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》。

作为半导体行业最大的设计和知识产权供应商，ARM 将其技术授权给英特尔、高通和三星电子等客户，而这些公司与英伟达存在业务上的激烈竞争， 英伟达的收购案可能遭遇行业对手的强烈反对。

如果ARM变为一家美国公司，那么这会加剧ARM客户对于国际贸易风险的担忧。 因此，外界普遍认为，这项交易很可能无法通过包括在英国、中国、欧盟等多国监管机构的批准。 那么，明知收购ARM可能引起"众怒"，英伟达为何还要走出这一步呢？最终收购案的结局将会如何？

在英伟达宣布收购ARM后的几小时后，韩国和中国国内立马出现了质疑的声音。韩国半导体与显示技术学会会长Park Jea-gun表示， 这笔交易将加剧英伟达与三星、高通等公司在自动驾驶和其他未来芯片技术方面的竞争，并引起市场对ARM可能会提高竞争对手专利许可费的忧虑。

一位中国芯片行业高管表示，如果ARM成为美国子公司，那么与ARM合作的美企在华很可能更难销售他们的芯片。

反对的不只有中韩业内人士，还有英国。曾经的ARM联合创始人Hermann Hauser公开反对，认为英国电子产业有数百家公司，其中许多公司都使用ARM的技术， 它们的产品也出口到全球市场，一旦收购完成，英国公司出售产品到哪都要遵循美国的规定，这将是个"灾难"。

ARM在芯片行业到底扮演什么特殊角色，为何能引起业内人士一片担忧？

芯片的架构设计一直被誉为芯片行业的"金字塔尖"，开发难度巨大。 架构是芯片设计的基础，犹如一座建筑里的结构设计，只有具备稳定可靠的结构设计，才能建造各式各样的房子。 在芯片领域，架构对芯片的整体性能起决定性作用， 不同架构的芯片在同样的芯片面积、频率下，性能甚至可以出现几倍的差距。 目前，全球芯片领域的主流架构主要是ARM公司主导的ARM架构和英特尔主导的X86架构。

在移动互联网时代到来之前，英特尔开发的X86架构以高效能的优势，逐渐在服务器、PC机流行起来。 1978年6月8日，英特尔生产出世界上第一款16位的微处理器"i8086"，该处理器的出现同时开创了一个使用X86架构的新时代。 这奠定了后续英特尔在计算机处理器的霸主地位。

不过，随着人们对手机等移动设备需求显著提升，全球芯片领域的主流架构市场孕育巨大变化。 英国ARM 公司创立于上世纪 90 年代，其创立初衷是做"结构简单、功耗低、价格便宜"的芯片 ，并最终做出了理想中的首款CPU。后来的ARM架构，指的就是设计这款CPU时采用的架构。

虽然ARM的研发方向与英特尔不同，但在英特尔的强大统治下，ARM的日子并不好过。在这个情况下 ，ARM决定改变他们的商业模式，不再像英特尔一样，完成整个芯片的设计、制造、封装等环节，而是专做IP授权，即将芯片设计方案转让给其他公司 ，剩下的由购买方自己去完成。万万没想到，这种模式开创了属于ARM的全新时代。 越来越多的公司参与到这种授权模式中，与ARM建立了合作关系。

随着移动智能时代的到来， ARM的芯片架构凭借低功耗、简单等优势受到市场的追捧，因为手机不像电脑需要X86架构来支撑强大的性能，巨大的智能手机出货量使ARM 在芯片领域得到极大普及 ，到 2010 年，ARM 已经成为移动设备最主流的选择。有数据显示， 如今全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构，高通、苹果、华为等企业的芯片也无一例外都采用了ARM架构。 同时，ARM基于整个产业链的架构技术也在迅速升级。

在受主流市场欢迎的情况下，ARM架构甚至对X86架构的主导地位发生威胁。 2012年，微软开始尝试让Windows 运行在基于ARM架构的处理器上；今年，苹果宣布 Mac要全部切换到基于ARM 架构的自研芯片。 ARM架构对芯片设计行业的统治力可见一斑，一旦其被英伟达所控制，对很多竞争对手带来的影响不可小觑。

作为全球最大的GPU（图形处理器）设计和制造商， 过去英伟达的业务一直面向 游戏 行业，为市场提供显示芯片，英伟达一度是PC时代的"显卡之王"，占全球市场份额曾高达70％ 以上，为推动 游戏 行业发展发挥巨大作用。2015年，该公司的销售额几乎全部来自 游戏 用半导体。

不过，随着人工智能时代的到来，大型数据中心对人工智能芯片的需求加速扩张，英伟达的业务开始考虑转向数据中心。在数据中心这种应用场景下， 英伟达领先的GPU并行处理能力使其成为行业训练人工智能系统等数据密集型业务的主要引擎，并带动了公司数据中心业务大幅增长。

在截至7月26日的第二财季，英伟达实现收入38.7亿美元，同比增长50%； 其中，英伟达的数据中心业务收入首次超过 游戏 业务，达到17.5亿美元，大幅增长167%。 拉长时间来看，英伟达的数据中心用半导体营收在5年内更是猛增了24倍。

得益于新业务表现优异，今年英伟达的股价一路高涨。今年7月8日，英伟达取代英特尔，成为美国市值最高的芯片制造商。 9月16日，英伟达的总市值达到3209亿美元，排在全球半导体企业第3，仅次于台积电和三星。

现在大多数数据中心的服务器都是基于X86架构的CPU构建，有 AI 计算需求。 英伟达的GPU擅长并行计算，非常适合 AI 的计算需求，但仍不能满足数据中心的需求，比如数据中心的很多任务还是需要CPU来完成。而 ARM拥有设计CPU的经验优势和架构技术，能帮助英伟达研发出高性能、更符合市场要求的GPU芯片处理器。如果能够收购芯片设计公司ARM， 英伟达有望巩固在人工智能半导体领域的霸主地位。

英伟达创办人兼首席执行官黄仁勋曾表示："整合英伟达与ARM的实力，将创造出一家在AI 时代站稳脚步的企业。" "对于ARM的产业生态系统而言，此次结合将运用英伟达引领全球的GPU 和AI技术扩大其知识产权组合。"

事实上，英伟达有意收购ARM早有端倪。2019年3月，英伟达就表示正在和ARM共同开发人工智能专用芯片； 2019年6月，在国际超算大会上，英伟达宣布将利用其芯片与使用ARM架构的CPU协作打造超级计算机。

今年以来，英伟达更是频频发起收购行动，表露其在AI半导体领域大展拳脚的决心。今年3月11日，英伟达击败对手英特尔， 宣布收购以色列芯片厂商Mellanox Technologies，以扩大数据中心和人工智能业务。 7月12日，英伟达宣布收购Deep Instinct公司，加强其在人工智能领域的优势。除了上述收购之外，英伟达还投资了包括Datalogue、ABEJA、Fastdata等在内的八家国际人工智能领域的公司。

虽然英伟达收购ARM主要是出于其深耕AI半导体的雄心，但这也能够为英伟达打开更广阔的市场前景， 发力AI半导体可能只是个开端，英伟达的终极目标应该是成为芯片领域的霸主。

在智能手机兴起时，英伟达曾涉及移动芯片Tegra的设计，但由于与高通、三星在竞争中落了下风，这成为了英伟达的一大败笔。 在新智能时代来临之际，英伟达在机器人和自动驾驶 汽车 等其他人工智能芯片市场也很活跃 ，目前缺少在智能手机、边缘计算、物联网等方面的芯片研发技术。 如果能成功收购ARM，英伟达还可以开发更多的新兴芯片业务，产品阵容也将更加完善，成为在芯片领域的超级公司。

这也意味着英伟达将可能与其他芯片巨头在服务器、PC、移动终端、AI以及自动驾驶和物联网等多个领域展开竞争。也因此业内普遍反感英伟达的收购行为。 而且，英伟达收购成功的后果可能是全球芯片格局变成"美国人自己的 游戏 "。

不过，英伟达在书写自己的远大宏图之前，还面临一个难以跨过的挑战——国际反垄断审批。 按照国际规定，企业有涉及并购的垄断行为，需要通过全球九个市场（包括中国）的监管审批。 英伟达的竞争对手很可能会推动国家监管部门否决这笔交易。 另外，在当前美国动用 科技 力量打压其他国家发展的背景下，这笔交易审批前景也难言乐观。英伟达预计光是审批过程可能就要长达18个月时间。

如果这笔收购交易没通过垄断审批，那么英伟达估计也不会"轻言放弃"，有可能会发起联合入股行动 ，即相关的芯片需求巨头各自出资，联合控股ARM，这样的结果更为理想。比如，2012年，台积电、英特尔、三星在2012年一起入股荷兰ASML，以支持后者研发下一代的EUV光刻机。但不知道英伟达能否找到可以一起入股的竞争对手。

文 | 钟志生 题 | 曾艺 图 | 饶建宁 审 | 程远

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