晶圆制造涉及众多流程，刻蚀为其中重要的一步，目的是在衬底上留下需要的图形电路。刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀，其中干法刻蚀是主流工艺；在干法刻蚀中，反应离子刻蚀应用最广泛。为了精确复制硅片上的掩膜图形，刻蚀必须满足速率快、刻蚀剖面各向异性等一系列特殊要求。半导体工艺节点的不断缩小，对刻蚀设备提出了更苛刻的要求。以下为全球刻蚀设备深度分析报告全文：
1.刻蚀设备：半导体的“雕刻刀”
1.1半导体制造壁垒高，涉及众多流程
半导体制造工序繁多，涉及大量设备。由于半导体产品加工工序多，所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。半导体产品的加工过程主要包括晶圆制造（前道，Front-End）和封装（后道，Back-End）测试，随着先进封装技术的渗透，出现介于晶圆制造和封装之间的加工环节，称为中道（Middle-End）。半导体设备投资中，晶圆处理设备占比最大，根据SEMI预计，2018年晶圆处理设备投资额占整体设备投资比例达81%。
半导体产品中，集成电路销售额最大。半导体是导电性介于导体（金属）与绝缘体（陶瓷、石头）之间的物质，包括硅、锗、砷化镓。半导体分为四类产品：集成电路（IC）、光电子器件、分立器件和传感器。其中销售额规模最大的是集成电路，2018年集成电路市场规模达到3933亿美元，同比增长15%，占半导体市场的83.9%。集成电路产品又可以细分为逻辑电路、存储器、模拟电路、微处理器。
集成电路（IC）的制造过程可以分为芯片设计、芯片制造（晶圆制造和晶圆加工）、芯片封装与测试。芯片设计就是建立电子器件间互连线模型，包括逻辑设计、电路设计等；晶圆加工包括氧化、光刻、刻蚀、扩散、植入、沉积等过程，分为IDM（一体化生产）和晶圆代工两种模式.
1.2半导体先进制程加速，对刻蚀设备要求提高
1.2.1干法刻蚀为主流工艺，其中介质刻蚀应用最广泛
刻蚀环节为芯片制造重要一步。刻蚀是用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程。刻蚀的基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩膜图形。刻蚀的选择性质来自于：紫外光会破坏抗蚀剂，而掩膜版会遮挡紫外光，这样被掩膜版遮蔽的薄膜层就会被保留。因此，经过物理或者化学刻蚀之后，衬底上留下的图形电路就与掩膜版的形状一模一样了。
如上图所示，一层结构的加工就需要十几个步骤，如果要建立60层的复杂结构，就需要约1000个加工步骤。单个步骤的合格率即使达到99.0%，1000个步骤后的合格率就趋近于零。因此只有每个步骤的合格率均达到99.99%，才能实现总体合格率90%以上。
刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀，其中干法刻蚀是主流工艺。干法刻蚀是把硅片表面暴露于气态中，产生等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口与硅片发生物理或化学反应（或这两种反应），从而去除暴露的表面材料。干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的主要方法。湿法刻蚀是使用液体化学试剂（如酸、碱和溶剂等）以化学方式去除硅片表面的材料。湿法刻蚀一般只是在尺寸较大的情况下（大于3微米）。湿法刻蚀也用于腐蚀硅片上的某些层或用于去除干法刻蚀的残留物。与湿法刻蚀相比，干法刻蚀的优点在于：
1）刻蚀剖面是各向异性，具有非常好的侧壁剖面控制；
2）好的CD（尺寸大小）控制；
3）最小的光刻胶脱落或粘附问题；
4）好的片内、片间、批次间的刻蚀均匀性；
5）较低的化学制品使用和处理费用。
按照反应原理来划分，干法刻蚀分为三种：1）物理性刻蚀，又称离子束溅射刻蚀，原理是使带能粒子在强电场下加速，这些带能粒子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片表面材料。2）化学性刻蚀，又称等离子体刻蚀，纯化学刻蚀作用中，通过等离子体产生的自由基和反应原子与硅片表面的物质发生化学反应达到刻蚀的效果。3）物理化学性刻蚀，即反应离子刻蚀，为物理刻蚀与化学刻蚀混合作用。这种物理和化学混合的作用机理结合了两种作用的优点，能获得较好的线宽控制并有较好的选择比，因而在大多数干法刻蚀中多采用反应离子刻蚀。
按照被刻蚀的材料，干法刻蚀可以分为：金属刻蚀、介质刻蚀和硅刻蚀；其中，介质刻蚀使用量最大。金属刻蚀主要是在金属层上去掉铝合金复合层，制作出互连线；介质刻蚀是用于介质材料的刻蚀，如二氧化硅；硅刻蚀（包括多晶硅）应用于需要去除硅的场合，如刻蚀多晶硅晶体管栅和硅槽电容。在200mm晶圆时代，介质、多晶以及金属刻蚀是刻蚀设备的三大块。进入300mm时代以后，随着铜互连的发展，金属刻蚀逐渐萎缩，介质刻蚀份额逐渐加大。目前介质刻蚀设备的份额已经超过50%以上，而且随着器件互连层数增多，介质刻蚀设备使用量就越大。
1.2.2刻蚀工艺参数繁多，对设备提出高要求
为了复制硅片上的掩膜图形，刻蚀必须满足一些特殊要求。
●刻蚀速率：指在刻蚀过程中去除硅片表面材料的速度。上世纪80年代之前，大部分等离子刻蚀设备是设计成批量处理的刻蚀机，然而随着技术节点的缩小，当前半导体制造的趋势是采用单片处理的集成设备。在单片工艺的设备中，刻蚀速度是很重要的一个参数。刻蚀速度由工艺和设备变量决定，如被刻蚀的材料类型、刻蚀机的结构配臵、使用的刻蚀气体和工艺参数设臵。刻蚀速率通常正比于刻蚀剂的浓度。
刻蚀速率=T/t
T=去掉的材料厚度（微米）
●刻蚀剖面：指被刻蚀材料的侧壁形状。有两种基本的刻蚀剖面：各向同性和各向异性刻蚀剖面。各向同性的刻蚀是在所有方向上（横向和垂直方向）以相同的刻蚀速率进行刻蚀，这会导致被刻蚀材料在掩膜下面产生钻蚀，带来线宽损失。湿法刻蚀本质上是各向同性的，因此湿法刻蚀不适合用于亚微米器件中的选择性图形刻蚀。
对于亚微米尺寸的图形来说，要求刻蚀剖面是各向异性的，即刻蚀只在垂直于硅片表面的方向上进行，只有很少的横向刻蚀。各向刻蚀大部分是通过干法等离子体刻蚀来实现的。我们认为，刻蚀剖面的角度要求越严格，对于刻蚀设备的要求就会越高。随着工艺节点的加快迭代，会要求垂直侧壁的角度越接近90°，对设备提出的要求也越来越高。
●刻蚀偏差：指刻蚀以后线宽或关键尺寸间距的变化。刻蚀偏差通常是由于横向刻蚀导致的。刻蚀偏差是不必要的。
●刻蚀选择比：可以定义为被刻蚀材料与掩膜层材料刻蚀速率的比值。高选择比意味着只刻蚀想要去除的那一层材料而不刻蚀或少刻蚀其他材料。高选择比在先进工艺中是必须的，有利于确保关键尺寸和剖面控制。关键尺寸越小，选择比要求越高。
●刻蚀均匀性：刻蚀均匀性是衡量刻蚀工艺在整个硅片上，整个一批中，或批与批之间刻蚀能力的参数。均匀性与选择比有密切的关系，保持硅片的均匀性是保证制造性能一致的关键。
●刻蚀残留物：刻蚀残留物是刻蚀以后留在硅片表面的不想要的材料。刻蚀残留物是IC制造过程中的硅片污染源。为了去除刻蚀残留物，有时在刻蚀完成时进行过刻蚀。在一些情况下，刻蚀残留物可以在去除光刻胶的过程中用湿法化学腐蚀去掉。
●刻蚀聚合物：为了形成高的各向异性图形，有时会有意形成刻蚀聚合物，因为聚合物能阻挡对侧壁的刻蚀，增强刻蚀的方向性。但聚合物淀积也有副作用，即会导致工艺腔中的内部部件也被聚合物覆盖。因此，刻蚀工艺腔需要定期的清洗来去除聚合物或是替换掉不能清洗的部件。
其他的参数还有刻蚀等离子体诱导损伤、颗粒玷污等等，我们认为随着先进技术的发展，对集成电路的集成度要求不断提高，半导体先进制程加速提升，这对于设备端也提出了更高的要求。半导体设备的更替潮或将到来。
刻蚀技术随着硅片制造技术的发展有了很多改变，最早的圆筒式刻蚀机简单，只能进行有限的控制。现代等离子体刻蚀机能产生高密度等离子体，具有产生等离子体的独立射频功率源和硅片加偏执电压、终点监测、气体压力和流量控制，并集成对刻蚀参数进行控制的软件。
2.半导体下游需求正旺，设备投资有望集中释放
2.12018年全球刻蚀设备销售额创历史新高
半导体制造业是重资产投入产业，需要大量设备投资，设备投资占整个总体投资比例为70%左右；设备投资中，晶圆处理设备投资额最大，占整体设备投资比例超过80%。根据SEMI预计，2018年晶圆处理设备投资金额占整体设备投资比例达81%，根据中商产业研究院，晶圆处理设备中***、刻蚀机和薄膜沉积设备投资金额占比最大，除了***，刻蚀设备价值量最大，占晶圆设备投资的20%左右。
我们预计2018年全球刻蚀设备市场规模在100亿美元左右。根据中商产业研究院，在晶圆处理设备中，刻蚀设备价值量仅次于***，占晶圆设备价值比重在20%左右。根据SEMI大半导体产业网援引SEMI数据，预计2018年晶圆处理设备市场空间为502亿美元。我们预计2018年全球刻蚀设备销售额在100亿美元左右。
除2008/2009年刻蚀设备销售额随着全球经济形势出现较大幅度衰退之外，2006年至今，刻蚀设备市场规模一直在60亿美元上下波动。根据SEMI大半导体产业网援引SEMI数据，全球半导体设备销售额将在2018年创纪录，2019年重整，2020年再创新高。
中国半导体投资主力正在改变，中国公司对半导体工厂投资逐渐超越外国公司。从投资方角度看，2017年前，海外国际性公司，如三星、SK海力士、英特尔是国内晶圆工厂建设主力，半导体设备消费也领先于国内其他公司；2017年后，中国公司投资快速增长，根据SEMI预计，2019和2020年中国公司对国内晶圆工厂的投资将超越外国公司。
中国区域内，中国厂商半导体前端设备消费将接近外国厂商。由于中国公司对半导体制造的投资规模逐渐接近外国公司，中国公司的半导体设备消费也逐渐接近外国公司。2018年，中国公司半导体前端设备消费将达到58亿美元，外国公司将达到67亿美元，这也将是两个数值最接近的一年。
2.2下游产业快速发展，新制程半导体设备需求或集中释放
2.2.1下游产业快速发展，半导体产业加速更新迭代
2017年，通信是集成电路的最大应用终端。2017年全球电子系统市场规模预计达到1.49兆美元，以通信（含智能手机）（31.8%）、PC/平板（26.1%）、工业/医疗（14.5%）、消费电子（11.9%）、汽车电子（9.1%）、政府/军用（6.50%）为主，其中通信行业是最大的应用终端。
半导体市场主要增长动力在于智能手机、汽车电子、工业物联网等领域。云计算、工业物联网、大数据、5G等新业态引发了半导体产业的变革，半导体市场主要增长动力在于汽车电子、工业物联网、智能手机等领域。智能手机市场增速放缓，而物联网、汽车电子等新兴终端应用逐步放量。根据ICInsights的数据，2016-2021年汽车电子、工业/医疗、通信电子销售额的增长率分别为5.4%、4.6%、4.2%。
AI和5G是半导体产业的新动能。根据贤集网援引中国电子报，AI和5G已经成为半导体产业的新动能。因为有AI和5G核心技术的发展，驱动新的智能应用，带动集成电路的需求及增长，所以未来半导体产业仍会持续成长。
半导体产业加速更新迭代，带来新的设备需求。根据SUMCO预测，近年来全球半导体先进制程处于加速发展期，每两年半出现新的先进制程。同时，先进制程的半导体芯片应用推广速度呈加速态势，这也意味着下游终端对于电子芯片精密化的要求在不断提升。我们认为，符合新制程要求的半导体设备需求或将释放。
从14nm到5nm器件加工，刻蚀步骤会增加近乎三倍，对设备提出更高要求。14nm工艺节点等离子刻蚀机刻蚀步骤为65步，而在5nm节点下，刻蚀步骤数达到了150步。我们认为对于刻蚀设备而言，随着工艺节点的不断缩小，一是需要更精密的加工精度来匹配先进制程，二是需要更高的刻蚀速度来完成更多的步骤要求。因此先进制程对刻蚀设备的要求显著提高。
2.2.2受益本土半导体产能投资扩张，设备端需求正旺
工程建设投资高峰到来，中国半导体设备市场规模扩大。根据各公司官网数据，我们统计出目前在建及计划在建的生产线。未来中国半导体市场投资规模为4011亿人民币，按照设备投资占总投资的70%计算，未来半导体设备需求空间为2808亿人民币。按照晶圆处理设备投资占总设备投资的80%，刻蚀设备投资占晶圆处理设备投资的20%进行核算，未来中国在建或计划建设的半导体工厂刻蚀设备投资额度大约为449亿元。
根据《2018年上海集成电路产业发展研究报告》，2017年，全球半导体设备市场高涨的原因在于全球芯片需求旺盛，存储器价位飙升及激烈竞争推动晶圆厂设备投资额达到高位。许多厂商用于新的晶圆厂建设和购臵设备的投资都超过了历史纪录。2018年，英特尔、美光、东芝（包括西部数据）及格罗方德都增加了对晶圆厂的投资。韩国的三星更是掀起了新一波投资浪潮，2017年其设备投资从原计划的80亿美元增加到180亿美元，同比增长128%。SK海力士的设备支出也增加了70%，达到55亿美元，也创历史新高。
2.3国际巨头紧跟半导体产业趋势，刻蚀设备不断进化
刻蚀设备集中度高，拉姆研究占据半壁江山。根据搜狐网援引立木信息咨询，国外刻蚀机设备厂商主要有应用材料（AppliedMaterials）、科林研发（KLA-Tencor）、东京电子（TEL）、日立国际（Hitach）、牛津仪器，且均已经可以实现7nm制程。随着器件互连层数增多，介质刻蚀设备使用量有望进一步增大。在这样的趋势下，刻蚀机厂商拉姆研究（LamResearch）利用其较低的设备成本和简单的设计，逐渐在65nm、45nm设备市场超过TEL等企业，占据了大半个市场，成为行业龙头。根据中微半导体招股说明书（申报稿），拉姆研究、东京电子和应用材料三家市场占比超过90%。
拉姆研究提供各种家族系列产品，涉及多种刻蚀领域，如金属刻蚀、半导体刻蚀、介电刻蚀等。应用材料提供CENTRIS系列、CENTURA系列、PRODUCER系列刻蚀产品，CENTRIS系列有着独特的反应腔技术，精度更高，效率更高；CENTURA系列下有多种类别产品，功能更有针对性，而PRODUCER系列具有高选择比。
2.3.1国际巨头紧跟半导体产业转移趋势，调整产业布局
以拉姆研究和应用材料为代表的国外半导体设备公司紧跟产业转移趋势，调整产业布局。自半导体产业在美国诞生以来，全球半导体产业总共发生过三次大规模转移：第一次是上世纪八十年代，由美国本土向日本转移；第二次是从九十年代开始向韩国和中国***转移；第三次是半导体产业近年来向中国大陆转移。三次转移中，拉姆研究和应用材料都及时调整了全球战略布局，充分利用了产能转移带来的机遇。
在1979年应用材料就在日本设立了子公司AppliedMaterialsJapan。在1983年，应用材料在日本的营业收入就几乎达到了其全球总收入的三分之一。应用材料于1985年在韩国设立办事处，1989年在中国***设立办事处。中国***营收在2004年超过北美，成为应用材料营业额全球最高的地区。
拉姆研究1980年成立，1989年便在韩国开设了第一间办公室，1990年拉姆研究在中国设立办事结构，根据拉姆研究2018年年报披露，中日韩三地营收占其营收总比例的80%。我们认为，紧跟产业转移趋势，是海外半导体设备公司长盛不衰的重要原因。
2.3.2国际巨头紧跟半导体制程变化，刻蚀设备与半导体工艺同步成长
通过对拉姆研究产品端的分析，我们发现拉姆研究不断开发新产品以适应半导体行业对新设备的不断需求。在刻蚀领域不断推陈出新，平均每五年就有新的刻蚀设备出现。拉姆研究刻蚀设备家族已经囊括了金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀三大系列产品的近20种型号的刻蚀设备，以其产品的灵活性和低成本牢牢占据刻蚀设备全球龙头的地位。
上世纪80年代，应用材料将核心业务转移至半导体设备之后，便乘着80年代半导体产业蓬勃发展的东风，一跃成为业界龙头。在半导体工艺制程还停留在500nm的90年代，应用材料的金属刻蚀设备便在市场站稳了脚跟。此后，应用材料的刻蚀设备便与工艺技术同步成长。在半导体制程从500nm发展到350nm的过程中，应用材料公司的金属刻蚀设备也经历了PE8330、P5000-MarkⅡ/MXP到CenturaDPS的三代更迭。
2016年，应用材料公司继推出CENTRIS?ADVANTEDGE?MESA?刻蚀系统和CENTRIS?SYM3?系统后，在刻蚀技术方面取得了全新的突破，推出业内首款极致选择性刻蚀工具PRODUCER?SELECTRA?ETCH系统，通过引入全新的材料工程能力，助力3D逻辑芯片和存储芯片的尺寸持续缩小。
2.4国内设备具备发展潜力与实力，刻蚀机国产化进程正在加快
2.4.1国产设备具备发展潜力与实力，国产刻蚀设备已开始切入部分生产线
中国国产设备具备发展潜力与实力，除了美国、日本以外，中国已经逐渐成为世界第三大半导体设备供应商，目前中国已经有34家装备供应厂家，主要集中在北京、上海与沈阳等地。根据中微半导体创始人尹志尧预计，未来在刻蚀机领域国产率将达50%；MOCVD领域未来将达70%国产率。
国产刻蚀设备正在加速进入半导体生产线。1）根据剑鱼招标网和中国招标投标公共服务平台，2018年6月和8月，北方华创两台等离子体刻蚀设备分别中标上海华力集成、株洲中车时代电气生产线；2）2018年10月，北京创世威纳一台离子束刻蚀机中标北方特种能源集团；3）2018年8月，中微半导体一台等离子体刻蚀设备中标上海华力集成；4）2018年12月，盛吉盛一台非金属干法刻蚀设备中标中芯集成；5）2019年（截至2019年3月16日），已有北方华创、中微半导体的3台刻蚀设备中标华虹半导体生产线，国产刻蚀设备正在加速进入半导体生产线。
国产核心设备中，刻蚀机国产化率最高，比率逐年上升。晶圆加工的核心设备有薄膜沉积设备、***、刻蚀机三类。其中，刻蚀机国产化率最高，上升速度最快。根据SEMI预计，到2020年，国内刻蚀机国产率将达到20%。
2.4.2本土刻蚀设备厂商有望逐步突破国际垄断
北方华创有望在刻蚀机领域突破国际垄断。北方华创在2016年突破14nm生产技术，当时与国际水平只差两三年。而根据其2018年中报，北方华创12英寸90-28纳米集成电路工艺设备已实现了产业化，12英寸14纳米集成电路工艺设备也进入了工艺验证阶段。
3.海内外重点公司梳理
3.1应用材料：研发不遗余力，并购带来新技术
应用材料是全球最大的半导体设备厂商。作为一家老牌的美国半导体设备商，应用材料（AMAT）是全球最大的半导体设备公司，产品横跨CVD、PVD、刻蚀、CMP、RTP等除***外的几乎所有半导体设备。在全球晶圆处理设备供应商中排名第一。根据中国工控网数据，应用材料在PVD领域占据了近85％的市场份额，在CVD领域占据占30％的市场份额。2018财年，应用材料半导体业务收入占比为63%。
全球半导体设备龙头，2018年营收173亿美元。从营业收入来看，应用材料在1972年上市时，全年营业收入为630万美元。2018财年应用材料营业收入达到了173亿美元。46年间，应用材料营收扩大了2746倍，年均复合增长率接近19%。
从净利润的角度来看，1990年应用材料净利润为3400万美元，2018年净利润为33亿美元。从1990财年到2018财年，净利润扩大了97.4倍，年均复合增长率为18%。
多个主要设备处于全球龙头，技术水平领先全球。应用材料作为全球最大的半导体设备供应商，在晶圆制造设备领域具有巨大的优势。2015年，Gartner统计了8类主要晶圆制造设备的行业领导者情况，在晶圆制造设备中，应用材料有6类设备处于全球领先的位置。
分析应用材料的成长之路，我们发现其可鉴之处在于：
1）研发不遗余力，研发费用占总营收比例持续高位。
研发支出占营收比值常年在15%左右。1990年应用材料的研发投入为0.97亿美元，到2018财年，研发投入已经达到了20亿美元。2017年泰瑞达设备营收16.63亿美元，位列全球第七大半导体设备公司，而同期应用材料研发费用已经超过泰瑞达设备营收。从20世纪90年代起，应用材料公司研发支出占营业收入的比重始终保持在15%左右。可见，应用材料公司一直把研发新技术和新产品放在一个非常重要的位置。
技术工艺先进，研发成果显现。在刻蚀领域，应用材料于2016年推出了业内首款极致选择性蚀刻工具AppliedProducer?Selectra?系统，通过引入全新的材料工程能力，实现了原子级的蚀刻精准性，推动了摩尔定律发展，使得3D逻辑芯片和存储芯片的尺寸持续缩小。
2）应用材料紧跟市场的发展和需求,并购带来新技术。
1997年，为了进入集成电路生产过程监测和控制设备市场，应用材料先后分别以1.75亿美元和1.1亿美元收购两家以色列公司OpalTechnologies和OrbotInstruments；1998年，应用材料为完善自己的生产线收购了Consilium公司；2000年，为了进入光罩生产市场和薄膜晶体管阵列测试领域，以换股并购的方式、发行约2900万股收购了EtecSystems公司；2001年，应用材料又以2100万美元的价格收购了以色列公司Oramir半导体设备有限公司，该公司的半导体晶片激光清洗技术是对应用材料已有的晶片检测控制系统的一个补充；2009年，应用材料公司耗资约3.64亿美元收购SemitoolInc.(Kalispell,Mont.)，加快了晶圆级封装（WLP）和存储器产业向铜互连工艺的转变，增强了公司在两大快速增长市场的地位；2011年5月，应用材料公司以50亿美元的价格收购了半导体制造商VarianSemiconductorEquipmentAssociates，这项收购交易不仅让应用材料重新回到电离子移植设备市场，还让应用材料获得了生产太阳能电池板和发光二极管的技术。
3）同高校和晶圆厂开展广泛合作，提升研发实力
为了将自己的产业经验和高校的科研力量结合，应用材料与世界范围内的众多高校或科研机构都有着合作关系。2012年，应用材料与新加坡科技研究局（A*STAR）研究机构微电子研究院（IME）联合投资1亿美元在新加坡设立先进封装卓越中心。该中心拥有14000英尺的10级无尘室，配有一条完整的12寸制造系统生产线，支持3D芯片封装技术的研发。在2014年，应用材料又新增投资1.3亿美元扩大研发合作范围，专注先进散出型晶圆级封装技术。2015年，应用材料再次和新加坡科技研究局（A*STAR）合作，双方联合投资1.5亿美元，在新加坡设立新的研发实验室，致力于发展先进半导体技术。
与此同时，应用材料还与很多高校有合作关系。如与亚利桑那州立大学的柔性显示器研究中心共同开发用于软性显示器的薄膜晶体管技术（TFT）；与浙江大学、南开大学合作进行的光伏技术研究等。
此外，应用材料便与晶圆制造商有着许多合作。由于半导体设备的研发离不开晶圆厂工艺技术节点的演进，而工艺节点的演进往往由晶圆厂主导，因此，产业链下游的晶圆制造商往往很乐意与半导体设备供应商合作进行研发，而设备供应商也能利用到晶圆制造商的资金及工艺优势。
比如，2001年，台积电从应用材料采购黑钻石CVD低介电质薄膜，用以生产公司当时最新的高性能0.13微米铜芯片，为了将技术节点向前推进，应用材料与台积电展开合作，共同研究使用黑钻石方案制造0.1微米级的晶体管。
2003年，以解决业界最为棘手的纳米级问题为宗旨，应用材料与台积电、ARM等公司共同成立了硅设计链产业协作组织。这一组织在2005年利用经流片验证的低功耗90纳米芯片设计技术，使芯片的总功耗降低了40%。
应用材料与英特尔也有着合作，如2001年时，英特尔从应用材料采购FAB300MES软件以后，就与应用材料签订了一份多年协议。双方合作对FAB300MES软件进行升级和完善，使其能够用于英特尔将来300mm晶圆的生产。
4）围绕设备的配套服务提高用户粘性与营收稳定性
―全球应用服务‖主要为晶圆厂的性能和效率的提高提供全套的优化服务方案，其中包括备件、升级、服务、早期设备的翻新，以及半导体工厂软件自动化部署等。2018年，“全球应用服务”为应用材料带来26%的营业收入，过去几年中在公司营收构成中也都能占据20%—30%的比例，是应用材料除了“半导体系统”部门外营收最大的部门。
另一方面，全球应用服务部门也是应用材料营收最稳定的部门。公司的半导体系统部门以及显示部门虽然常常能带来大量的收入，但这部分收入受客户预算以及市场行情影响剧烈。而与之相对的是，只要晶圆厂持续运行，就需要全球应用服务部门持续提供配套服务，这一特性使得全球应用服务部门不易受市场行情影响，因此给应用材料带来的收入明显较其他部门更稳定。
风险提示。全球半导体行业景气度周期变化。
3.2拉姆研究：专注半导体设备，紧跟时代潮流
拉姆研究是全球最大的半导体刻蚀机厂商，产品除刻蚀机外还包括薄膜沉积设备和去除光阻设备。根据中微半导体招股说明书（申报稿），拉姆研究在刻蚀设备中占据55%的市场份额。随着集成电路中器件互连层数增多，刻蚀设备的使用量不断增大，泛林半导体由于其刻蚀设备品类齐全，从65纳米、45纳米设备市场起逐步超过应用材料和东京电子，成为行业龙头。
2018财年拉姆研究营收/净利润同比增长38%/40%。2018财年拉姆研究实现收入110.77亿美元，同比增长38%。1995-2018年，拉姆研究收入扩大了13倍，年复合增长率达到12%。2018财年拉姆研究实现净利润23.81亿美元，同比增长40%，净利润规模不断扩大。
北美、日本、韩国、中国***销售额贡献了拉姆研究大部分收入，中国大陆营收增长最快。拉姆研究的大部分收入由北美、日本、韩国和中国***贡献。2018财年，上述四个地区贡献了拉姆全年72%的收入；近年来，中国大陆的销售额奋起直追，2018财年拉姆研究在中国大陆地区的销售额占比为16%。
拉姆研究毛利率维持在40%左右。拉姆研究研发费用占收入比例保持在10%以上，2018年拉姆研究毛利率为47%。
拉姆研究紧跟半导体发展潮流，1981年，FCC批准手机用于商业开发，同年拉姆就开发出了第一台自动刻蚀机；1995年，拉姆半导体制程达到350nm，同年发布首款双频受限介质蚀刻产品，技术节点为350nm；1999年半导体制程达到180nm，第二年拉姆发布了2300?蚀刻平台并且推出了VECTOR?PECVD系统；2010年，半导体工艺节点达到32nm，同年拉姆推出用于晶圆级封装的SABRE3DECD系统。
3.3北方华创：国内集成电路高端工艺装备的龙头企业
公司由七星电子和北方微电子战略重组而成，是目前国内集成电路高端工艺装备的龙头企业。拥有半导体装备、真空装备、新能源锂电装备及精密元器件四个事业群，为半导体、新能源、新材料等领域提供全方位整体解决方案。
在两家公司合并之前，七星电子拥有清洗机、氧化炉、LPCVD（低气压化学气相沉积）、ALD（原子层沉积）和气体质量流量控制器（MFC）等多个半导体设备项目，是02专项的主要承担单位之一，作为国内电力电子芯片装备、光伏电池装备、平板显示装备的主要供应商，与国内外行业龙头客户形成了长期友好的合作关系；而北方微电子则深耕刻蚀设备（Etch）、物理气相沉积设备（PVD）和化学气相沉积设备（CVD）等领域，研发设备广泛应用于集成电路制造、先进封装、半导体照明（LED）、微机电系统（MEMS）等领域。
根据2018年业绩快报，公司2018年营业收入33.20亿元，同比增长49%；归母净利2.31亿元，同比增长84%。根据公司2017年年报，公司的主要产品半导体设备营收11.34亿元，占总营收比例过半。2018年前三季度，公司毛利率为40.25%，相比2017年回升3.66个百分点，净利率9.46%，相比2017年回升1.93个百分点。
公司研发投入强劲，打造核心竞争力。2012年-2017年研发占营收比重均在20%以上。2016年研发占比46.73%，2017年研发投入7.36亿元，占收入比重为33.11%。
公司在半导体设备领域不断突破。据北方华创2017年报披露，公司的14nm制程设备已交付至客户端进行验证，28nm及以上技术代制程设备已批量进入了国内主流集成电路生产线量产，部分产品更成为了国内龙头芯片厂商的量产线Baseline机台。而根据其2018年中报，北方华创12英寸90-28纳米集成电路工艺设备实现了产业化，12英寸14纳米集成电路工艺设备进入了工艺验证阶段。