国际半导体产业协会SEMI统计数据显示，近年来全球半导体设备销售额呈波动态势，2019年为597.5亿美元，比2018年的645.3亿美元的历史高点下降了7.4%。2020年一季度，全球半导体设备销售额为155.7亿美元，比2019年第四季度减少13%，但与2019年一季度相比，增长了13%。半导体设备总市值虽仅几百亿美元，但其是半导体制造的基石，支撑着全球上万亿的电子软硬件大生态，设备对整个半导体行业有着放大和支撑作用，确立了整个半导体产业可达到的硬性尺寸标准边际值。

前道设备占据主要市场份额

从半导体的制造流程来看，前道流程较多，涉及的设备种类也较多。在一个新晶圆投资建设中，设备投资一般占70-80%。而按工艺流程分类，在新晶圆的设备投资中，晶圆加工的前道设备占据主要的市场份额，约80%封测设备占据约18%的比重。

市场主要集中在中国台湾及大陆地区

近些年，在全球半导体设备消费市场中，中国大陆，中国台湾，韩国这三大市场一直排在前三位。其中，中国大陆最具发展潜力，从前些年的第三，到最近一年的第二，一直处于上升态势。

具体来看，2019年，中国台湾是半导体设备的最大市场，销售额增长了68%，达到171.2亿美元，占全球市场的比重为28.65%。中国大陆则以134.5亿美元的销售额保持其第二大设备市场的地位，占比为22.51%。排名第三的是韩国，销售额为99.7亿美元，同比下降44%，占比为16.69%。

2020年一季度，排名前三的仍是中国台湾、中国大陆以及韩国，销售额占比分别为25.82%、22.48%、21.58%。

日美荷品牌占领前位

目前全球半导体设备市场集中度较高，以美国、荷兰、日本为代表的TOP10企业垄断了全球半导体设备市场90%以上的份额。美国著名设备公司应用材料、泛林半导体、泰瑞达、科天半导体合计占据整个设备市场40%以上份额，而且均处于薄膜、刻蚀、前后道检测三大细分领域的绝对龙头地位。技术领先和近半的市场占有率，任何半导体制造企业都很难完全脱离美国半导体设备供应体系。

未来规模预计超千亿

从整体来看，尽管受疫情的影响，半导体行业及半导体设备行业依然逆势增长。存储器支出回升、先进制程投资及中国大陆积极推动半导体投资的背景下，预计2020年全球半导体设备市场将持续保持增长，市场规模预计达到632亿美元，同比增长6%2021年预计达到700亿美元2025年将超千亿美元。

以上数据来源于前瞻产业研究院《中国半导体产业战略规划和企业战略咨询报告》。

近日，东京理工大学材料科学家进行的一项研究表明，在没有大规模磁排序的情况下，新型磁性半导体中存在大规模的异常霍尔电阻，这也验证了最近的理论预测。他们的发现为反常霍尔效应提供了新的见解，这是一种以前与长程磁序相关的量子现象。

带电粒子（如电子）在电场和磁场的影响下移动时，可以表现出相互影响的方式。例如，当磁场垂直于载流导体的平面时，内部流动的电子由于磁力而开始侧向偏离。很快，导体两端就会出现电压差，这种现象被称为“霍尔效应”。

然而，霍尔效应并不一定需要摆弄磁铁。事实上，它可以在具有长程磁性有序的磁性材料中直接观察到，例如铁磁体。这种现象被称为“反常霍尔效应”（AHE），似乎是霍尔效应的近亲。但是，它的机制更复杂。目前，最被接受的说法是，AHE 是由电子能带的一种被称为“贝里曲率”的特性产生的。

磁性排序对AHE来说是必要的吗？最近的一个理论表明并非如此。出于好奇，内田博士和他在日本的合作者决定对这一理论进行测试。

他们研究了一种新的磁性半导体EuAs的磁特性，该材料仅具有一个奇特的扭曲三角形晶格结构，并观察到23K以下的反铁磁（AFM）行为（相邻的电子自旋排列在相反的方向）。此外，他们观察到，在有外部磁场的情况下，该材料的电阻随温度急剧下降，这种行为被称为"巨大的磁电阻"（CMR）。然而，更有趣的是，CMR甚至在23K以上也被观察到，在那里AFM的秩序消失了。

更加令人惊讶的发现就是霍尔电阻率随温度升高，在70K时达到顶峰，远远高于AFM排序温度，这表明在没有磁性排序的情况下，大型AHE也是可能的。为了了解这种现象的产生原因，研究小组进行了模型计算。结果显示，这种效应可以归因于三角晶格上的自旋簇对电子的倾斜散射，在这种“跳跃制度”下，电子不流动，而是在原子之间“跳跃”。

研究人员表示，这些结果使我们能更加了解磁性固体内部电子的奇怪行为。新发现有助于阐明三角晶格磁性半导体，并有可能打开一个新的研究领域。

该研究论文题为“Above-ordering-temperature large anomalous Hall effect in a triangular-lattice magnetic semiconductor”，已发表在 Science Advances期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl5381

二维半导体在创建下一代电子产品时有很大的优势，它们速度更快，功能更强，效率更高。但它们的制造难度也大得惊人。在这项研究中，研究人员聚焦于可以吸收光的半导体钒酸铋，然后利用这种能量氧化水分子，从而产生氢气和氧气。

半导体颗粒本身是各向异性的，也就是说，它们有三维表面，充满了相互倾斜的切面。然而，并非所有的切面都是相同的。它们可以有不同的结构，而这些结构又会产生不同的能级和电子特性。

使用高空间分辨率的成像技术，研究员测量了每个面和相邻边缘的光电化学电流和表面反应，然后使用定量数据分析来映射其变化。

研究人员惊讶地发现，三维颗粒实际上可以拥有二维材料的电子特性，这是一个从未设想过的发现。这一发现为研究人员提供了一种“调整”电子特性并为光催化过程制作半导体颗粒的方法。研究人员总结，这项研究可以使减少二氧化碳和生产过氧化氢的可再生能源技术受益。

该研究论文题为"Inter-facet junction effects on particulate photoelectrodes"，于 12 月 24 日发表在《自然·材料》期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://www.nature.com/articles/s41563-021-01161-6

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