2月6日，國家工信部公布了最新的電子制造業數據，其中2024年我國集成電路（IC芯片）產量達到4514億塊，同比增長22.2%。據半導體咨詢公司TechInsights數據，2018年中國芯片自給率僅5%，到2023年芯片自給率已經提升至25%。在中國芯片產量大增的背后，也少不了國產半導體機器人的身影。

　　自2017年中美貿易戰以來，國際地緣政治沖突加劇，技術和設備出口限制增加，

　　過去許多依賴外資半導體設備的廠商，都開始尋求國產化替代方案，越來越多半導體制造企業對晶圓傳輸設備EFEM、Sorter、晶圓搬運機器人等產品的國產化需求迫切。

　　在工業機器人行業日漸內卷，各大廠商探索細分應用市場的新周期下，半導體機器人會是個好生意嗎？

　　半導體機器人可以在晶圓轉移過程最大程度減少人類與敏感材料的接觸，在芯片加工過程提高出品的一致性，進而提高芯片產量和產品良率。

　　目前半導體機器人產品主要有兩類，一類是以水平移動為主的晶圓搬運機械手（SCARA機器人、R-θ型機器人），一類是搭載機械臂與AGV組合的復合機器人，主要用于搬送、運輸以及定位半導體晶圓，適用于半導體制造前端及后端工序，在磨削、拋光、刻蝕、擴散、沉積、顯影、離子注入、裝配、包裝和測試等環節中均有應用。

　　從市場參與者來看，半導體機器人外資品牌眾多，QYResearch數據顯示，包括布魯克斯（Brooks）、樂孜芯創（Rorze）、川崎機器人、安川電機、達誼恒(DAIHEN)、捷益爾（JEL）、三協（Nidec Sankyo）等在內的美日歐韓外資企業壟斷了全球約九成市場，國產機器人所占份額不足10%。

　　目前實現規模化量產的國產企業較少，沈陽新松機器人、臺灣上銀科技、臺灣三和技研占有一定市場份額，近年也涌現了一批新進入者，如京儀裝備、新時達眾為興、大族富創、果納半導體、翼菲機器人、昀智科技等企業正積極布局半導體機器人。

　　在先進制程領域（28nm以下），半導體設備和晶圓機器人對精度要求高，價格昂貴，外資市場占有率較高；而在成熟制程領域（28nm以上）國產廠商和外資廠商正展開激烈競爭。據美國半導體行業協會數據顯示，中國的成熟制程芯片產能在全球占比達到33%，復合年增長率為12.1%，國產工業機器人在成熟制程芯片自動化生產中存在巨大的增量應用空間。

　　據中國海關總署數據統計，我國芯片工廠專用自動搬運機器人進口量從2019年的3436臺，增加到2024年的9972臺，年復合增長率達23.7%。

　　盡管2024年進口半導體機器人數量同比下滑了4個百分點，但體量規模仍保持在1萬臺左右，進口金額達到32億元人民幣，半導體行業對晶圓搬運機器人的需求仍然旺盛。

　　如果僅從市場空間來看，半導體芯片產量及行業規模“蒸蒸日上”，半導體機器人需求旺盛，每3臺進口工業機器人中就有1臺是半導體機器人，國產品牌市場覆蓋率極低，半導體機器人似乎是一門“好生意”，但高工機器人在調研中發現，半導體機器人行業的難度挑戰和其展現出的“蛋糕”誘惑不相上下。

　　首先在技術上，晶圓廠的生產車間對潔凈等級要求高，空間布局復雜，可部署空間有限，加上生產工序繁復，訂單需求柔性，難以形成快速有效的流水線生產。

　　晶圓搬運機器人需要在狹小的空間中完成對晶圓的精準定位和運輸，并集成到半導體制造系統中，通常采用緊湊的模塊化設計，其傳感器、視覺系統和驅動電機必須非常精確，精確到亞毫米級，要兼顧移動速度、工作精度、運行穩定性。

　　其次在需求端，國內每年新建大型晶圓廠數量有限，大多通過半導體設備商“打包式”間接采購機器人，對半導體設備和機械手的采購量也較為固定，整體市場體量有限。一位業內人士告訴高工機器人，按照國內新增晶圓廠的發展規模，理想情況下每年半導體機器人新增的出貨量也就在2萬臺以內，很難和新能源、汽車、3C電子等行業的機器人出貨體量相比。

　　在價格層面，國外半導體機器人行業伴隨著半導體產業逐步發展，積累了30年以上的成熟應用，產品和技術經過多次迭代。憑借技術優勢，許多外資品牌一旦降價競爭，其出貨價格甚至會低于國產廠商的成本價。

　　根據海關總署公布的進口數據，晶圓搬運機器人的進口平均單價已從2020年8.8萬美元/臺下降到2024年4.5萬美元/臺，4年內降幅高達48%，市場的價格戰已經打響。

　　打破壟斷的挑戰雖然艱巨，但隨著海外國家對半導體貿易的限制與制裁，國產化替代的潮流不可阻擋，從半導體的材料、零部件、制造設備、機器人等硬件，到編程算法、人工智能、機器視覺系統、底層操作系統等軟件層面，國產廠商都有大量機會。

　　當前國產半導體機器人廠商大多在起步階段，產品多用于工廠實驗、測試階段，只有少部分實現批量化生產，能在國內市場占有一席之地。而傳統工業機器人本體廠商還較少涉及，新進入者大多是半導體行業設備廠商，或者是原本就有半導體基因的初創團隊在研發。

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　　新松機器人是國內最早研發晶圓搬運機器人的本土企業之一，2009年因承擔國家“極大規模集成電路制造裝備及成套工藝”項目（“02專項“）進入半導體機器人領域，目前開發了Archer、PHOENIX、SM、SRB系列真空機械手、Blade系列大氣機械手等10余種半導體機器人，其新一代Centaur真空機械手的重復定位精度誤差小于0.02mm。

　　據上市公司報告披露，2024年上半年，新松機器人的半導體裝備業務實現了3.20億元的營收，5355萬的利潤，營收同比大幅增長246.26%。在去年5月份，新松機器人聯合8家國資一起為“新松半導體”注入了4億元投資，展示了其對半導體設備及機器人業務的看好，新松機器人表示，將進一步優化設計結構，提高真空機械手的搬運節拍速度和傳輸精度。

　　京儀裝備此前主要做半導體溫控設備，在2018年首次推出晶圓搬運機器人，目前直線型、回轉型晶圓搬運機器人有5個系列。據其財報披露，京儀裝備已與長江存儲、中芯國際、華虹集團等合作交付，主要用于90nm到28nm邏輯芯片的晶圓下線、傳片、翻片、倒片、出廠。在2024年上半年，其晶圓傳片設備收入為855萬元。

　　新時達眾為興在2020年首次完成了晶圓搬運機器人的開發，目前已經推出了11個型號的晶圓搬運機器人，包括單臂、雙臂、立式爐專用、片盒搬運等系列，其產品最優重復定位精度達±0.05mm，可以應用在打磨、拋光、擴散、退火、涂膠顯影、光刻、薄膜沉積等工藝和設備中，目前已經應用在生產模擬芯片、功率芯片、傳感器芯片的晶圓廠中。

　　此外值得一提的是，國產廠商在移動機器人+協作機器人的晶圓搬運方案上也有諸多創新。過去晶圓廠主要采用AMHS天車方案進行移動運輸，近年來復合機器人形態的晶圓搬運機器人也開始在晶圓應用。

　　2021年半導體巨頭英飛凌在23000平米的無塵工廠應用了17輛庫卡移動晶圓機器人；上海大族富創得在2019年開發出人形手臂AGV機器人方案，用于替代天車運輸系統，并在去年建廠用于研發智能真空傳輸系統與晶圓抓取智能機械手。

　　其他如優艾智合、斯坦德機器人、迦智科技、仙工智能、節卡機器人等企業均有自主開發或與合作伙伴一起開發AMR/復合機器人用于晶圓盒/晶圓片的搬運。

　　一手抓創新，一手搞差異化。在國產廠商如何差異化競爭上，一位從業者告訴高工機器人，首先在技術應用上，國產品牌要基本實現機器人功能的平替，再通過量產和成本控制，發揮價格與服務優勢。

　　目前外資品牌在國內大多只提供標準化機器人產品，國產廠商可以通過本地化優勢，為晶圓廠、設備廠提供生產線的機器人定制化服務。

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　　現階段，因為301調查、實體清單等制裁原因，許多知名晶圓廠、設備廠帶頭使用國產品牌，降低了半導體機器人的入場門檻，長遠來看，在叩響半導體機器人的應用市場大門之后，還有更為廣闊的空間等待中國機器人企業去挖掘。