2024年已经过去，在这一年里虽然消费类电子市场略显低迷，但是在人工智能（AI）热潮以及电动汽车市场的带动下，2024年全球半导体销售额预计将同比增长16%，达到创纪录的6112亿美元。这也推动了对于半导体制造设备的需求，2024年全球半导体设备市场规模将有望同比增长6.5%，达到1130亿美元。预计2025年全球半导体设备市场规模将比同比增长7.1%至约1210亿美元，2026年将进一步增长到1390亿美元。

近期，全球光刻机大厂ASML在“2024 Investor Day Meeting”（2024投资者日）活动上，对于半导体产业现状及未来发展趋势进行了分享，剖析了推动半导体设备市场的持续增长的四大关键驱动力：AI服务器市场的持续增长（对于先进制程的需求）、成熟制程市场的持续扩张、前端3D集成的趋势、先进封装市场的旺盛需求。

可以说，作为全球光刻设备龙头大厂，ASML从其自身视角出发，充分展示了对于半导体制造技术演进及市场需求走向的深刻洞察，以及自身的应对之策。

全球半导体生态持续繁荣，中国厂商展露头角

尽管2023年全球半导体市场经历了“寒冬”（Gartner数据显示：2023年全球半导体收入总额同比下降 11.1%至5330亿美元），但是ASML公布的数据指出，整个半导体生态系统（包括半导体设备产业、半导体制造业、芯片设计业、终端硬件产业、软件和服务产业）在2023年仍产生了超过8650亿美元的息税前利润（EBIT）。其中，仅英特尔晶圆代工业务、三星半导体业务、SK海力士、美光、铠侠等少数头部半导体厂商（且以存储厂商为主，主要受存储市场需求下滑和价格下跌影响）出现了亏损。

△图片来源：ASML

值得一提的是，ASML每次投资者日（每两年举办一次）都会展示由其独家整理的半导体生态内相关企业营收的分布图，与上次分布图对比，从产业链的各个维度，越来越多的中国企业出现在上面。比如中国大陆的华为、腾讯、阿里巴巴、中国移动，以及中国台湾的台积电和富士康等。从整个半导体生态息税前利润占比来看，华为与思科的占比相近、中国移动与Verizon占比相近，但其他中国厂商与国外同类头部企业仍存在差距。

如果以营收规模来看，近年来半导体生态系统中的中国企业增长也是非常的迅速。比如国产晶圆代工大厂中芯国际，其2024年第三季度的营收环比增长14%至21.7亿美元，市场份额环比增长0.3个百分点至6%，已连续数个季度稳居全球第三大晶圆代工企业，仅次于台积电和三星。晶合集成2024年第三季度也以3.32亿美元（环比增长约10.7%）营收，0.9%的市场份额，维持排名第十。此外，国产半导体设备龙头北方华创2023年营收同比大涨50.32%至220.79亿元，2024年则有望突破250亿元，虽然与头部的美日半导体设备大厂仍有不小差距，但仍可能超越爱德万测试（预计截至2025年3月的2024财年营收5250日元，约合人民币242.8亿元），成为全球第七大半导体设备供应商。

△图片来源：ASML

从R?&D研发投入的角度来看，整个半导体生态系统中的企业已将其约一半的息税前利润（EBIT）进行再投资，以推动长期创新和增长。近十年（2015年-2024年）来整个半导体生态系统的研发投入都在以约12%的年复合增长率在增长，这也直接推动了包括人工智能、新能源汽车/自动驾驶、智能手机等领域的发展创新，以及这些产业对于半导体需求的增长。

全球半导体设备市场持续增长，AI服务器市场成最强驱动力

根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）的预测数据显示，2024年全球半导体销售额预计将同比增长19%，达到创纪录的6269亿美元。预计2025年半导体销售额将达6972亿美元，同比增长11.2%。

根据ASML给出的预测数据，到2030年全球半导体销售额将超过1万亿美元，2025年至2030年间的年复合增长率约为9%。

在半导体销售额持续增长的同时，特别是在中美欧日韩等全球主要国家和地区大力持续发展本土半导体制造业的背景下，也推动了全球半导体设备市场的增长。根据国际半导体协会（SEMI）2024年11月发布的预测报告称，2024年全球半导体设备市场规模将同比增长6.5%，达到1130亿美元。预计2025年全球半导体设备市场规模将比同比增长7.1%至约1210亿美元，2026年将进一步增长到1390亿美元。

SEMI认为，未来全球半导体设备市场的增长，主要得益于对领先技术的需求不断增长、新的芯片架构的引入，包括尖端制程向全环绕栅极（GAA）的过渡，以及晶圆厂产能扩张对于设备购买需求的增加等。

在近期的投资者日活动上，ASML也表示，鉴于半导体在多种社会宏观趋势中的关键推动作用，该行业的长期发展前景依然乐观，除了多个重要终端市场的增长潜力外，得益于人工智能可能成为推动社会生产力和创新的下一个重大驱动力，ASML认为，人工智能的崛起为半导体行业带来了显著机遇。ASML对2030年的营收预测设在了440亿至600亿欧元之间，同时预估毛利率在56%到60%区间，这一目标与2022年投资者日发布的计划保持一致，显示出公司在全球半导体领域的战略稳定性及其持续发展的潜力。

从未来终端市场的需求变化来看，ASML预测，2025-2030年全球智能手机复合年增长率为5%，消费电子产品为3%，汽车为9%，虽然均低于此前预测的6%、9%和14%。但是AI数据中心市场预测已从13%的复合年增长率上调至18%，预计AI服务器市场将在2030年增长至3500亿美元。这将推动对高性能AI芯片、先进DRAM（包括HBM）及NAND芯片需求的增长。

ASML预计，由于数据中心市场对于尖端制程的AI芯片和先进DRAM芯片的需求增长，以及AI智能手机、AI PC、自动驾驶等市场对于尖端制程芯片需求的增长，将持续驱动对于极紫外光（EUV）光刻技术的需求。预计2025-2030年，先进逻辑应用的EUV光刻技术支出复合年增长率为10%-20%，先进DRAM应用EUV光刻技术支出的复合年增长率为15%-25%。这得益于先进逻辑和DRAM芯片对EUV设备的需求增加、新晶圆厂的建设以及更高的价格。

成熟制程市场持续增长，DUV光刻机仍是主力

虽然目前AI芯片、智能手机处理器、PC处理器、汽车自动驾驶芯片这类高性能计算芯片都依赖于先进制程制造工艺，但是AI服务器、智能手机、PC当中成熟制程芯片仍占据着绝对数量，更为广泛的家电、网络等IT产品当中也都遍布着成熟制程芯片。TrendForce的数据显示，2023~2027年全球晶圆代工产能当中，成熟制程（28nm以上）产能比将维持在约70%。这也意味着未来成熟制程产能的增长仍将远超先进制程。

ASML在投资者日活动上公布的预测数据也显示，虽然2024-2030年全球基于EUV曝光的晶圆在全球晶圆出货中的占比增长很快，但是从整个市场来看，基于DUV（包括i-Line、KrF、ArF、ArFi）曝光的晶圆仍将是绝对的主导，占比约四分之三。其中，i-Line、KrF、ArF光刻机都主要被用于成熟制程制造，同时大部分的ArFi光刻机也多被应用于成熟制程芯片的制造（比如NXT:1980Di等DUV光刻机的分辨率均为≤38nm），虽然部分ArFi光刻机通过多重曝光可以做到7nm制程，但是会缺乏成本效益。

△图片来源：ASML

从ASML 2024年第三季度的财报来看，虽然其EUV光刻机的销售额占据了35%的净系统销售额占比，但是其DUV系统占比仍高达65%。如果从出货量占比来看，DUV光刻机占比更是高达约95%。值得一提的是，已经销售出去的大量的面向成熟制程的DUV光刻机的售后维护也是ASML的一项重要的收入来源。

△ASML 2024年第三季度净系统销售情况（图片来源：ASML）

ASML表示，“DUV光刻机现在是、未来也将继续是该半导体制造行业的主力。我们继续为先进和主流半导体客户提供浸润式DUV系统（ArFi光刻机）组合，以满足产能增长和更高生产率的需求。我们的XT和NXT系列干式DUV系统（ArF光刻机）产品组合继续为客户提供性能上的灵活性，并通过建立通用性和运营效率来提供最佳的技术成本。我们还通过将产品寿命延长至20年以上，并通过多样化的服务和升级组合提高生产率，不断优化已安装的6000多套DUV系统。”

ASML还依据其总结的全景光刻价值公式指出，通过提升图形化良率、分辨率、精度和生产效率这四个关键的光刻要素，并持续优化系统成本、设备使用寿命、运营成本和环境成本，其DUV战略和产品组合解决了整体光刻过程中一系列全面的价值和成本考量，可为其客户提供降本增效的解决方案。

△ASML全景光刻价值公式（图片来源：ASML）

需要指出的是，近两年来，在美日荷限制先进半导体设备对华出口的背景之下，中国半导体设备市场规模仍然保持了快速的增长，并且增速高于全球平均水平，持续成为全球最大的半导体设备市场。

根据SEMI数据，2022年、2023年中国大陆半导体设备市场规模分别达到282.7亿美元、356.97亿美元，增速明显高于全球。2024年中国大陆的半导体制造设备采购支出，将有望首次达到400亿美元的历史新高，相比之前预计的350亿美元上调了约14.3%。

而中国半导体设备市场采购支出的持续增长，主要受益于中国大陆电子产业链的需求增长，如手机、消费电子、电动汽车等。另一方面也是由于中美竞争加剧，先进制程发展受限，迫使中国大陆转向提高成熟制程半导体芯片自给自足率。而全球主要的半导体设备供应商也受益于中国大陆市场对于成熟制程设备的旺盛需求，推动了他们在中国大陆市场营收的增长。

根据市场研究机构Counterpoint Research 2024年11月发布的研究报告显示，2024年前三季度，前五大晶圆制造设备厂商来自中国市场的总收入同比大涨了48%，占净系统销售额的42%，而去年同期的占比为29%。这一成长主要得益于来自成熟制程和存储相关设备的强劲需求。

以ASML为例，近两年来其来自中国区的净系统销售额占比令人瞩目，取得了不错的增长。尽管ASML预计未来来自中国大陆的营收占比将恢复至20%，趋向历史正常水平，ASML仍非常看好未来中国大陆市场对于成熟制程设备的需求增长所带来的机会。

在2024年上海召开的进博会上，ASML还面向国内客户展示了其受欢迎的几款DUV机型——NXT: 1470、NXT: 870。ASML官方资料显示，这两款从XT气浮平台升级至NXT磁浮平台的干式DUV产品，能显著提升产能并降低单位成本，其中NXT:1470 是ASML 第一款应用NXT平台并可实现每小时晶圆产量达300片以上的机型。

前端3D集成带来新机会

ASML还进一步指出，预计前端3D集成将为NAND、DRAM以及逻辑制程带来新的光刻机会。

首先，在NAND方面，目前头部的3D NAND大厂都已经量产了200层以上的3D NAND，接下来都将开始往300层，甚至400层以上迈进。2024年11月，SK海力士宣布即将开始量产全球最高的321层3D NAND；三星随后也宣布将在国际固态电路会议（ISSCC）上展示新的超过400层3D NAND，接口速度为5.6 GT/s。3D NAND堆叠的层数越多，对于光刻的需求量自然也就越大，并且前端的集成还将会由原来的NAND阵列（Array）+CMOS电路层堆叠，转向NAND阵列+NAND阵列+CMOS电路层堆叠，会带来更多的NAND晶圆光刻需求和混合键合（Hybrid Bonding）需求。

△图片来源：ASML

其次，在DRAM方面，虽然利用EUV技术能够进一步提升DRAM的集成度和性能，但是成本也是越来越高，因此三星、SK海力士等DRAM大厂都在探索3D DRAM技术：一种是，通过改进晶体管架构，即VCT（垂直沟道晶体管）DRAM来实现3D DRAM；另一种就是以类似3D NAND的方式来做3D DRAM。

△3D DRAM的两大技术方向（资料来源：SK海力士）

基于类似3D NAND的方式，将现有2D DRAM堆叠来做3D DRAM，目前除了三星和SK海力士有尝试外，美国厂商NEO半导体在2023年就宣布将在2025年推出第一代3D X-DRAM，可以做到230层堆栈，核心容量128Gb，相比当前2D DRAM实现8倍容量提升。这种技术路线同样会带来更多的DRAM晶圆光刻需求和大量的混合键合需求。

第三，在尖端逻辑制程方面，未来随着BSPDN（背面供电网络）和更先进的面向埃米级制程工艺的CFET（互补型场效应晶体管），也将带来对于更先进的EUV光刻和键合技术的需求。

BSPDN技术是将原本放在芯片内部需要穿过10~20层堆叠为下方晶体管供电的网络转移到芯片背面，这样不仅可以减少正面晶圆面积的损耗，可以增加更多晶体管，提高整体性能，布线长度也可以减少，有助降低电阻使更多电流通过，降低功耗，改善功率传输状况。目前，英特尔在Intel 20A/18A上率先采用BSPN（背面供电网络），台积电也将会在其第二代2nm技术当中引入BSPN技术。

△背面供电网络技术（图片来源：英特尔）

CFET技术则被认为是实现埃米级制程的关键。根据imec(比利时微电子研究中心)公布的技术路线图显示，凭借CFET晶体管技术，2032年将有望进化到5埃米（0.5nm），2036年将有望实现2埃米（0.2nm）。而CFET的制造有两种不同的方法。在单片流程中，CFET 以连续工艺流程在晶圆上制造。在顺序流程中，在一个晶圆上制造底部器件，然后将第二个晶圆键合到第一个晶圆上，并在第二个晶圆上制造顶部器件。

△图片来源：semiwiki.com

不论是对于BSPDN还是CFET，除了需要用到先进光刻技术之外，都需要用到混合键合技术。目前混合键合主要有两类，晶圆到晶圆（Wafer-to-Wafer, W-W）和裸片到晶圆（Die-to-Wafer, D-W）。该技术不再使用凸块（bump）或导线来连接基板和芯片，允许不同的芯片层直接互连，可以显著提高信号传输速度并降低功耗，同时减少芯片内部的机械应力，提高产品的整体可靠性。

虽然早期的晶圆键合对于套刻精度的控制要求并不高，键合后在10微米以内即可。但是随着3D NAND和高端BSI-CMOS的应用，更是达到了300nm以下甚至150nm的要求。随着键合技术的发展和持续向前道工艺的渗透，未来可能会达到50nm的套刻精度的要求。

△图片来源：ASML

在ASML看来，随着3D NAND技术的发展，将会带来对于KrF光刻需求的增长；而不论哪种路线的3D DRAM技术的视线，未来都需要更多的采用先进的ArFi光刻工艺帮助实现3D集成；至于逻辑制程方面，随着未来BSPDN和CFET技术的应用，则将推动对于EUV/High-NA EUV光刻的需求。并且，在混合键合技术的发展下，未来整体光刻也应支持前端3D集成，键合前后的计量和扫描仪控制也是要覆盖所需的关键工艺节点。

先进封装市场的新机遇

虽然晶圆制造前端设备的价值量更高，但是随着晶圆制造产能的持续快速增长，也带来了后端封装测试需求的增长，进而推动了对于封测设备需求持续增长。根据此前美国商务部披露的数据显示，目前美国的芯片封装产能只占全球的3%，而中国大陆的封装产能占比则高达38%。

从国产半导体封测设备厂商的2024年业绩来看，也都保持了不错的增长。比如，国产半导体封装设备厂商华封科技前三季度实现营收7.49亿元，同比增长21.01%；国产半导体量测设备厂商中科飞测前三季度实现营业收入8.12亿元，同比增长38.21%。12月18日，中科飞测第1,000台集成电路质量控制设备出机。截至此时，中科飞测在2024年的出货的集成电路质量控制设备，相比2023年全年出货量增长了约82.3%。

特别是在目前摩尔定律持续放缓，高性能计算芯片转向“Chiplet设计”的背景之下，市场对于先进封测产能的需求正快速增长。2023年11月美国拜登政府还公布了包含约30亿美元补贴资金的“国家先进封装制造计划”，旨在提高美国半导体的先进封装能力。

根据Yole披露的数据显示，2023年全球先进封装市场份额为439亿美元，同比增速高达19.62%。半导体市场研究机构TechInsights的预测数据显示，2024年用于先进封装的晶圆厂设备预计将同比增长6%，达到31亿美元。

尤其是对于国内的芯片制造商来说，为了在现有国内先进制程工艺发展放缓的背景下持续提升芯片性能，也在大力发展2.5/3D先进封装、Chiplet技术，这也推动了对于各类先进封测设备的需求。

比如ASML针对先进封装市场就即将推出新的XT:260机型，该机台是基于ASML独有的双工作台技术，采用业界公认的XT4 平台，具有双倍视场曝光的i-line光刻系统。该产品能够有效提升性能并降低单片晶圆成本，可支持从先进封装到主流市场的的广泛应用和发展趋势。

编辑：芯智讯-浪客剑