根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，2021年全球半導體設備市場規(guī)模首次突破千億美元，達到1026.4億美元，同比增長44.18%。受疫情及國際形勢的綜合影響，短期內，芯片產能緊張局勢仍將延續(xù)，預計未來兩年半導體設備將繼續(xù)保持高景氣度。

其中，晶圓制造設備占據(jù)絕大部分半導體設備的份額，占比86.1%；其次是測試設備和封裝設備，占比分別為8.5%和5.4%。

半導體設備行業(yè)是典型的高技術壁壘行業(yè)，也是國內較為薄弱的領域。當前全球半導體設備市場主要由國外廠商主導，美國、日本、荷蘭等國家地區(qū)的企業(yè)處于市場絕對主導地位。

2020年全球半導體設備行業(yè)頭部的五家企業(yè)為應用材料（AMAT）、阿斯麥爾（ASML）、泛林半導體（LAM）、東京電子（TEL）和科磊半導體（KLA）。

2020年半導體設備行業(yè)CR5占比達到65%以上，全球半導體設備競爭格局呈現(xiàn)高度集中狀態(tài)。其中ASML專注于光刻設備，在高端光刻機領域形成壟斷。AMAT、LAM、TEL三家企業(yè)產品線較為豐富；KLA是半導體檢測設備龍頭。中國半導體設備國產化率較低，各類設備國產化率不足20%。

為了加速國產替代，中國近年來不斷出臺半導體產業(yè)相關支持政策，以推動國內半導體產業(yè)的健康快速發(fā)展。

12月15日，由高工咨詢聯(lián)合斯坦德機器人、優(yōu)艾智合、增廣智能三大參編單位聯(lián)合編寫的《2022半導體行業(yè)機器人應用發(fā)展藍皮書》，正式對外發(fā)布。

該藍皮書結合過往以及當下的行業(yè)發(fā)展節(jié)奏，透過市場現(xiàn)狀、技術發(fā)展、資本布局、場景應用、企業(yè)案例和未來前景等多個角度的梳理，為我們客觀、真實地還原了半導體行業(yè)機器人應用的整個發(fā)展脈絡以及走勢。

旨在為機器人產業(yè)鏈企業(yè)、半導體相關企業(yè)及投資機構提供新的視角與思考，新技術的誕生與發(fā)展必然會帶來新一輪的創(chuàng)新，進而將會有一批企業(yè)脫穎而出。

 

2021年中國大陸半導體設備市場規(guī)模達296.2億美元

雖然國內半導體設備國產化率不足20%，但隨著半導體產業(yè)的第三次轉移，中國大陸半導體產業(yè)迎來高速發(fā)展期，很大程度上帶動半導體設備行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)，中國大陸半導體設備市場規(guī)模從2015年的49億美元上升至2021年的296.2億美元，年均復合增速（CAGR）超過34%。中國大陸占全球半導體設備的比例從2015年的13.41%上升到2021年的28.86%，中國大陸連續(xù)兩年成為全球半導體設備的第一大市場。

國內半導體產業(yè)的高速發(fā)展，也為國內的機器人產業(yè)鏈企業(yè)帶來了巨大應用機會。從機器人產品在半導體上的應用來看，大致可細分為潔凈機器人、機器視覺、AGV/AMR&復合機器人、電動執(zhí)行器。

潔凈機器人

從半導體行業(yè)屬性看，半導體行業(yè)具有較為鮮明的周期特性，過往幾年對于潔凈機器人的需求波動性較大。但從長遠來看，隨著半導體持續(xù)擴產，疊加市場需求要素以及工藝制程要素，對于機器人的需求將是長期利好。

高工機器人產業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2021年中國半導體領域潔凈機器人銷量 3121臺，同比增長82.09%，銷量創(chuàng)新高。相比于過去幾年，中國半導體領域對于潔凈機器人的需求確定性增強明顯，同時可以看到，隨著半導體行業(yè)關注度的持續(xù)上升，布局半導體領域的機器人企業(yè)正快速增加。

GGII預計，未來四年（2022-2025）半導體行業(yè)對于潔凈機器人的需求年均復合增速將有望超過19%，到2025年半導體行業(yè)潔凈機器人銷量有望超過7500臺。

機器視覺

在半導體制造領域，機器視覺在半導體制造過程中的速度和精確性優(yōu)勢明顯，其前、中段過程都需要機器視覺的精密定位與視覺測量，后段制程中晶圓的電氣檢測、切割、AOI 封裝、檢測等過程都需要大量運用機器視覺技術。

2021年，我國各大半導體公司針對芯片短缺現(xiàn)象開啟了擴產計劃，在較大程度上提升了機器視覺在晶圓檢測中的應用，促進我國機器視覺在半導體行業(yè)中的應用大幅提高。GGII 數(shù)據(jù)顯示，2021年半導體行業(yè)機器視覺市場規(guī)模13.16億元，同比增長42.79%。

GGII預計，未來幾年半導體行業(yè)機器視覺市場規(guī)模復合增速將有望超過33%，到2025年市場規(guī)模超過42億元。

AGV/AMR&復合機器人

GGII數(shù)據(jù)顯示，2021年中國半導體行業(yè)AGV/AMR&復合機器人銷量946臺，其中大部分為復合機器人，占比超過70%。隨著復合機器人相關技術的持續(xù)進步，其開始在多個領域迎來大規(guī)模批量落地應用，其中半導體行業(yè)是復合機器人最重要的應用行業(yè)之一。

GGII預計，未來幾年（2022-2025）半導體行業(yè)移動機器人（含復合機器人）銷量的年均復合增速有望超過40%，到2025年銷量有望超過3800臺。

從具體的應用領域來看，GGII數(shù)據(jù)顯示，在中國市場，移動機器人主要應用在電商/零售/物流、汽車及零部件、3C 及半導體、鋰電、光伏、鞋服等行業(yè)，占比合計近80%；其中，3C及半導體占比15.15%。

以復合機器人為例，該領域的國產機器人主要以優(yōu)艾智合、斯坦德機器人等為代表。

成立于2017年的優(yōu)艾智合，基于工業(yè)物流及巡檢運維兩大業(yè)務，深耕于精密電子制造與能源行業(yè)中的生產運營場景，在半導體、電廠等領域具有一定的市場份額。

目前，優(yōu)艾智合通過其自主研發(fā)的AMR及YOUI TMS系統(tǒng)，打通了整場物質流與數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)“原料倉-線邊倉-生產線-成品倉”的完整業(yè)務流程閉環(huán)。據(jù)悉，2021年優(yōu)艾智合項目接連落地，訂單同比增長200-300%。

優(yōu)艾智合的復合機器人在半導體行業(yè)已獲得廣泛應用，搭載優(yōu)艾智合自主研發(fā)的YouiTMS應用端系統(tǒng)，形成從硬件到軟件的一體化智能升級解決方案，解決半導體生產車間物料上下料和運輸問題，實現(xiàn)車間智能化柔性生產與數(shù)字化管理。

以優(yōu)艾智合為某全球領先半導體晶圓廠所提供的上下料解決方案為例。通過配置多臺優(yōu)艾智合晶圓盒搬運機器人以及搭載YOUIFLEET調度管理系統(tǒng)、YOUITMS物流管控系統(tǒng)，有效完成機臺與電子料架之間的自動化上下料和車間物流數(shù)據(jù)全流程精細化管理，實現(xiàn)晶圓車間柔性化智能化生產。

斯坦德機器人成立于2014年，通過持續(xù)創(chuàng)新的工業(yè)移動機器人及RIoT軟件系統(tǒng)等產品，滿足不同行業(yè)不同時期和不同場景下的自動化、數(shù)字化轉型需求。

斯坦德機器人主營業(yè)務為激光SLAM導航AMR及廠倉一體的柔性工業(yè)物流解決方案。目前，斯坦德機器人已在中、美、日、歐、中東、東南亞等國家和地區(qū)累計完成AMR交付逾4500臺，成功落地項目350+，并與3C、半導體、光伏、鋰電、面板、汽車汽配、醫(yī)療醫(yī)藥等行業(yè)頭部客戶形成緊密穩(wěn)定合作。其中，合作企業(yè)包含華為、富士康、臺達、華天科技、長電科技、豐田、特斯拉等。

在技術方面，斯坦德機器人已實現(xiàn)機器人定位導航算法、操作調度系統(tǒng)、控制器等核心技術的自主研發(fā)全覆蓋。

定位導航算法：支持多機云端動態(tài)更新和信標語義功能；多傳感器融合，定位精度可達mm級。

SROS 操作系統(tǒng)：基于Linux自研；實現(xiàn)跨組件高效通信；充分利用控制器算力，滿足算法實時性要求。

RIoT軟件平臺：系統(tǒng)集成連接，設備互聯(lián)互通；單系統(tǒng)可覆蓋100,000㎡；軟硬件智能交互，高效集群批量調度。

電動執(zhí)行器

電動夾爪具備高精密、高柔性、高智能的優(yōu)勢特點，適用于柔性、靈活度和精準度要求較高的行業(yè)應用場景，可以更好的滿足半導體精密生產的需求，電動夾爪的行業(yè)應用滲透率逐年提升。GGII數(shù)據(jù)顯示，2021年中國電動夾爪整體銷量為3.1萬臺，其中半導體行業(yè)銷量占比8.06%。

GGII認為，未來5年中國電動夾爪整體銷量年均復合增速將超過60%，預計到 2025年， 國內電動夾爪銷量將突破20萬臺，其中半導體行業(yè)銷量占比將逐年提升，從 2021年的8.06%提升至2025年的10.24%。

這也為增廣智能等國產末端執(zhí)行器企業(yè)帶來了巨大機遇。

成立于2018年的增廣智能，是國內較早進入智能執(zhí)行系統(tǒng)領域的企業(yè)之一，增廣智能通過自主研發(fā)掌握的精密運動控制核心技術（Softforce 高精度力量控制技術），創(chuàng)立“RM增廣”品牌，推出一系列智能電缸、電動夾爪、VCM音圈電機驅動器、直線電機驅動器等精密機電零部件，產品廣泛應用于3C電子、半導體、鋰電池制造檢測、生物醫(yī)療、航天科技、智能制造等精密工業(yè)制造領域，并先后獲得了比亞迪、富士康、華大制造、領益智造等超過1000家客戶的認可和支持。

2022年上半年，增廣智能業(yè)績同比增長，電動夾爪、推桿、滑臺、直驅執(zhí)行器、伺服控制器等各類產品在3C電子、汽車等行業(yè)批量應用，同時醫(yī)療場景依托于2021年的項目驗證，亦開始了量產并批量出貨。

其中，基于SoftForce?精密力控技術的高端系列執(zhí)行器產品市場反響熱烈，越來越多企業(yè)開始尋求通過精密的力量控制技術解決現(xiàn)有的工藝難題。

寫在最后

國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2021年中國半導體集成電路（IC）產量3594億片，比上年增長33.3%；2022年1-7月中國半導體集成電路（IC）產量 1938 億片，同比下滑8.0%。從需求端看，芯片短缺從2021年初一直延續(xù)到當前（2022年8月），目前雖有所緩解，但呈現(xiàn)的是結構性緩解，部分高端芯片的短缺依然延續(xù)。

從需求端看，隨著近年來5G、智能汽車、AI、機器人、物聯(lián)網等新興技術的推進，半導體行業(yè)呈現(xiàn)指數(shù)級增長。20年前，中國只有不到100家芯片企業(yè)，而目前已經發(fā)展到近1700家。2021年的芯片短缺讓全世界都認識到芯片是整個數(shù)字世界的引擎，未來，疊加全球經濟環(huán)境變化和地緣政治等多重因素，全球半導體產業(yè)的競爭將會愈加激烈。

從供給端看，我國的半導體行業(yè)自給率仍相對較低，海外龍頭企業(yè)仍占據(jù)壟斷地位。半導體產業(yè)鏈中，EDA 領域我國的市占率不足1%；核心IP、晶圓、設備、IDM等環(huán)節(jié)我們的市占率大概在9%左右；中國相對較有優(yōu)勢的封測環(huán)節(jié)市占率也只有21%，并且還是聚焦較為低端的領域。其中供需之間的差距以及產業(yè)向更高端方向發(fā)展的訴求，將會是國內半導體行業(yè)長期發(fā)展的空間和成長潛力。

作為國民經濟現(xiàn)代化發(fā)展的基石，數(shù)字經濟的核心，半導體芯片的重要性不言而喻，但制造半導體芯片的眾多環(huán)節(jié)都涉及到高精尖的技術，這其中就需要專業(yè)半導體制造設備。然而中國半導體設備與國外相比仍有較大的差距。2020年，中國半導體設備在全球市場占有率為5.2%，在中國大陸市場占有率為7.3%。半導體設備領域，光刻機、離子注入機、刻蝕機均屬于被“卡脖子”的領域。

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