半导体设备关键零部件全景梳理

半导体设备的升级迭代在很大程度上依赖于精密零部件的技术突破。

作为半导体设备的基石，半导体设备零部件支撑设备行业的发展。

精密零部件也是半导体设备制造环节中难度较大、技术含量较高的环节。在高技术壁垒下，成为半导体产业中的“卡脖子”环节之一。

从供应链角度来看，零部件直接影响半导体设备的交付。

从产值角度来看，半导体零部件年产值达上百亿美元，推动下游各环节产业规模呈现指数级增长趋势，具有很强的产业辐射能力和影响力。

资本开支方面，当前国内半导体设备及零部件资本开支继续加大。

SEMI发布《300mm晶圆厂2027年展望报告(300mmFabOutlookReportto2027)》指出，由于内存市场复苏以及对高效能运算和汽车应用的强劲需求，全球用于前端设施的300mm晶圆厂设备支出预估在2025年首次突破1000亿美元，到2027年将达到1370亿美元的历史新高。

设备资本开支为晶圆制造产能扩张的先行指标，在高资本开支支撑下，晶圆产能预计仍将保持较快增长势，半导体设备配套精密零部件需求有望受益设备开支恢复。

本文重点对半导体设备关键零部件环节进行解析。

01 半导体设备零部件行业概览

半导体零部件是指在材料、结构、精度、可靠性及稳定性等方面达到半导体设备及技术要求的零部件。

半导体设备零部件参数高标准，工艺复杂，涵盖多个细分的领域，具有工艺精密、批量小等特点。

行业通常采用结构构成或按照实现功能对半导体设备零部件进行分类。

按照集成电路设备腔体内部流程，可以分为5大类：分别为电源和射频控制类、气体输送类、真空控制类、温度控制类、传送装置类。

按照主要材料和使用功能分，可以分为12大类：分别为硅/碳化硅件、石英件、陶瓷件、金属件、石墨件、塑料件、真空件、密封件、过滤部件、运动部件、电控部件、其他部件。

按照服务对象分，可以分为2类：分别为精密机加件、通用外购件。

按照类型分，可以分为6类：分别为机械类、电气类、机电一体类、气体/液体/真空系统类、仪器仪表类、光学类。

其中，机械类零部件约占半导体设备零部件的20%-40%；电气零部件约占半导体设备零部件的10%-20%，作为控制工艺制程的核心部件，技术突破难度较大。

02 

半导体设备零部件产业链

从产业链来看，半导体零部件上游主要是铝合金材料及其他金属、非金属原材料，下游是各类半导体设备制造商或晶圆制造厂。

下游给半导体设备制造厂主要提供各种零部件，给晶圆制造厂提供各种耗材，应用涵盖光刻、刻蚀、清洗、薄膜沉积等半导体设备。

半导体设备主要应用于集成电路的制造和封测环节，可细分为晶圆制造设备（前道设备）和封装、测试设备（后道设备）。

其中，前道设备主要有光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、CMP设备、清洗机、前道检测设备和氧化退火设备，后道设备主要分为测试设备和封装设备。

前道设备用于晶圆制造过程，覆盖从光片到晶圆的成百上千道工序，直接决定了芯片制造工艺的质量。

根据Gartner数据显示，典型的集成电路制造产线设备投资中，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入设备、测试设备、清洗设备等投资额占比较高，是集成电路制造设备投资中的最主要部分。

集成电路制造领域典型资本开支结构：

资料来源：行行查

半导体精密零部件种类众多，整体市场较为分散。

从竞争格局来看，全球半导体设备市场由国际厂商主导，与之配套的半导体设备精密零部件制造商主要为美国、日本和中国台湾地区公司。

由于半导体零部件对精度和品质的严格要求，就单一半导体零部件而言，全球也仅有少数几家供应商可以提供产品，这也导致了尽管半导体零部件全行业集中度仅有50%左右，但细分品类的集中度往往在80%-90%以上，垄断效应比较明显。

根据VLsIResearch数据，近十年里，全球前十大关键子系统供应商市占率始终维持在约50%。

全球半导体零部件领军供应商前十中，包括有蔡司ZEISS(光学镜头)，万机仪器MKS(MFC、射频电源、真空产品)，爱德华Edwards(真空泵)，先进能源AdvancedEnergy(射频电源)，堀场Horiba(MFC)，徽拓VAT(真空阀件)，Ichor(模块化气体输送系统以及其他组件)，超科林UltraCleanTech(密封系统)，阿斯麦尔ASML(光学部件)及荏原EBARA(干泵)。

中国大陆厂商多数企业专注于个别生产工艺或特定零部件产品，且在机械类、气体/液体/真空系统类零部件产品国产化率较高。

机械类零部件

机械类零部件在设备中起到构建整体框架、基础结构、晶圆反应环境和实现零部件特殊功能的作用，保证反应良率，延长设备使用寿命。

国内厂商富创精密、江丰电子、靖江先锋、托伦斯精密等主要产品技术已实现突破和国产替代，国产化率相对较高。

富创精密专注于金属机械零部件，为该细分领域为数不多的进入国际半导体设备厂商的内资供应商，可直接与国际厂商竞争。当前持续扩大7纳米工艺制程的半导体设备精密零部件的品类并加快研制应用于5纳米及更先进工艺制程的半导体设备精密零部件。

江丰电子作为国内高纯溅射靶材的领军企业，近年来加速布局半导体零部件业务，已建成宁波余姚、上海奉贤和沈阳沈北三个零部件生产基地，配备了全工艺、全流程的生产体系。

机电一体类零部件

机电一体类零部件在设备中起到实现晶圆装载、传输、运动控制、温度控制的作用，部分产品包含机械类产品，价值量占比10%-25%。

华卓精科、新松机器人、京仪自动化、富创精密可提供机电一体类零部件给国内半导体设备厂商。例如，华卓精科提供包括光刻机双工件台及其衍生产品超精密运动平台、晶圆传输系统类机电一体类零部件，在半导体设备中起到运动控制等关键作用；富创精密提供形成的实现部分半导体设备核心功能的模组产品。

气体/液体/真空系统类

气体/液体/真空系统类零部件在设备中起到传输和控制特种气体、液体和保持真空的作用，对真空度、抗腐蚀性等性能要求较高。国内已有部分厂商可以供应，国产化率处于中等水平。例如，新莱应材、万业企业等进军气体管路、气柜模组等产品；富创精密、正帆科技、沈阳科仪、北京中科也在该领域有所布局。

仪器仪表类零部件

仪器仪表类零部件在设备中起到控制和监控流量、压力、真空度、温度等数值的作用，对响应速度、测量精度及稳定性要求极高。

该环节技术难度较大，国产化率较低。相关布局厂商包括北方华创旗下的七星流量计、万业企业收购的Compart System等。

光学系统类零部件

光学系统的主要原材料市场竞争较为充分且供应充足。主要包括：机械材料、电子材料、光学材料。其中，光学材料为其中的主要原材料，在光学设备中起到控制和传输光源的作用，对光学性能要求极高，主要应用于光刻设备和量测设备。

半导体光学系统市场格局方面，蔡司、尼康、佳能、Newport、Jenoptik、徕卡等国 际企业占据了该市场超过 70%的份额，处于行业领先地位。

国内各环节主要参与厂商包括北京国望光学、长春国科精密光学、茂莱光学、波长光电、科益虹源、福晶科技、福光股份等。

半导体设备零部件厂商及技术难度：

据行行查数据显示，大陆晶圆厂采购零部件中金额占比较大的还包括石英件、射频电源、各种泵等，占比在10%及以上，此外各种阀门、吸盘、反应腔喷淋头、边缘环等零部件的采购占比也较高。

射频电源：可以产生固定频率的正 弦波、具有一定频率的高频电源，主要由射频信号源、射频 功率放大器及阻抗匹配器组成，是等离子体配套电源。在半导体领域，用于刻蚀设备和沉积设备等。国内英杰电气和恒运昌等为该领域为头部玩家。

石英器件：以石英玻璃为材料制成的器件，半导体石英器件在石英市场占比约70%，是石英制品下游市场中占比最大的应用领域。目前全球高端石英制品市场尤其是以半导体为主的电子级石英制品市场，主要还是由海外龙头企业掌握。国内从事石英制品的企业超50家，例如，菲利华是国内率先通过国际三大半导体原厂设备商认证的企业，其气熔石英玻璃材料已通过东京电子、泛林研发和应用材料等公司的认证。

陶瓷件：核心设备腔体内广泛使用的重要零部件。当前陶瓷件静电吸盘市场规模逐步扩大，美日厂商占据主导地位，国内北京华卓精科和广东海拓创新等厂商实现了静电吸盘产品的量产和商业化。

阀门：半导体设备的真空系统与流体系统中的核心零部件，主要作用是开闭、控制流量/流向、调节压力等作用，应用于刻蚀机、离子注入机、CMP抛光设备等。竞争格局上，全球主要半导体阀门生产企业包括VAT、富士金、派克、世伟洛克等。国内半导体阀门市场的主要参与者包括新莱应材、北京中科艾尔、四川九天真空等。

当前半导体产业链国产化替代加速，同时晶圆厂设备采购额大幅上升，引领2025年全球半导体设备市场，国产零部件需求随之上行。国内厂商目前已经在多个领域实现突破，多家公司实现相关零部件产品的量产，并且进一步拓宽品类且向先进制程精进，有望加速提升中国半导体零部件国产化率水平。乐晴智库精选 

人形机器人核心材料全解析

人形机器人主要由“大脑”、“小脑”和“肢体”三大部分组成。新材料是构建人形机器人本体高性能的关键支撑，主要包括轻量化材料PEEK、电子皮肤材料、腱绳材料等核心材料，主要应用在骨骼、外壳、灵巧手等方面。

本文重点对人形机器人核心材料环节进行解析。

01 柔性电子皮肤

人形机器人在感知外界环境时，主要依赖各类传感器，包括力矩传感器、柔性传感器、MEMS传感器等。

其中，柔性传感器具有高度灵敏的触觉反馈和多维度感知，能够增强人形机器人的人机交互能力。

早期触觉传感器的研究主要聚焦于压力和力的测量，通常被安装在机器人的指尖，以测量多维力。在检测接触位置时存在一定的局限性，通常只能感知单一模态的信息，如力的大小和方向，而无法感知温度和纹理等其他信息。

与早期的单模态触觉传感器相比，电子皮肤作为传感器的升级版本，通过集成多个传感单元，实现了对多种感知信息的同时获取。

电子皮肤能通过触觉单元的阵列与集成，模仿人类皮肤力矩和触觉等多种感知，因此更加接近人类皮肤的功能，且主要置于机器人的手部、手臂等多个部位。

柔性电子皮肤材料

柔性电子皮肤先进材料具备仿生性和柔弹，，主要由基底材料、电极材料、功能层材料构成。

基底材质：决定传感器的弹性形变性，主要应用在柔性传感电路集成作为柔性衬垫，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)和聚酯(PET)等高分子薄膜材料等。

相关基底材料国内代表厂商中，汉威科技的柔性电子皮肤采用先进的微纳加工技术，以柔性材料为基底，如聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚乙烯醇（PVA）等，使传感器超薄（厚度小于0.3mm）、超柔韧（可反复弯曲100万次仍保持良好性能）；祥源新材研发的PI基超薄柔性基材，其厚度仅3微米，弯曲半径小于1毫米时仍能保持98%的导电稳定性。

电极材料：负责传输电信号。

功能层材料：将外部的力、温度、湿度等物理量转化为电信号。

目前电子皮肤在成本和感知性能上依然有较大提升空间。

在材料层面，电子皮肤的难点包括需要具有类似组织的机械性能及在生理环境中的优异稳定性。

在应用层面，柔软的电子皮肤需要感官信息的仿生编码和设备生物界面的神经形态驱动，以实现自然感觉和低功耗。

从实际应用案例来看，特斯拉公布的第一代机器人没有触觉，第二代机器人指尖集成了触觉传感器，去年智远、小鹏发布新的机器人型号都集成了触觉传感器。

长期来看，倘若柔性传感器遍布全身，产业价值有望达到机器人总体价值量的10%左右。

特斯拉机器人使用interlink产品，interlink产品预计是压阻式，或有望成为长期主流路径。

国内方面，与特斯拉技术路线一致的布局的部分厂商包括汉威科技子公司苏州能斯达研发的柔性纳米仿生电子皮肤包含了压阻式技术；福莱新材已建成柔性传感器中试线；德尔未来与高校联合开发自供电透明E-skin，解决传统传感器刚性问题；祥源新材生产的发泡材料可作为传感器的压电功能层，实现压力和震动的感知，在实验室技术层面验证了压阻式传感方案的可行性；申昊科技已形成接近式、预接触式、接触式、指压式四大基础产品矩阵；天奈科技碳纳米管电子皮肤与国内知名科研院所合作；沃特股份在导电水凝胶等柔性电子皮肤电极材料方面有研发和生产优势。

柔宇科技、钛深科技、帕西尼感知、奥迪威、苏试试验、埔慧科技、慧闻科技、弘信电子、墨现科技、力感科技、中科纳芯等多家厂商在柔性触觉传感器等都有相关布局。

腱绳

腱绳是模仿生物肌腱功能的仿生驱动技术，主要用于实现机器人的柔性运动、精准控制和能量传递。

腱绳方案的手从结构上来说是最接近人类驱动机制的。

采用腱绳方案的灵巧手驱动器一般布置于前臂，并通过腱绳连接到关节以传递驱动力。

其最大的优势就是灵活性：腱绳方案可以轻松实现20个以上的自由度。

腱绳缺点也比较明显，比如肌腱需要穿过关节旋转轴的结构或特殊的肌腱连接结构，装配维护的复杂性较高；在长时间工作中容易产生断裂和蠕变；由于摩擦增加而降低驱动效率，也增加了控制的难度。

海外企业更青睐腱绳方案，以追求高灵活性。比如特斯拉机器人新一代灵巧手采用腱绳方案可以做到22个自由度，高度灵活拟人。

新一代灵巧手使用了行星齿轮箱+丝杠+腱绳结构，其中腱绳是关键的传动材料。

传统的腱绳缠绕方式是腱绳（见右图416）缠绕在两个关节轴承（右图406、414）上，为了避免断裂，腱绳的弯曲半径会设计比较小，从而限制单根手指的运动范围。

特斯拉灵巧手地专利提供创新型的腱绳布线方法。

腱绳绕关节布线示例：

资料来源：特斯拉专利

腱绳材料

腱绳通常由高强度材料制成，如超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）或钢丝绳。

腱绳材料的选择取决于应用场景，C端人形机器人选用超高分子材料，B端冶炼领域等领域选择耐高温材料，如芳纶等。

超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）

UHMWPE又称高强高模聚乙烯纤维，是目前工业化高性能纤维材料中比强度和比模量最高的纤维。其分子量在100万以上，具有强度高和韧性好等特性。

在机器人应用领域中，UHMWPE纤维主要用于灵巧手和动力传动系统中，能够满足机器人灵巧手动力传动对材料轻量化和耐用性的高要求。

国内该领域相关布局厂商中，公开资料显示，南山智尚超高分子量聚乙烯纤维产品强度覆盖26cN/dtex至42cN/dtex，可生产100D-2400D、26cN/dtex-42cN/dtex等不同规格的产品，拥有超高分子量聚乙烯纤维3600吨产能，12条生产线，位居行业第一梯队；恒辉安防作为国内安防手套的领军企业同时也涉足超高分子量聚乙烯纤维领域，正在推进UHMWPE纤维在腱绳材料方面的研发测试及前沿应用；同益中拥有超高分子量聚乙烯纤维行业全产业链布局，产品包括超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料。

根据产业链下游反馈，三月份起很多公司不再使用钢绳，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）仍是目前腱绳的主流方案之一。这一变化源于UHMWPE纤维相比钢绳在机器人腱绳应用中更具优势。

仿生纤维（人造肌肉）

仿生纤维（人造肌肉）是新一代有别于齿轮、丝杠的人形机器人驱动方式。

能够通过外部刺激，如电压、电流、温度等产生响应，实现收缩、旋转等运动，其动能来源于纤维本身，而非电机。

通过模拟人类肌肉的收缩和伸展，可实现高度模仿人类动作的目的。

仿生纤维具有轻便和灵活的特点，可以提高机器人的运动性能和响应速度。

人造肌肉技术有望成为人形机器人未来实现高级智能进化的技术之一。

仿生纤维

人造肌肉纤维的制备方法包括使用碳纳米管（CNT）、镍钛记忆合金、石墨烯纤维、天然纤维（如蜘蛛丝、蚕丝）以及合成聚合物纤维等。

实例应用案例方面，海外麻省理工学院的研究团队开发了一种基于尼龙纤维的人造肌肉，这种纤维通过加热使其收缩并增大直径，实现直线运动和弯曲运动，具有耐用性和低成本的特点。

波兰CloneRobotics公司今年2月推出CloneAlpha仿生机器人，计划在2026年初将仿生机器人小批量推向市场提出整体解决方案，属于柔性仿生传动案例。

CloneAlpha仿生机器人采用自研的Myofiber技术，这种仿生肌肉能够在50毫秒内收缩30%，并产生至少1公斤的力。机器人全身搭载了约1000条这样的人造肌肉，通过液压系统驱动，实现类似人类肌肉的运动方式。

其演示的仿生克隆机器人肩部连接肩胛骨、锁骨和上臂骨的四个关节共有20个旋转和平移自由度，脊柱的每个椎骨有6个自由度，手部、腕部和肘部有26个自由度，仅克隆人的上躯干（不包括腿部）就有164个自由度，而此人造骨骼完全由聚合物制成。国内方面，例如聚杰微纤子公司苏州肌动科技有限公司研发功能性纤维材料，目前该材料尚处于实验室阶段，其特点是纤维在电化学作用下可以产生收缩运动，至于该材料是否可应用于仿生机器人领域，还有待进一步研发。

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轻量化材料：PEEK材料

轻量化材料主要对应人形机器人的轻量化需求，常用的轻量化材料包括镁合金、铝合金、碳纤维复合材料、工程塑料等。

特斯拉二代人形机器人在不牺牲性能的情况下减重10公斤，主要依靠的是一种轻量化材料：PEEK材料。

在当前“以塑代钢”和“轻量化”的大背景下，PEEK材料作为一种高分子新材料，以其优异的性能用于在中高端领域逐步替换金属材料的使用。

PEEK材料在人形机器人的关节、四肢、躯体和四肢骨架等部位都有广泛应用，当前正在成为人形机器人“轻量化”的核心解决方案。

关节和四肢：

PEEK齿轮：应用于人形机器人的关节四肢等部位，提供稳定的传动和支撑。

PEEK轴承：应用于人形机器人的关节等位置，具有优异的耐磨性和自润滑性，能够减少摩擦和磨损，提高机器人的使用寿命。

躯体和四肢骨架：

PEEK骨架：应用于人形机器人的躯体和四肢，相比金属材料，PEEK骨架能够减重40%，同时保持足够的强度和刚性，满足机器人的负载和灵活性需求。

PEEK产业链上游原材料整体成本占比较高，其中氟酮成本占比过半。在全球范围内除英国威格斯有部分自有产能以及印度有少许产能外，全球氟酮主要产能集中在我国的三家企业：新瀚新材，中欣氟材和营口兴福。

上游材料碳纤维、玻璃纤维和PTFE占PEEK复合增强类产品成本约20%，占全部产品成本比例约5%。玻璃纤维随全球需求转移至中国后，逐步实现国产替代，目前碳纤维需求也正在往中国转移，吉林系、宝旌系、上海石化、中复神鹰、中简科技、恒神股份和光威复材等厂商引领国产替代。

中游：全球PEEK市场呈现“一超多强”的竞争格局。在PEEK树脂研发成功后的近50年中，全球范围内仅有英国威格斯、比利时索尔维、德国赢创、中研股份（中国）4家产能达到千吨级的企业。目前我国PEEK的研发集中在高校、科研院所和少数企业之中，主要产能集中在中研股份、浙江鹏孚隆、吉大特塑料等公司。根据公开资料，国内PEEK相关厂商中，沃特股份、华密新材料、南京聚隆、普利特、双林股份、崇德科技、金发科技等众多厂商也有相关布局。

当前下游多领域需求跟进，人形机器人等新兴领域对新材料需求强劲，产业趋势也在在向高端化和精细化方向发展。乐晴智库精选

半导体核心材料全景深度解析

全球人工智能和汽车等终端应用持续增长，加速晶圆消耗，催生对半导体的强劲需求。

在半导体产业链环节中，半导体材料处于上游环节，是行业关键支撑基石。

TECHCET预测，半导体材料市场在2023年至2028年期间，年均复合增长率将稳定在5.6%的水平，并有望在2028年达到840亿美元的规模。

在全球晶圆厂扩产背景下，国产晶圆厂产能提速，进一步拉动上游半导体材料需求。

在之前的文章中，我们分析过半导体设备、存储芯片和光刻胶等半导体细分赛道。

本文重点梳理半导体七大核心材料框架和竞争格局。包括：硅片、电子气体、光掩膜版、光刻胶、湿电子化学品、CMP抛光材料、靶材。

半导体材料行业概览

材料和设备是半导体产业的基石，一代技术依赖于一代工艺，一代工艺依赖一代材料和设备来实现。

半导体材料具有产业规模大、细分行业多、技术门槛高、研发投入大、研发周期长等特点。

又因其具有极大的附加值和特有的产业生态支撑作用而往往成为国家之间博弈的筹码。

半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的环节，材料品类多达上百种。

从行业生命周期来看，在半导体整体生产周期中，半导体材料虽处于产业链上游，但从晶圆厂扩产角度看，半导体材料采购是在晶圆厂建设完工并下达订单后开始进行，因此半导体材料属于半导体周期偏后的环节。

按应用环节划分，半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料。

晶圆制造主要材料包括硅片、光掩模、光刻胶、光刻胶辅助材料、湿电子化学品、抛光材料、电子特气、抛光材料、靶材及其他材料。

封装材料包括：引线框架、封装基板、陶瓷基板、键合丝、包装材料及芯片粘接材料等。

据SEMI数据，全球半导体材料价值量占比前六分别为：硅片（37%）、电子特气（13%）、光掩膜（13%）、CMP（7%）、光刻胶（5%）和溅射靶材（3%），其他种类材料合计占比约22%。

硅片是制作集成电路的重要材料，贯穿芯片制作的全过程。

通过对硅片进行光刻、离子注入等手段，可以制成集成电路和各种半导体器件。

半导体硅片由硅单晶锭切割而成的薄片，又称硅晶圆片，是半导体基底材料。

按加工程度，硅片可分为研磨片、抛光片和外延片。

当前全球市场主流的产品是200mm（8英寸）、300mm（12英寸）直径的半导体硅片，下游芯片制造行业的设备投资也与200mm和300mm规格相匹配。

200mm及以下半导体硅片的需求主要来源于功率器件、电源管理器、非易失性存储器、MEMS、显示驱动芯片与指纹识别芯片等。

300mm半导体硅片的需求主要来源于存储芯片、图像处理芯片、通用处理器芯片、高性能FPGA与ASIC，终端应用主要为智能手机、计算机、云计算、人工智能、SSD等较为高端领域。

当前半导体硅片向大尺寸方向不断发展，大尺寸硅片成为行业主流，产量明显增长。

半导体硅片市场格局

半导体硅片技术门槛较高、设备投资较大，具备高行业壁垒。

全球市场呈现高度集中，其中海外厂商占据主导地位。

市场份额主要被日本信越化学（27.58%）、日本胜高SUMCO（24.33%）、中国台湾环球晶圆（16.28%）、德国世创Siltronic（14.22%）、韩国SKSiltron（10.16%）五家龙头企业垄断。

全球半导体硅片市场竞争格局：

中国大陆硅片供应商主要有沪硅产业、中环股份、立昂微、中欣晶圆、众合科技、中晶科技、扬杰科技、有研半导体、上海合晶、金瑞泓和南京国盛等。

沪硅产业硅片全系列布局，目前产品类型涵盖300mm抛光片及外延片、200mm及以下抛光片及外延片、SOI硅片、压电薄膜衬底材料等，12英寸片已进入中芯国际供应链。

立昂微成立于2002年，公司创始人是我国半导体材料学科开拓者阙端麟院士。半导体硅片产品实现了6英寸到12英寸、轻掺到重掺、N型到P型等领域全覆盖，客户包括中芯国际、华润微、华虹宏力、士兰微等国内主要晶圆厂及IDM厂商。

电子特种气体属于工业气体的重要分支，是电子工业生产中关键支撑性材料之一，应用穿透半导体制造的整个过程。

电子特气是在半导体制造流程中所采用的高纯度特种气体，对纯度和杂质含量的严苛要求，占据晶圆制造成本的14%，具有较高的经济价值。

电子特气在光刻、刻蚀等多个环节发挥关键作用。

相较于一般工业气体技术，电子特气壁垒更高，深度提纯的难度也更大。

全球市场格局来看，目前全球电子特气市场被美国空气化工、德国林德集团、法国液化空气以及日本酸素（原大阳日酸）等四家主要气体供应商高度垄断。

近年来，国内电子特气本土替代进程加快。

以华特气体、金宏气体、雅克科技、中船特气、昊华科技和南大光电为代表的企业在不同种类的细分气体领域皆有突破。

华特气体核心业务包括高纯光刻气、氟、氢类电子特气，公司是国内唯一通过ASML光刻气认证的企业；昊华科技研制的高纯度含氟电子气体四氟化碳和六氟化硫产品已在国内集成电路企业批量使用，实现了进口替代；中船特气核心业务包括三氟化氮/六氟化钨等含氟电子特气等，已经具备电子特种气体及含氟新材料等50余种产品的生产能力，主要产品三氟化氮纯度达到5N，六氟化钨达到6N。

凯美特气核心业务包括食品级二氧化碳、光刻气等；和远气体核心业务为大宗气体、超纯氨，主营业务包括稀有气体、电子级空分产品等；南大光电氢类电子特气产品由控股子公司全椒南大光电生产，纯度已达到6N级别；金宏气体提供液态二氧化碳、超纯氨等。

六氟丁二烯具有优秀的刻蚀性能和环保特性，是当前国内众多厂商的重点布局方向。当前国产化率仍然相对较低，目前仅有中船特气、中巨芯等少数几家企业具备生产4N以上电子级产品的能力。

掩膜版是微电子制造中光刻工艺所使用的图形母版。

通过光刻制版工艺，将微米级和纳米级的精细图案刻制于掩膜基板上制作成光掩膜版。

光掩膜版的功能类似于传统照相机的底片，用光刻机在原材料上刻蚀出相应的图形，把不需要的金属层和胶层洗去，即得到成品。

光掩膜基板的生产完成后，进入光掩模版制造商，在玻璃基板基础上进行研磨、抛光、镀铬、涂胶等生产环节，需要较高的技术门槛，而后才能成为合格的电子元器件。

半导体光掩模竞争格局整体为美日龙头企业主导，行业集中度较高。

全球前三大半导体光掩模厂商分别为美国福克尼斯、大日本印刷和日本凸版印刷，合计占据半导体掩膜版80%以上的市场份额。

由于各大厂对于光掩模的生产技术实行较为严格的封锁，半导体光掩模市场尤其是精密加工领域垄断严重。

国内仅有少数企业如无锡迪思微、无锡中微能生产0.13μm以上的光掩模，而对于HTM、GTM、PSM等光掩模几乎都依赖进口。

此外，清溢光电深圳工厂当前的半导体芯片用掩膜版量产能力在0.25um工艺水平，并预计未来量产能力由0.25um提升至0.13um工艺的量产能力；菲利华是国内首家具备生产G8代大尺寸光掩膜版基材能力的企业，已推出从G4到G8代的系列产品，是国内唯一可以生产大规格光掩膜基板的企业。

光刻胶是光刻工艺中的核心材料，对芯片制造良率影响较大，一般需与配套试剂配合使用。

光刻胶分为半导体光刻胶、平板显示光刻胶和PCB光刻胶，技术壁垒依次降低。

全球光刻胶市场主要被JSR、东京应化、杜邦、信越化学、住友及富士胶片等制造商垄断，尤其是在半导体光刻胶的高端的KrF和ArF领域，市场集中度更高。

半导体光刻胶国产化率较低，g/i线光刻胶国产化率约为20%，KrF光刻胶低于5%，ArF光刻胶几乎依靠进口。

当前国内光刻胶企业多分布在技术难度较低的PCB光刻胶领域，占比超九成，而技术难度最大的半导体光刻胶市场，国内仅有彤程新材（北京科华）、华懋科技（徐州博康）、南大光电、晶瑞电材和上海新阳等少数几家。

国内光刻胶布局厂商众多，公开资料资料显示，产业链上下游各环节参与的厂商还包括雅克科技、永太科技、江化微、芯源微、七彩化学、万润股份、新莱应材、广信材料、八亿时空、晶瑞电材、飞凯材料、艾森股份、怡达股份、世名科技等。

在晶圆制造材料价值组成中，湿电子化学品约占10%，包括化学试剂和光刻胶配套试剂。

湿电子化学品是微电子、光电子湿法工艺制程中使用的液体化工材料。

按用途可分为通用化学品(超净高纯试剂)和功能性化学品(以光刻胶配套试剂为代表)。

湿电子化学品在半导体制造领域的应用主要包括集成电路和分立器件制造用晶圆的加工，包括前端加工与后端封测环节，其中湿电子化学品主要用于清洗、光刻和蚀刻工艺。

市场格局方面来看，全球范围内从事湿电子化学品研究开发及大规模生产的厂商主要集中在美国、德国、日本、韩国以及中国台湾地区。美国陶氏杜邦、Entegris、德国巴斯夫、Merck、日本东京应化等外国公司在特定品种上具有市场份额优势。

目前，8英寸晶圆制造多使用G3、G4等级湿电子化学品，由于加工方式发生改变，12英寸晶圆对湿电子化学品的等级提出了更高的要求，普遍需要G4-G5等级。

国内湿电子化学品达到国际标准且具有一定规模生产能力的企业中，技术水平多集中在G3以下（国产化率为80%），G3及以上的湿电子化学品国产化率仅为10%左右，极少数企业个别产品达到G4级别，国产替代空间广阔。

国内厂商中，江化微的湿电子化学品已成功导入多家12英寸半导体晶圆厂，稳步提升国产化水平；晶瑞电材的双氧水、硫酸、氨水产品符合SEMIG5标砖，半导体用量最大的高纯湿化学品将整体达到国际先进水平，主导产品已获中芯国际、华虹宏力、士兰微等国内半导体客户的采购。

湿化学品主要厂商还包括上海新阳、格林达、巨化股份、光华科技、新宙邦、兴发集团、多氟多、安集科技、雅克科技、飞凯材料、中巨芯、华融化学等。

CMP抛光材料包括抛光液（占抛光材料约50%）、抛光垫和钻石碟。

对于逻辑芯片，制程的缩小意味着光刻次数和刻蚀次数增加，也带动CMP工艺步骤数增加。7nm制程需要30次CMP工艺步骤，较14nm制程大幅提升。

对于存储芯片，随着2DNAND向3DNAND转变，CMP的工艺步骤几乎翻倍，带动了钨抛光液及其他抛光液需求的持续快速增长

CMP国产化率较低，安集科技掌握抛光液核心技术，全球占率约7%；鼎龙股份主攻抛光垫，公司率先打破抛光垫海外厂商垄断，同时抛光液、清洗液也已开始起量销售。

靶材是沉积薄膜的重要原料，主要应用于面板显示、半导体、磁记录薄膜、太阳能领域，其中应用于半导体的靶材纯度要求最高。

半导体用金属靶材主要包括超高纯铝靶、钛靶、钽靶等。

全球半导体靶材市场呈现寡头垄断格局，其中日矿金属、霍尼韦尔、东曹和普莱克斯四家企业占据了全球80%的市场份额。

国内靶材供应商有江丰电子、有研新材、阿石创、隆华科技等。

江丰电子对标霍尼韦尔，产品包括铝钯、钛靶、铜钯等；有研新材产品则包括12寸高纯金属靶材。

从远期内资晶圆产线的建设情况来看，国产半导体材料的需求前景乐观。内资晶圆产能的大幅扩张将带动对上游半导体材料的需求，有望为国内半导体材料公司带来广阔增量。乐晴智库精选

人形机器人关键设备：丝杠设备全景解析

马斯克近日透露，人形机器人擎天柱Optimus已在弗里蒙特工厂的试产线上完成制造。

特斯拉机器人生产节奏进一步明确，今年目标生产5000台Optimus，且已订购的零部件足够支撑今年生产1万-1.2万台，2026年目标是生产5万台Optimus。

当前特斯拉上调量产指引，国内厂商智元、众擎等均有千台规划，人形机器人量产元年加速开启，国内供应链厂商进一步开启国产化机遇。

在人形机器人核心零部件中，我们梳理过人形机器人产业链全解析、人形机器人灵巧手、减速器、核心电机等环节。

本文重点对高价值零件丝杠和丝杠加工设备环节进行重点解析。

01

丝杠行业概述

人形机器人丝杠是机器人线性驱动的关键组件，主要实现旋转与直线运动的转换。

其应用于关节驱动和运动控制，如手臂、腿部以及灵巧手等，是实现精准移动和稳定支撑的重要部件。

丝杠传动刚性传动主流方案，具备高精度、高负载等优势。

从设计结构角度来看，丝杠分为滑动丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。

滑动丝杠多为梯形丝杠，工艺简单且成本较低，但传动效率低、精度不高。

滚珠丝杠

滚珠丝杠由丝杠轴、螺母（含滚珠）、轴承和密封件构成，以滚珠滚动摩擦替代滑动摩擦，传动效率高、导程精度高。

丝杠轴、螺母和端盖上都制有圆弧形螺旋槽，将套装在一起时，这些槽对合起来就形成了螺旋通道，滚珠能够在通道内循环滚动。

特斯拉二代灵巧手方案采用微型滚珠丝杠，实现手部高灵活度和强负载能力。

微型滚珠丝杠将电机的旋转运动转化为直线运动，从而驱动手指关节实现弯曲和伸展。

滚珠丝杠主要分类：

资料来源：金属加工、行行查

行星滚柱丝杠

相较于滚珠丝杠传动方案，行星滚柱丝杠具有承载力、体积和精度等综合优势，非常契合在空间紧凑的人形机器人上应用。

行星滚柱丝杠由于高数量接触点，能够承受更高的静载和动载，静载为滚珠丝杠的3倍，寿命为滚珠丝杠的15倍，同载荷下体积比滚珠丝杠小1/3。

核心结构包括丝杠、滚柱、螺母、内齿圈、保持架和弹性挡圈。运动模式类似行星绕太阳，精度最高，但降本诉求迫切。

通过驱动螺母带动丝杠轴向运动（螺母作为主动件），可以理解成将螺母作为电机转子实现电机和直线传动机构（丝杠）融合的复合产品，好处就是在同等扭矩的基础上可以产生更大的负载，同时体积更小。

行星滚柱丝杠分为标准式、反向式、循环式、差动式和轴承环式等多种类型，其中反向式行星滚柱丝杠在人形机器人中应用较为广泛。

反向式行星滚柱丝杠结构紧凑、重量更小，但加工要求更高。

特斯拉人形机器人Optimus主要采用反向式行星滚柱丝杠，每个线性执行器中都搭载了一个行星滚柱丝杠，总共使用了14根反向式行星滚柱丝杠，分别用于大臂（2个）、小臂（4个）、大腿（4个）和小腿（4个）。

特斯拉Optimus行星滚柱丝杠分布图：

丝杠市场竞争格局

当前全球行星滚柱丝杠格局较为集中，海外龙头企业占据了在高端行星滚柱丝杠领域的主导地位。市占率较高的厂商包括瑞士GSA、瑞士Rollvis、瑞典Ewellix、博世力士乐、美国CMC、日本THK等。

特斯拉形机器人Optimus反式行星滚柱丝杠使用的是瑞士GSA制造的RGTI12.8行星滚柱丝杠。

国内丝杠老牌企业包括新剑传动、南京工艺、博特精工、汉江机床等率先布局，在客户资源和技术实力积累等维度方面有先发优势。

新剑传动在官网上展示了在人形机器人上同特斯拉Optimus类似的丝杠选型应用。24年12月，新剑传动年产100万台人形机器人及汽车行星滚柱丝杠产业化项目开工，成为全球第一家公布大规模量产的企业；南京工艺有国内规格最全的精密滚动功能部件产业化基地。

随着人形机器人的放量节奏加快，国内主营汽零、机械、工控等业务的厂商依托同源性工艺也纵向拓展丝杠业务。近年来，国内厂商贝斯特、北特科技、恒立液压、双林股份、震裕科技、鼎智科技、禾川科技等厂商积极布局丝杠业务。

此外，丝杠与轴承在生产工艺上存在诸多相似之处，尤其是磨制和热处理等核心难点工艺，二者协同性较强。国内代表企业为五洲新春、长盛轴承、斯菱股份、金沃股份等横向对比海外供应商SKF、NSK等轴承龙头均在丝杠领域具备市场竞争力。

此外，在灵巧手微型丝杠领域，双林股份、浙江荣泰、雷迪克、五洲新春等厂商都有所布局。

丝杠加工设备

滚柱丝杠生产工序繁多。

螺母工艺流程含毛坯热处理、半精车、铣螺纹、粗磨、淬火、磨削/车削等步骤。

工艺难点聚焦在多线螺纹滚道、滚柱花键齿结构以及螺母内螺纹，加工难度依次递增。

丝杠工艺高精度特性对设备要求高，目前高端加工设备仍依赖进口。单台价值量上百万，成本较高，且采购周期较长，一定程度限制了行业发展。

丝杠制造流程较长，会带来热处理、校直、车床、磨床、检测设备等多类设备需求。

综合降本要求&量产效率，丝杠生产商正在探索磨/车/铣/轧等组合方案。

磨床

磨削为不可缺少的关键环节。磨削工艺具体是指利用高速旋转的成型砂轮对加工工件表面进行高速切削，主要分为粗磨、稳定和精磨三个阶段，最高精度可达P1级，是高精度丝杠螺纹的主要加工工艺。超高速+高精密磨削构成高技术壁垒。

磨床是丝杠扩产核心设备，也是难度最高的机床之一。

磨床是利用磨料、磨具对工件进行磨削加工的机床，为满足精加工和硬表面加工需求而产生。

从竞争格局来看，高端磨床基本由欧洲、日本的厂商占据。德国和日本等发达国家的磨床企业起步较早、技术水平领先，产品附加值较高，包括德国斯来福临集团、日本捷太格特、德国埃马克、士罗曼蒂克等。

国内仍高度依赖进口磨床，本土磨床企业普遍体量也还较小，在丝杠扩产有较大潜在市场需求的情况下，国内厂商有望加速迎来国产替代机遇。

近年来国产厂商已有较好技术积累，正在加速追赶。

布局高端磨床的厂商不仅包括老牌螺纹磨床企业汉江机床，还包括华辰装备、日发精机、宇环数控等具备其他领域超高精密磨削经验的玩家。

公开资料显示，老牌机床厂商秦川机床旗下拥有秦川本部、汉江机床、汉江工具等多家专精特新“小巨人”企业，在齿轮加工机床、加工中心、螺纹磨床等领域处于国内第一梯队。汉江机床在国内螺纹磨床市场的市占率超过70%，秦川格兰德在国内外圆磨床市场的市占率约25%；日发精机在高端轴承磨超加工领域市占率国内第一；华辰装备以磨床为核心产品，构建了数控轧辊磨床、亚微米级高端复合磨削系列产品、精密螺纹磨床和数控直线导轨磨床四大核心产品体系。

轧制加工效率最高，但精度较低，过去多应用于低精度丝杠生产，当前部分厂商正在攻克其高精度模具和淬火难点。

从热处理变形来看，掌握螺距变形量对于丝杠辊轧非常重要，参考德国宝飞螺公司，因为摸清了变形规律，使得大批量生产高精度滚珠丝杠成为可能。

轧辊磨床为磨床最难品类之一，其主要功能为对以轧辊为代表的精密轴类零部件的表面进行磨削以达到预设的形状和精度。

轧辊磨床自身精度、智能化和稳定性水平越高，越能满足下游客户对精密轴类零部件磨削质量的要求。

国产轧辊磨床企业正由中高端向高端渗透。我国轧辊磨床市场目前形成了三个层次的竞争格局。第一层由少数国外高端磨床企业组成，如德国、意大利等地企业，这类企业的轧辊磨床产品技术含量高、价格昂贵，处于轧辊磨床行业的高端地位；第二层由中、高端生产企业组成，主要包括华辰装备、美国CAPCO、上海机床厂有限公司、无锡机床股份有限公司、贵阳险峰机床等国内外磨床企业；第三层由数量众多的低端制造厂商组成。

国内厂商以华辰装备等代表的厂商引领轧辊磨床国产替代，下游包括宝武、鞍钢集团等国内外钢铁集团客户，与德国Wieland公司联合研发高端万能精密复合磨削中心（亚μ磨削系列），精度指标达到世界同类产品水平。

华辰装备数控轧辊磨床图示：

资料来源：华辰装备官网

车床

丝杠降本新路线带来高端车床需求，以车代磨等新方案进一步减少磨削量。

根据《精密滚珠丝杠制造技术的变革创新》，以车代磨螺纹滚道的粗加工技术在日本和中国台湾应用已经较为广泛，在中国大陆地区仍具备较大渗透空间。

通过数控车床实现以车代磨，以缩短磨削加工工时、提升加工效率是丝杠降本核心方向之一。

传统车床属于机床行业中国产化率较高的品类。公开资料显示，相关厂商中国内沈阳机床、浙海德曼、博谷智能、北京机床研究所等已经推出以车代磨产品。例如，浙海德曼开发的高精度高刚性主轴结构电主轴，可以承受较大的轴向负荷，以实现重切削及以车代磨。

旋风铣床

“以铣代磨”等方案核心目的也是进一步减少精磨的磨削量，保证高精度的同时提高效率。

“以铣代磨”为丝杠降本新路线，国内厂商在生产应用上起步较早，但设备研发仍处于前期阶段。

螺纹旋风铣削是用安装在刀盘上的多把成形刀具，借助于刀盘旋转中心与工件中心的偏移量ｅ来构成渐进式的高速切削。

目前国内企业正积极布局旋风铣床开发。

旋风铣削技术已在大连机床厂、北京机床研究所等推广，国产厂商应用方面较为成熟。

秦川机床子公司汉江机床目前开发的数控丝杠铣床可用于滚珠丝杠滚道硬旋铣成型加工，加工效率比传统方式提高30%。

南京工艺在2004年首次引进了德国莱斯特瑞兹旋风硬铣机床，可以精铣出800mm以上的大型滚珠丝杠副；博特精工和晨光数控等厂商也有所突破。

此外，作为关键耗材的PCBN刀具同样有需求，沃尔德滚珠丝杠加工用的PCBN旋铣刀片及钛合金加工用的3C刀具等新产品相继推向市场。

汉江机床SK6010 数控丝杠铣床：

随着特斯拉等头部人形机器人厂商积极上调量产指引，国内丝杠厂商资本开支加速。

整体而言，在人形机器人单机和灵巧手结构中，丝杠是高价值核心环节。人形机器人所采用的丝杠均属于中高端产品范畴，制造工艺复杂且难点多，对生产设备的定制化等方面都提出了高要求。当前丝杠产业化进程尚需推进，未来人形机器人在应用端加速推进后，国产替代空间将十分广阔。乐晴智库精选