半导体机器人行业前景如何

2月6日，国家工信部公布了最新的电子制造业数据，其中2024年我国集成电路(IC芯片)产量达到4514亿块，同比增长22.2%。据半导体咨询公司TechInsights数据，2018年中国芯片自给率仅5%，到2023年芯片自给率已经提升至25%。在中国芯片产量大增的背后，也少不了国产半导体机器人的身影。

自2017年中美贸易战以来，国际地缘政治冲突加剧，技术和设备出口限制增加，过去许多依赖外资半导体设备的厂商，都开始寻求国产化替代方案，越来越多半导体制造企业对晶圆传输设备EFEM、Sorter、晶圆搬运机器人等产品的国产化需求迫切。 在工业机器人行业日渐内卷，各大厂商探索细分应用市场的新周期下，半导体机器人会是个好生意吗?

进口近万台，国产份额不足10%

半导体机器人可以在晶圆转移过程最大程度减少人类与敏感材料的接触，在芯片加工过程提高出品的一致性，进而提高芯片产量和产品良率。

目前半导体机器人产品主要有两类，一类是以水平移动为主的晶圆搬运机械手(SCARA机器人、R-θ型机器人)，一类是搭载机械臂与AGV组合的复合机器人，主要用于搬送、运输以及定位半导体晶圆，适用于半导体制造前端及后端工序，在磨削、抛光、刻蚀、扩散、沉积、显影、离子注入、装配、包装和测试等环节中均有应用。

从市场参与者来看，半导体机器人外资品牌众多，QYResearch数据显示，包括布鲁克斯(Brooks)、乐孜芯创(Rorze)、川崎机器人、安川电机、达谊恒(DAIHEN)、捷益尔(JEL)、三协(Nidec Sankyo)等在内的美日欧韩外资企业垄断了全球约九成市场，国产机器人所占份额不足10%。

目前实现规模化量产的国产企业较少，沈阳新松机器人、台湾上银科技、台湾三和技研占有一定市场份额，近年也涌现了一批新进入者，如京仪装备、新时达众为兴、大族富创、果纳半导体、翼菲机器人、昀智科技等企业正积极布局半导体机器人。

在先进制程领域(28nm以下)，半导体设备和晶圆机器人对精度要求高，价格昂贵，外资市场占有率较高;而在成熟制程领域(28nm以上)国产厂商和外资厂商正展开激烈竞争。据美国半导体行业协会数据显示，中国的成熟制程芯片产能在全球占比达到33%，复合年增长率为12.1%，国产工业机器人在成熟制程芯片自动化生产中存在巨大的增量应用空间。

据中国海关总署数据统计，我国芯片工厂专用自动搬运机器人进口量从2019年的3436台，增加到2024年的9972台，年复合增长率达23.7%。

尽管2024年进口半导体机器人数量同比下滑了4个百分点，但体量规模仍保持在1万台左右，进口金额达到32亿元人民币，半导体行业对晶圆搬运机器人的需求仍然旺盛。

如果仅从市场空间来看，半导体芯片产量及行业规模“蒸蒸日上”，半导体机器人需求旺盛，每3台进口工业机器人中就有1台是半导体机器人，国产品牌市场覆盖率极低，半导体机器人似乎是一门“好生意”，但高工机器人在调研中发现，半导体机器人行业的难度挑战和其展现出的“蛋糕”诱惑不相上下。

首先在技术上，晶圆厂的生产车间对洁净等级要求高，空间布局复杂，可部署空间有限，加上生产工序繁复，订单需求柔性，难以形成快速有效的流水线生产。

晶圆搬运机器人需要在狭小的空间中完成对晶圆的精准定位和运输，并集成到半导体制造系统中，通常采用紧凑的模块化设计，其传感器、视觉系统和驱动电机必须非常精确，精确到亚毫米级，要兼顾移动速度、工作精度、运行稳定性。

其次在需求端，国内每年新建大型晶圆厂数量有限，大多通过半导体设备商“打包式”间接采购机器人，对半导体设备和机械手的采购量也较为固定，整体市场体量有限。一位业内人士告诉高工机器人，按照国内新增晶圆厂的发展规模，理想情况下每年半导体机器人新增的出货量也就在2万台以内，很难和新能源、汽车、3C电子等行业的机器人出货体量相比。

在价格层面，国外半导体机器人行业伴随着半导体产业逐步发展，积累了30年以上的成熟应用，产品和技术经过多次迭代。凭借技术优势，许多外资品牌一旦降价竞争，其出货价格甚至会低于国产厂商的成本价。

根据海关总署公布的进口数据，晶圆搬运机器人的进口平均单价已从2020年8.8万美元/台下降到2024年4.5万美元/台，4年内降幅高达48%，市场的价格战已经打响。

打破垄断的挑战虽然艰巨，但随着海外国家对半导体贸易的限制与制裁，国产化替代的潮流不可阻挡，从半导体的材料、零部件、制造设备、机器人等硬件，到编程算法、人工智能、机器视觉系统、底层操作系统等软件层面，国产厂商都有大量机会。

国产厂商起步爬坡，发挥本土化差异化优势

当前国产半导体机器人厂商大多在起步阶段，产品多用于工厂实验、测试阶段，只有少部分实现批量化生产，能在国内市场占有一席之地。而传统工业机器人本体厂商还较少涉及，新进入者大多是半导体行业设备厂商，或者是原本就有半导体基因的初创团队在研发。

新松机器人是国内最早研发晶圆搬运机器人的本土企业之一，2009年因承担国家“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”项目(“02专项“)进入半导体机器人领域，目前开发了Archer、PHOENIX、SM、SRB系列真空机械手、Blade系列大气机械手等10余种半导体机器人，其新一代Centaur真空机械手的重复定位精度误差小于0.02mm。

据上市公司报告披露，2024年上半年，新松机器人的半导体装备业务实现了3.20亿元的营收，5355万的利润，营收同比大幅增长246.26%。在去年5月份，新松机器人联合8家国资一起为“新松半导体”注入了4亿元投资，展示了其对半导体设备及机器人业务的看好，新松机器人表示，将进一步优化设计结构，提高真空机械手的搬运节拍速度和传输精度。

京仪装备此前主要做半导体温控设备，在2018年首次推出晶圆搬运机器人，目前直线型、回转型晶圆搬运机器人有5个系列。据其财报披露，京仪装备已与长江存储、中芯国际、华虹集团等合作交付，主要用于90nm到28nm逻辑芯片的晶圆下线、传片、翻片、倒片、出厂。在2024年上半年，其晶圆传片设备收入为855万元。

新时达众为兴在2020年首次完成了晶圆搬运机器人的开发，目前已经推出了11个型号的晶圆搬运机器人，包括单臂、双臂、立式炉专用、片盒搬运等系列，其产品最优重复定位精度达±0.05mm，可以应用在打磨、抛光、扩散、退火、涂胶显影、光刻、薄膜沉积等工艺和设备中，目前已经应用在生产模拟芯片、功率芯片、传感器芯片的晶圆厂中。

此外值得一提的是，国产厂商在移动机器人+协作机器人的晶圆搬运方案上也有诸多创新。过去晶圆厂主要采用AMHS天车方案进行移动运输，近年来复合机器人形态的晶圆搬运机器人也开始在晶圆应用。

2021年半导体巨头英飞凌在23000平米的无尘工厂应用了17辆库卡移动晶圆机器人;上海大族富创得在2019年开发出人形手臂AGV机器人方案，用于替代天车运输系统，并在去年建厂用于研发智能真空传输系统与晶圆抓取智能机械手。

其他如优艾智合、斯坦德机器人、迦智科技、仙工智能、节卡机器人等企业均有自主开发或与合作伙伴一起开发AMR/复合机器人用于晶圆盒/晶圆片的搬运。

一手抓创新，一手搞差异化。在国产厂商如何差异化竞争上，一位从业者告诉高工机器人，首先在技术应用上，国产品牌要基本实现机器人功能的平替，再通过量产和成本控制，发挥价格与服务优势。

目前外资品牌在国内大多只提供标准化机器人产品，国产厂商可以通过本地化优势，为晶圆厂、设备厂提供生产线的机器人定制化服务。

现阶段，因为301调查、实体清单等制裁原因，许多知名晶圆厂、设备厂带头使用国产品牌，降低了半导体机器人的入场门槛，长远来看，在叩响半导体机器人的应用市场大门之后，还有更为广阔的空间等待中国机器人企业去挖掘。