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半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)深度梳理

作者:本站編輯      2022-12-31 17:58:23     43

半導(dǎo)體設(shè)備是支撐電子行業(yè)發(fā)展的基石茶凳,也是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)市場(chǎng)空間最廣闊,戰(zhàn)略價(jià)值最重要的一環(huán)局该。從整體來看沃铣,中國大陸的半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)尘斧,同全球半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)一樣,享受著本土晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)暴彻,地方規(guī)劃重點(diǎn)扶持的政策福利派男。從國內(nèi)市場(chǎng)而言,供應(yīng)鏈結(jié)構(gòu)合理化和地緣政治的需求冬魏,帶來了國內(nèi)設(shè)備市場(chǎng)國產(chǎn)替代的動(dòng)能帮寻。因此,國產(chǎn)設(shè)備商享有晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)+國產(chǎn)化提速的雙重增速赠摇。

根據(jù)SEMI2022年7月中旬發(fā)布的報(bào)告預(yù)測(cè)固逗,半導(dǎo)體制造設(shè)備全球總銷售額預(yù)計(jì)將在2022年再次突破記錄達(dá)到1175億美元,比2021的1025億美元增長14.7%藕帜,并預(yù)計(jì)在2023年增至1208億美元烫罩。全球半導(dǎo)體設(shè)備作為一個(gè)具有顯著的周期性特點(diǎn)的行業(yè),將實(shí)現(xiàn)罕見的連續(xù)四年的快速增長洽故。本輪的半導(dǎo)體設(shè)備周期在全球范圍內(nèi)延續(xù)的時(shí)長超出預(yù)期贝攒。

下面我們就從半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈出發(fā),從半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀收津、驅(qū)動(dòng)因素等方向進(jìn)行分析饿这,探尋其各個(gè)細(xì)分子行業(yè)在產(chǎn)業(yè)鏈中的占比及市場(chǎng)空間、相關(guān)公司等撞秋,力圖把握半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)未來發(fā)展空間與方向。

半導(dǎo)體設(shè)備分類嚣鄙、發(fā)展現(xiàn)狀及驅(qū)動(dòng)因素

1.分類

以產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用環(huán)節(jié)來劃分吻贿,半導(dǎo)體設(shè)備可分為前道工藝設(shè)備(晶圓制造)和后道工藝設(shè)備(封裝測(cè)試)兩個(gè)大類。其中后道工藝設(shè)備還可以細(xì)分為封裝設(shè)備和測(cè)試設(shè)備幔时。設(shè)備中的前道設(shè)備占據(jù)了整個(gè)市場(chǎng)的80%-85%萎丘,其中光刻機(jī),刻蝕機(jī)和薄膜設(shè)備是價(jià)值量最大的三大環(huán)節(jié)茉油,各自所占的市場(chǎng)規(guī)模均達(dá)到了前道設(shè)備總量的20%以上另款。因此,全球半導(dǎo)體設(shè)備前十名廠商之中桨农,有多家是平臺(tái)型企業(yè)询嘹,橫跨多個(gè)半導(dǎo)體工藝環(huán)節(jié)。

2.發(fā)展現(xiàn)狀

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈龐大復(fù)雜的特性捍刑,使得很難有某一家公司能夠在所有設(shè)備領(lǐng)域做到全覆蓋呜谓。來自全球各個(gè)國家的企業(yè)共享整個(gè)市場(chǎng)。

從2021年的全球競(jìng)爭(zhēng)格局來看,第一梯隊(duì)top5的收入規(guī)模均在百億規(guī)模左右或以上洼荡,排名前top10的公司營收體量也要在20億美元以上椎吼。對(duì)比國內(nèi)設(shè)備龍頭北方華創(chuàng)2021年電子裝備業(yè)務(wù)(包含集成電路業(yè)務(wù)和泛半導(dǎo)體業(yè)務(wù))約為79.5億元人民幣的營收,我國半導(dǎo)體裝備行業(yè)的營收規(guī)模距行業(yè)頭部廠商仍存在較大差距下质,替代空間巨大姓建。

按照2021財(cái)年半導(dǎo)體業(yè)務(wù)收入排名,全球前五大半導(dǎo)體設(shè)備廠商分別為應(yīng)用材料242億美元營收缤苫,ASML約211億美元營收引瀑,東京電子171億美元營收,泛林半導(dǎo)體165億美元應(yīng)收榨馁,柯磊82億美元營收憨栽。分地區(qū)來看,排名前十的廠商中有五家日本公司翼虫,四家美國公司屑柔,以及一家荷蘭公司。

2021年全球營收排名前五的設(shè)備廠商均屬于前道設(shè)備的應(yīng)用廠商珍剑,與前道設(shè)備占據(jù)80%以上的設(shè)備市場(chǎng)相匹配掸宛。同時(shí),前五大廠商中有三家是平臺(tái)型(應(yīng)用材料招拙,泛林半導(dǎo)體唧瘾,東京電子),橫跨刻蝕别凤,薄膜禀丁,清洗,離子注入等多個(gè)領(lǐng)域乃描,對(duì)比來看跨基,國內(nèi)許多公司也在橫向拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域以不斷突破天花板,向平臺(tái)型轉(zhuǎn)型。比如斯凑,中微公司從刻蝕及化合物半導(dǎo)體外延設(shè)備延展到集成電路薄膜設(shè)備肾俯;萬業(yè)企業(yè)從離子注入設(shè)備延展到其嘉芯半導(dǎo)體子公司,覆蓋除光刻機(jī)之外的幾乎全部前道大類蛀颓;盛美上海從清洗乡纸,電鍍等業(yè)務(wù)逐步覆蓋,爐管艘尊,沉積及其他前道品類坪秒。

3.驅(qū)動(dòng)因素

先進(jìn)制程發(fā)展、工藝流程改進(jìn)影晋,半導(dǎo)體設(shè)備迎來新需求在膏。

(1)新能源,AIot推進(jìn)成熟制程設(shè)備發(fā)展加速

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)波動(dòng)性成長,產(chǎn)業(yè)鏈最下游電子應(yīng)用終端發(fā)生新變化檬寂,產(chǎn)生新需求终抽。半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)呈現(xiàn)波動(dòng)性上漲的趨勢(shì)。近二十年間半導(dǎo)體設(shè)備的周期性正在減弱桶至,行業(yè)成長趨勢(shì)加強(qiáng)昼伴。得益于各類電子終端的芯片需求,智能化镣屹,網(wǎng)聯(lián)化圃郊,AIOT的發(fā)展,行業(yè)規(guī)模連續(xù)四年出現(xiàn)大幅度的正增長女蜈。2022年仍將維持較高增速持舆,這在半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展歷史上極為罕見。

先進(jìn)制程(5nm以下先進(jìn)制程)的擴(kuò)產(chǎn)和研發(fā)投入變得十分巨大伪窖,同時(shí)成熟制程的芯片需求量大大提升逸寓。根據(jù)ASML的財(cái)報(bào)顯示,Arf光刻機(jī)單價(jià)在6000萬歐元左右覆山,EUV光刻機(jī)單價(jià)在1.5億歐元左右竹伸,而最新一代預(yù)告的3nm/2nm世代光刻機(jī)預(yù)計(jì)的單價(jià)將在3億歐元以上,先進(jìn)制成的研發(fā)和突破成本以指數(shù)曲線的形式上升福互。在先進(jìn)制程未來2nm刹由,1nm的發(fā)展方向愈發(fā)接近物理極限的同時(shí),成熟制程經(jīng)濟(jì)效益在不斷提高鹉鉴,車規(guī)MCU,超級(jí)結(jié)MOS妨菩,光伏IGBT等成熟制程芯片大量缺貨,交付期延長胃争,使得行業(yè)重新審視成熟制程產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益伯梧,臺(tái)積電也在2022年提出在未來三年將成熟制程擴(kuò)產(chǎn)50%。我國半導(dǎo)體設(shè)備廠商精準(zhǔn)卡位12英寸成熟制程所對(duì)應(yīng)設(shè)備所讶,覆蓋28nm/14nm以上節(jié)點(diǎn)成熟制程領(lǐng)域并不斷完善。

(2)從襯底到芯片:工藝流程決定設(shè)備使用需求量變化

芯片產(chǎn)線的精細(xì)化纳傍,自動(dòng)化程度高妄温,芯片/設(shè)備對(duì)于環(huán)境的要求高。

半導(dǎo)體設(shè)備處于產(chǎn)業(yè)鏈最上游環(huán)節(jié)拧亡,中游的芯片代工晶圓廠采購芯片加工設(shè)備瓷莽,將制備好的晶圓襯底進(jìn)行多個(gè)步驟數(shù)百道上千道工藝的加工,配合相關(guān)設(shè)備谤碳,通過氧化沉積溃卡,光刻,刻蝕,沉積瘸羡,離子注入漩仙,退火,電鍍犹赖,研磨等步驟完成前道加工队他,再交由封測(cè)廠進(jìn)行封裝測(cè)試,出產(chǎn)芯片成品峻村。

芯片的制造在極其微觀的層面麸折,90nm的晶體管大小與流行感冒病毒大小類似。在制程以納米級(jí)別來計(jì)量的芯片領(lǐng)域粘昨,生產(chǎn)加工流程在自動(dòng)化高精密的產(chǎn)線上進(jìn)行垢啼,對(duì)設(shè)備技術(shù)的要求極高。無論是設(shè)備的制造產(chǎn)線张肾,還是晶圓廠的生產(chǎn)產(chǎn)線芭析,所有芯片的生產(chǎn)加工均在無塵室中完成氢惋。任何外部的灰塵都會(huì)損壞晶圓亏狰,影響良率,因此對(duì)于環(huán)境和溫度的控制也有一定的要求合杜。在代工廠中涝沈,晶圓襯底在自動(dòng)化產(chǎn)線上在各個(gè)設(shè)備間傳送生產(chǎn)珍媚,歷經(jīng)全部工藝流程大致所需2-3個(gè)月的時(shí)間,這其中不包括后道封裝所需要的時(shí)間侍醇。通常來說尼布,晶圓廠中的設(shè)備90%的時(shí)間都在運(yùn)行,剩余時(shí)間用于調(diào)整和維護(hù)子历。

前道工藝步驟繁雜朦舟,工序繁多,是芯片出產(chǎn)過程中技術(shù)難度較大稻便,資金投入最多的環(huán)節(jié)投湿。在芯片代工廠中的芯片的工藝制備流程如下:氧化、勻膠趁宠、曝光不从、顯影、刻蝕犁跪、沉積椿息、研磨、離子注入坷衍、退火寝优。離子注入完成之后条舔,繼續(xù)沉積二氧化硅層,然后重復(fù)涂膠乏矾,光刻孟抗,顯影,刻蝕等步驟進(jìn)入另一個(gè)循環(huán)妻熊,用以挖出連接金屬層(導(dǎo)電層)的通孔夸浅,從而使互通互聯(lián)得以是現(xiàn)在晶圓中。實(shí)現(xiàn)這一功能的是使用物理氣相沉積的方式沉積金屬層扔役。上述步驟在晶圓的生產(chǎn)制造中將重復(fù)數(shù)次帆喇,直到一個(gè)完成的集成電路被制作完成。最后亿胸,將制備好的晶圓進(jìn)行減薄馁雏,切片,封裝国产,檢測(cè)托俯。完成后到的工藝流程,至此拼固,一顆完整的芯片制作完成雹纤。

半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂砑跋嚓P(guān)公司

半導(dǎo)體設(shè)備主要由七大設(shè)備零部件構(gòu)成:光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備今攀、清洗設(shè)備墓趋、薄膜沉積設(shè)備、離子注入設(shè)備敲抄、機(jī)械拋光設(shè)備及封裝奈兢、測(cè)試設(shè)備。下面我們分別進(jìn)行分析碴验。

1.光刻機(jī):摩爾定律的續(xù)命藥

(1)圖形刻畫啼插,光刻機(jī)必不可少

光刻是將設(shè)計(jì)好的電路圖從掩膜版轉(zhuǎn)印到晶圓表面的光刻膠上,通過曝光缕陕、顯影將目標(biāo)圖形印刻到特定材料上的技術(shù)粱锐,可以簡(jiǎn)單理解為畫圖過程,是晶圓制造中最重要的技術(shù)扛邑。光刻工藝包括三個(gè)核心流程:涂膠卜范、對(duì)準(zhǔn)和曝光以及光刻膠顯影,整個(gè)過程涉及光刻機(jī)鹿榜,涂膠顯影機(jī)、量測(cè)設(shè)備以及清洗設(shè)備等多種核心設(shè)備锦爵,其中價(jià)值量最大且技術(shù)壁壘最高的部分就是光刻機(jī)舱殿。

(2)光刻機(jī)不斷迭代奥裸,滿足制程提升需求

光刻機(jī)經(jīng)過多年發(fā)展,已經(jīng)演化出五代產(chǎn)品沪袭,由光源波長進(jìn)行區(qū)分可以分為可見光(g-line)湾宙,紫外光(i-line),深紫外光(KrF冈绊、ArF)以及極紫外(EUV)幾大類侠鳄,從工作類型又可以分為接觸式、掃描式死宣、步進(jìn)式枕捺、浸沒式等方式。不同類型的光刻機(jī)主要是為了滿足日益提升的制程需求跷碰,當(dāng)前最先進(jìn)的3nm制程只能通過EUV光刻機(jī)才能實(shí)現(xiàn)壁歧。

(3)復(fù)雜程度高,多廠商合作才能組成光刻機(jī)

全世界沒有任何一家公司可以獨(dú)立制造光刻機(jī)谎后,其生產(chǎn)技術(shù)要求極高段扛,可以分為十一個(gè)主要部件,包含超過十萬個(gè)零件古种,涉及上下游多家供應(yīng)商袁虽,具有極強(qiáng)的生態(tài)屬性。光刻機(jī)的主要部件有工件臺(tái)绷荔、激光源坠髓、光束矯正器、能量控制器浅慎、光束形狀設(shè)置胁会、遮光器、能量探測(cè)器抵蚊、掩模臺(tái)施绎、物鏡、封閉框架與減震器贞绳。

(4)三大海外廠商占據(jù)主導(dǎo)谷醉,EUV僅ASML一家獨(dú)供

目前全球光刻機(jī)市場(chǎng)幾乎由ASML、尼康和佳能三家廠商壟斷冈闭,其中又以ASML一家獨(dú)大俱尼。由于光刻機(jī)需要超十萬個(gè)零部件,在各大晶圓廠不斷擴(kuò)產(chǎn)的背景下萎攒,光刻機(jī)的交貨時(shí)間一再推遲遇八,EUV光刻機(jī)的交期已經(jīng)推遲到24個(gè)月以后。從銷量來看耍休,2021年ASML占比65%刃永,出貨量達(dá)到309臺(tái)货矮,力壓尼康和佳能,其中EUV/ArFi/ArF高端光刻機(jī)占比分別為100%/95.3%/88%斯够。從銷額來看囚玫,EUV光刻機(jī)單價(jià)超過1億歐元,最新一代0.55NA大數(shù)值孔徑EUV光刻機(jī)單價(jià)甚至超過4億歐元榕华,全球僅有ASML可提供方较,使其占據(jù)市場(chǎng)絕對(duì)龍頭地位,2021年市場(chǎng)份額達(dá)到85.8%粮忍。

(5)上海微電子重點(diǎn)突破衷求,國產(chǎn)光刻機(jī)有望打破封鎖

目前國內(nèi)具備光刻機(jī)生產(chǎn)能力的企業(yè)主要是上海微電子裝備有限公司,主要致力于半導(dǎo)體裝備哼沃、泛半導(dǎo)體裝備翩汰、高端智能裝備的開發(fā)、設(shè)計(jì)床候、制造溃耸、銷售及技術(shù)服務(wù)。公司設(shè)備廣泛應(yīng)用于集成電路前道猩缺、先進(jìn)封裝发惭、FPD面板、MEMS泣爷、LED罩锐、Power Devices等制造領(lǐng)域。公司的光刻機(jī)產(chǎn)品有SSX600和SSB500兩個(gè)系列卤唉,其中SSX600系列主要應(yīng)用于IC前道光刻工藝涩惑,可滿足IC前道制造90nm、110nm桑驱、280nm關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的光刻工藝需求竭恬;SSB500系列光刻機(jī)主要應(yīng)用于IC后道先進(jìn)封裝工藝。

2.刻蝕機(jī):微觀世界雕刻師

(1)半導(dǎo)體制造核心工藝熬的,刻蝕雕刻芯片大廈

作為半導(dǎo)體制造過程中三大核心工藝之一痊硕,刻蝕可以簡(jiǎn)單理解為用化學(xué)或物理化學(xué)方法有選擇地在硅片表面去除不需要的材料的過程,可以分為干法刻蝕和濕法刻蝕押框,目前市場(chǎng)主流的刻蝕方法均為干法刻蝕岔绸,可將其分為CCP刻蝕和ICP刻蝕。CCP刻蝕主要是以高能離子在較硬的介質(zhì)材料上橡伞,刻蝕高深寬比的深孔盒揉、溝槽等微觀結(jié)構(gòu);而ICP刻蝕主要是以較低的離子能量和極均勻的離子濃度刻蝕較軟的或較薄的材料兑徘。

(2)新技術(shù)路線步入量產(chǎn)预烙,對(duì)刻蝕提出更高技術(shù)要求

三星宣布將成為全球首家采用GAA工藝進(jìn)行3nm制程的生產(chǎn)胀爸,相較于Fin FET工藝,GAA被譽(yù)為突破3nm制程的有力手段千荡。每一代芯片新技術(shù)的突破,晶體管體積都會(huì)不斷縮小泰锦,同時(shí)性能不斷提升绅踪。從平面MOSFET結(jié)構(gòu)到Fin FET晶體管架構(gòu),再到后面的GAA結(jié)構(gòu)甚至MBCFET結(jié)構(gòu)诗实,晶體管的復(fù)雜度不斷提升兄诱,對(duì)刻蝕和薄膜沉積等核心技術(shù)提出了更高的要求

(3)芯片線寬的縮小及多重模板工藝對(duì)刻蝕的精度和重復(fù)性提出更高要求

隨著芯片制程的提升,受到光刻機(jī)波長的限制昆饲,往往需要采用多次曝光旧育,才能得到要求的線寬,實(shí)現(xiàn)更小的尺寸蝗袄。這對(duì)刻蝕速率路揖、各向異性、刻蝕偏差贮爹、選擇比斋射、深寬比、均勻性但荤、殘留物罗岖、等離子體引起的敏感器件損傷、顆粒沾污等指標(biāo)上對(duì)刻蝕設(shè)備都提出了更高的要求腹躁。我國因無法購買EUV光刻機(jī)而無法進(jìn)行更先進(jìn)制程的產(chǎn)線建設(shè)桑包,如果想要用28nm產(chǎn)線生產(chǎn)14nm線寬的芯片,只能通過多次刻蝕才有可能實(shí)現(xiàn)纺非,這使得對(duì)刻蝕的需求進(jìn)一步提升哑了。

(4)海外廠商占據(jù)8成份額,國內(nèi)廠商正迎難而上

從全球范圍來看铐炫,刻蝕設(shè)備主要由美國泛林半導(dǎo)體垒手、日本東京電子以及美國應(yīng)用材料三家占據(jù)領(lǐng)先地位,2020年三家市場(chǎng)份額合計(jì)占比近9成倒信。目前國內(nèi)有中微公司和北方華創(chuàng)兩家刻蝕設(shè)備供應(yīng)商科贬,從營收端來看,2020年和2021年中微公司和北方華創(chuàng)刻蝕設(shè)備營收占國內(nèi)總刻蝕市場(chǎng)規(guī)模的9.19%和10.48%左右鳖悠,隨著公司的訂單逐步釋放渺广,國產(chǎn)化率有望明顯提升。

(5)中微公司是國內(nèi)領(lǐng)先刻蝕設(shè)備廠商血洞,持續(xù)創(chuàng)新湃鳖,不斷推出新產(chǎn)品

中微公司半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備主要包含CCP刻蝕設(shè)備克蝶、ICP刻蝕設(shè)備以及深硅刻蝕設(shè)備,在邏輯狮最、存儲(chǔ)等諸多領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用搔肉。在邏輯芯片制造環(huán)節(jié),公司開發(fā)的12英寸高端刻蝕設(shè)備已運(yùn)用在國內(nèi)外知名客戶65nm到5nm制程的芯片生產(chǎn)線上泌祥;同時(shí)蓉止,公司根據(jù)客戶需求,已開發(fā)出5nm及更先進(jìn)刻蝕設(shè)備用于若干關(guān)鍵步驟的加工放暇,并已獲得行業(yè)領(lǐng)先客戶的批量訂單溶绢。公司目前正在開發(fā)新一代刻蝕設(shè)備和包括大馬士革在內(nèi)的刻蝕工藝,能夠涵蓋5nm以下更多刻蝕需求打吱。在3DNAND芯片制造環(huán)節(jié)劫扶,公司的CCP刻蝕設(shè)備可應(yīng)用于64層、128層及更高層數(shù)NAND的量產(chǎn)锭吨,并且正在開發(fā)新一代能夠涵蓋200層以上極高深寬比的刻蝕設(shè)備和工藝蠢莺。此外,公司的ICP刻蝕設(shè)備已經(jīng)在多個(gè)邏輯芯片和存儲(chǔ)芯片廠商的生產(chǎn)線上量產(chǎn)耐齐,正在進(jìn)行下一代產(chǎn)品的技術(shù)研發(fā)浪秘,以滿足5nm以下的邏輯芯片、1X納米的DRAM芯片和200層以上的3DNAND芯片等產(chǎn)品的刻蝕需求埠况。

3.薄膜沉積設(shè)備:集成電路奠基者

(1)薄膜沉積支撐集成電路耸携,多種類型滿足不同需求

薄膜沉積技術(shù)是以各類化學(xué)反應(yīng)源在外加能量(包括熱、光辕翰、等離子體等)的驅(qū)動(dòng)下激活夺衍,將由此形成的原子、離子喜命、活性反應(yīng)基團(tuán)等在襯底表面進(jìn)行吸附沟沙,并在適當(dāng)?shù)奈恢冒l(fā)生化學(xué)反應(yīng)或聚結(jié),漸漸形成幾納米至幾微米不等厚度的金屬壁榕、介質(zhì)矛紫、或半導(dǎo)體材料薄膜。作為芯片襯底之上的微米或納米級(jí)薄膜燕紊,是構(gòu)成了制作電路的功能材料層塌或。隨著集成電路制造不斷向更先進(jìn)工藝發(fā)展,單位面積集成的電路規(guī)模不斷擴(kuò)大荔寞,芯片內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜缚形,所需要的薄膜層數(shù)越來越多,對(duì)絕緣介質(zhì)薄膜、導(dǎo)電金屬薄膜的材料種類和性能參數(shù)不斷提出新的要求甜脖。薄膜設(shè)備的發(fā)展支撐了集成電路制造工藝向更小制程發(fā)展轰窥。

(2)薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)增速穩(wěn),規(guī)模大

隨著半導(dǎo)體行業(yè)整體景氣度的提升廊畔,全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢(shì)影其,拉動(dòng)市場(chǎng)對(duì)薄膜沉積設(shè)備需求的增加。根據(jù)Maximize Market Research數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)任础,2017-2020年全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模分別為125億美元讲媚、145億美元、155億美元和172億美元焰究,2021年擴(kuò)大至約190億美元,年復(fù)合增長率為11.04%怒详。預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模在2025年將從2021年的190億美元擴(kuò)大至340億美元炉媒,保持年復(fù)合15.7%的增長速度。

(3)下游應(yīng)用多樣化促進(jìn)各種薄膜沉積設(shè)備需求

近年來昆烁,下游產(chǎn)業(yè)新技術(shù)吊骤、新產(chǎn)品快速發(fā)展,正迎來市場(chǎng)快速增長期静尼。5G手機(jī)白粉、新能源汽車、工業(yè)電子等包含的半導(dǎo)體產(chǎn)品數(shù)量較傳統(tǒng)產(chǎn)品大比例提高鼠渺;人工智能鸭巴、可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)等新業(yè)態(tài)的出現(xiàn),對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)品產(chǎn)生了新需求拦盹。經(jīng)過不斷發(fā)展鹃祖,根據(jù)不同的應(yīng)用演化出了PECVD、LPCVD普舆、濺射PVD恬口、ALD等不同的設(shè)備用于晶圓制造的不同工藝。其中速痹,PECVD是薄膜設(shè)備中占比最高的設(shè)備類型裂蝉,占整體薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)的33%;ALD設(shè)備目前占據(jù)薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)的11%锦镶;SACVD是新興的設(shè)備類型虑庇,屬于其他薄膜沉積設(shè)備類目下的產(chǎn)品,占比較小拉狸。

(4)芯片工藝進(jìn)步及結(jié)構(gòu)復(fù)雜化提高薄膜設(shè)備需求

在晶圓制造過程中盾峭,薄膜起到產(chǎn)生導(dǎo)電層或絕緣層、阻擋污染物和雜質(zhì)滲透、提高吸光率甫碉、臨時(shí)阻擋刻蝕等重要作用碗履。隨著集成電路的持續(xù)發(fā)展,晶圓制造工藝不斷走向精密化蝗质,芯片結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度也不斷提高勾萌,需要在更微小的線寬上制造。制造商要求制備的薄膜品種隨之增加沈机,最終用戶對(duì)薄膜性能的要求也日益提高仙蛉。這一趨勢(shì)對(duì)薄膜沉積設(shè)備產(chǎn)生了更高的技術(shù)要求,市場(chǎng)對(duì)于高性能薄膜設(shè)備的依賴逐漸增加碱蒙。

(5)產(chǎn)線升級(jí)荠瘪,薄膜設(shè)備需求陡增

隨著集成電路的持續(xù)發(fā)展,產(chǎn)線逐漸升級(jí)赛惩,晶圓廠對(duì)薄膜沉積設(shè)備數(shù)量和性能的需求將繼續(xù)隨之提升哀墓。越先進(jìn)制程的產(chǎn)線所需的薄膜沉積設(shè)備數(shù)量越多。先進(jìn)制程使得晶圓制造的復(fù)雜度和工序量都大大提升喷兼,為保證產(chǎn)能篮绰,產(chǎn)線上需要更多的設(shè)備。

(6)精密結(jié)構(gòu)要求性能更好的薄膜設(shè)備

隨著當(dāng)前存儲(chǔ)器性能瓶頸的出現(xiàn)季惯,主流工藝方式不斷拓展吠各,精密結(jié)構(gòu)加工所需的設(shè)備性能要求不斷增加。在FLASH存儲(chǔ)芯片領(lǐng)域勉抓,隨著主流制造工藝由2DNAND發(fā)展為3DNAND結(jié)構(gòu)贾漏,相關(guān)產(chǎn)線中薄膜設(shè)備支出占比由18%提升至26%,結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化導(dǎo)致對(duì)于薄膜沉積設(shè)備的需求量也逐步增加琳状。

(7)進(jìn)入壁壘高伶葵,行業(yè)高度壟斷

半導(dǎo)體設(shè)備屬于高新技術(shù)領(lǐng)域,相關(guān)廠商均在各自專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域耕耘幾十年菜册。從全球市場(chǎng)份額來看蕴续,薄膜沉積設(shè)備行業(yè)呈現(xiàn)出高度壟斷的競(jìng)爭(zhēng)局面,行業(yè)基本由應(yīng)用材料(AMAT)蓄棘、先晶半導(dǎo)體(ASMI)贰宰、泛林半導(dǎo)體(Lam)、東京電子(TEL)等國際巨頭壟斷褥欺。2019年芍迫,ALD設(shè)備龍頭東京電子和先晶半導(dǎo)體分別占據(jù)了31%和29%的市場(chǎng)份額,剩下40%的份額由其他廠商占據(jù)盔鬼;而應(yīng)用材料則基本壟斷了PVD市場(chǎng)哪趟,占85%的比重质瘸,處于絕對(duì)龍頭地位;在CVD市場(chǎng)中纹怨,應(yīng)用材料全球占比約為30%磨爪,連同泛林半導(dǎo)體的21%和TEL的19%,三大廠商占據(jù)了全球70%的市場(chǎng)份額善绎。

(8)CVD領(lǐng)域差異化應(yīng)用黔漂,共同發(fā)力彌補(bǔ)行業(yè)短板

CVD設(shè)備需求量大,設(shè)備種類較多禀酱。國內(nèi)從事CVD設(shè)備開發(fā)銷售的公司主要有北方華創(chuàng)炬守、中微公司和拓荊科技。北方華創(chuàng)主要研發(fā)PVD剂跟、LPCVD和APCVD設(shè)備减途,中微公司主要研發(fā)MOCVD設(shè)備,和拓荊科技的PECVD以及SACVD設(shè)備無直接競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系曹洽。各公司專注于不同細(xì)分領(lǐng)域观蜗,共同發(fā)展彌補(bǔ)國內(nèi)企業(yè)在相關(guān)行業(yè)的短板。

4.其他前道設(shè)備:占比不高但缺一不可

除了光刻衣洁、薄膜沉積以及刻蝕三大核心工藝外,其他前道設(shè)備雖然占比不高抖仅,但同樣不可或缺坊夫。從芯片制造工藝來看,包括涂膠顯影設(shè)備撤卢、清洗設(shè)備蛾藐、離子注入設(shè)備以及擴(kuò)散設(shè)備。其中涂膠顯影設(shè)備與光刻機(jī)共同完成光刻工藝昂贷;清洗機(jī)與CMP共同完成芯片的各步驟的清洗與拋光保懈;離子注入機(jī)和擴(kuò)散爐則專注于摻雜工藝。

(1)相關(guān)公司:

(2)涂膠顯影設(shè)備

涂膠顯影設(shè)備是光刻工藝中除光刻機(jī)外的另一核心設(shè)備拆翘。涂膠顯影設(shè)備是光刻工序中與光刻機(jī)配套使用的涂膠锉辫、烘烤及顯影設(shè)備,包括涂膠機(jī)囊脉、噴膠機(jī)和顯影機(jī)瑰兄,在8英寸及以上晶圓的大型生產(chǎn)線上,此類設(shè)備一般都與光刻設(shè)備聯(lián)機(jī)作業(yè)屉争,組成配套的圓片處理與光刻生產(chǎn)線锤距,與光刻機(jī)配合完成精細(xì)的光刻工藝流程。作為光刻機(jī)的輸入(曝光前光刻膠涂覆)和輸出(曝光后圖形的顯影)檩讯,涂膠顯影機(jī)的性能不僅直接影響到細(xì)微曝光圖案的形成脸夜,其顯影工藝的圖形質(zhì)量和缺陷控制對(duì)后續(xù)諸多工藝(諸如蝕刻、離子注入等)中圖形轉(zhuǎn)移的結(jié)果也有著深刻的影響。

日本廠商占據(jù)前道涂膠顯影機(jī)領(lǐng)先地位子姜,國內(nèi)芯源微重點(diǎn)突破祟绊。在光刻工序涂膠顯影設(shè)備領(lǐng)域,主要企業(yè)有日本東京電子(TEL)闲询、日本迪恩士(DNS)久免、德國蘇斯微(SUSS)、臺(tái)灣億力鑫(ELS)扭弧、韓國CND等阎姥,國內(nèi)前道涂膠顯影目前只有芯源微能提供相關(guān)產(chǎn)品。相對(duì)而言鸽捻,芯源微技術(shù)水平整體弱于東京電子和迪恩士呼巴,產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域也不如競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手完整。盡管目前國產(chǎn)化率不高御蒲,但隨著國內(nèi)自主產(chǎn)線的通線衣赶,有望進(jìn)入設(shè)備快速驗(yàn)證期,屆時(shí)有望快速提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力厚满,擴(kuò)大市場(chǎng)份額府瞄。

(3)清洗設(shè)備

清洗是貫穿晶圓制造的重要工藝環(huán)節(jié)。清洗的主要目的是去除晶圓制造中各工藝步驟中可能存在的雜質(zhì)斤卒,避免雜質(zhì)影響芯片良率和芯片產(chǎn)品性能蹂孽。目前,隨著芯片制造工藝先進(jìn)程度的持續(xù)提升囚誓,對(duì)晶圓表面污染物的控制要求不斷提高酸穗,每一步光刻、刻蝕启孔、沉積等重復(fù)性工序后方蜡,都需要一步清洗工序。清洗不僅應(yīng)用于晶圓制造键羡,在硅片制造和封裝測(cè)試過程中也必不可少锚拳。

在全球清洗設(shè)備市場(chǎng),日本DNS公司占據(jù)40%以上的市場(chǎng)份額所硅,此外嘴父,TEL、LAM等也在行業(yè)占據(jù)了較高的市場(chǎng)份額营稼,市場(chǎng)集中度較高企悦。國內(nèi)的清洗設(shè)備領(lǐng)域主要有盛美半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)宏赘、芯源微绒北、至純科技黎侈。其中,盛美半導(dǎo)體主要產(chǎn)品為集成電路領(lǐng)域的單片清洗設(shè)備和單片槽式組合清洗設(shè)備闷游;北方華創(chuàng)收購美國半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)商Akrion Systems LLC之后主要產(chǎn)品為單片及槽式清洗設(shè)備峻汉;芯源微產(chǎn)品主要應(yīng)用于集成電路制造領(lǐng)域的單片式刷洗領(lǐng)域;至純科技具備生產(chǎn)8-12英寸高階單晶圓濕法清洗設(shè)備和槽式濕法清洗設(shè)備的相關(guān)技術(shù)脐往。

(4)CMP設(shè)備

工藝限制催生CMP技術(shù)休吠,CMP設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。在芯片制造制程和工藝演進(jìn)到一定程度业簿、摩爾定律因沒有合適的拋光工藝無法繼續(xù)推進(jìn)瘤礁。傳統(tǒng)的機(jī)械拋光和化學(xué)拋光去除速率均低至無法滿足先進(jìn)芯片量產(chǎn)需求,因此結(jié)合了機(jī)械拋光和化學(xué)拋光各自長處的CMP技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生梅尤,是目前唯一能兼顧表面全局和局部平坦化的拋光技術(shù)柜思,在目前先進(jìn)集成電路制造中被廣泛應(yīng)用。對(duì)應(yīng)的CMP設(shè)備也成為了半導(dǎo)體芯片制造過程中不可或缺的核心設(shè)備巷燥。CMP設(shè)備主要依托CMP技術(shù)的化學(xué)-機(jī)械動(dòng)態(tài)耦合作用原理触擎,通過化學(xué)腐蝕與機(jī)械研磨的協(xié)同配合作用,實(shí)現(xiàn)晶圓表面多余材料的高效去除與全局納米級(jí)平坦化的闹;其涉及集成電路博旬、機(jī)械、材料翼养、物理出毁、力學(xué)、化學(xué)瞭阔、化工、電子露龙、計(jì)算機(jī)撵靴、儀器、光學(xué)注辜、控制招砌、軟件工程等多學(xué)科的交叉,研發(fā)制造難度大策洒。

下游應(yīng)用多樣化促進(jìn)CMP設(shè)備需求粉私。集成電路按制造工藝及應(yīng)用領(lǐng)域主要分為邏輯芯片、3DNAND閃存芯片近零、DRAM內(nèi)存芯片诺核,上述三種芯片雖然在結(jié)構(gòu)及制造工藝上有明顯的區(qū)別,但無論哪種芯片的制造久信,都要求每層制造表面必須保持納米級(jí)全局平坦化窖杀,以使下一層微電路結(jié)構(gòu)的加工制造成為可能漓摩,因此在集成電路制造流程中CMP設(shè)備必不可缺且需要循環(huán)使用,通常每片芯片制造完成需經(jīng)過幾十道拋光工藝入客,尤其是集成電路制造工藝在納米節(jié)點(diǎn)上的持續(xù)推進(jìn)管毙,將使CMP設(shè)備的平坦化應(yīng)用機(jī)會(huì)及關(guān)鍵作用愈加凸顯。

平坦化工藝助力芯片制造桌硫。CMP設(shè)備系依托CMP技術(shù)的化學(xué)-機(jī)械動(dòng)態(tài)耦合作用原理夭咬,通過化學(xué)腐蝕與機(jī)械研磨的協(xié)同配合作用,實(shí)現(xiàn)晶圓表面多余材料的高效去除與全局納米級(jí)平坦化铆隘,在硅片制造卓舵、集成電路制造、封裝測(cè)試等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用咖驮。CMP設(shè)備在制造芯片過程中起到重要的作用番搅,保證芯片每層之間足夠平坦,確保了芯片的整體性能和可靠性市口。在硅片制造領(lǐng)域瘸拳,CMP設(shè)備及工藝實(shí)現(xiàn)平整潔凈的拋光片;在集成電路制造領(lǐng)域穗俩,芯片制造過程按照技術(shù)分工主要可分為薄膜淀積眠乏、CMP、光刻熏祝、刻蝕羽傻、離子注入等工藝環(huán)節(jié),各工藝環(huán)節(jié)實(shí)施過程中均需要依靠特定類型的半導(dǎo)體專用設(shè)備们眶;在先進(jìn)封裝領(lǐng)域法厢,CMP工藝會(huì)越來越多被引入并大量使用,其中硅通孔技術(shù)嘶违、扇出技術(shù)怎猜、2.5D轉(zhuǎn)接板、3DIC等將用到大量CMP工藝旭贬,這將成為CMP設(shè)備除IC制造領(lǐng)域外一個(gè)大的需求增長點(diǎn)怔接。

芯片復(fù)雜化,CMP步驟次數(shù)提升稀轨。隨著芯片制造技術(shù)發(fā)展扼脐,CMP工藝在集成電路生產(chǎn)流程中的應(yīng)用次數(shù)逐步增加,以邏輯芯片為例奋刽,65nm制程芯片需經(jīng)歷約14道CMP步驟瓦侮,而7nm制程所需的CMP處理增加為30道;晶體管結(jié)構(gòu)從平面型向3DFinFET轉(zhuǎn)變佣谐,新增10次CMP過程脏榆;存儲(chǔ)器由2D向3D轉(zhuǎn)換猖毫,新增5次CMP步驟。

進(jìn)入壁壘高须喂,技術(shù)路徑延續(xù)性強(qiáng)吁断。半導(dǎo)體設(shè)備屬于高新技術(shù)領(lǐng)域,相關(guān)廠商均在各自專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域耕耘幾十年坞生。全球CMP設(shè)備市場(chǎng)處于高度壟斷狀態(tài)仔役,主要由美國應(yīng)用材料和日本荏原兩家設(shè)備制造商占據(jù),兩家制造商合計(jì)擁有全球CMP設(shè)備超過90%的市場(chǎng)份額翁写,尤其在14nm以下最先進(jìn)制程工藝的大生產(chǎn)線上所應(yīng)用的CMP設(shè)備僅由兩家國際巨頭提供惠所。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì),2019年美國應(yīng)用材料和日本荏原機(jī)械市占率合計(jì)達(dá)95%汰检,而其他廠商總份額僅5%更掺。

華海清科是目前國內(nèi)唯一實(shí)現(xiàn)12英寸系列CMP設(shè)備量產(chǎn)銷售的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商,打破了國際廠商的壟斷何杈,填補(bǔ)國內(nèi)空白并實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代拴挫。據(jù)其營收統(tǒng)計(jì),2021年國內(nèi)市場(chǎng)占有率已經(jīng)達(dá)到25.8%剿液,有望實(shí)現(xiàn)CMP設(shè)備的完全國產(chǎn)替代揩榴。

(5)離子注入機(jī)

精確可控性使得離子注入技術(shù)成為最重要的摻雜方法。隨著芯片特征尺寸的不斷減小和集成度增加寨支,各種器件也在不斷縮小柱爵,由于晶體管性能受摻雜剖面的影響越來越大,離子注入作為唯一能夠精確控制摻雜的手段惭舒,且能夠重復(fù)控制摻雜的濃度和深度晒来,使得現(xiàn)代晶圓片制造中幾乎所有摻雜工藝都從熱擴(kuò)散轉(zhuǎn)而使用離子注入來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)離子束電流和束流能量范圍可將離子注入機(jī)分為三大類郑现。三類離子注入機(jī)分別是中低束流離子注入機(jī)潜索、低能大束流離子注入機(jī)、高能離子注入機(jī)懂酱。另外還有用于注入氧的氧注入機(jī),或者注入氫的氫離子注入機(jī)誊抛。離子注入機(jī)包含5個(gè)子系統(tǒng):氣體系統(tǒng)列牺、電機(jī)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)拗窃、控制系統(tǒng)和射線系統(tǒng)瞎领。其中,射線系統(tǒng)為最重要的子系統(tǒng)随夸。

離子注入機(jī)約占半導(dǎo)體前道設(shè)備的2~3%九默,大束流離子注入機(jī)占比過半震放。從半導(dǎo)體前道設(shè)備規(guī)模來看,離子注入機(jī)約占2~3%驼修,對(duì)應(yīng)2021年全球市場(chǎng)規(guī)模約22億美元殿遂,國內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模6億美元。在三類主要離子注入機(jī)中敌夜,大束流離子注入機(jī)占比約60%盔锦,中束流離子注入機(jī)占比約20%,高能離子注入機(jī)占比約18%数凫,可分別推算出2021年國內(nèi)市場(chǎng)中三類離子注入機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為3.6/1.2/1.08億美元奖冻。

集成電路離子注入機(jī)的市場(chǎng)份額高度集中,國內(nèi)凱世通完成0到1的突破森烦。美國應(yīng)用材料公司癞糙、Axcelis占據(jù)全球大部分市場(chǎng)份額,其中美國應(yīng)用材料公司在離子注入機(jī)產(chǎn)品上的市占率達(dá)到70%维愈,主要產(chǎn)品包括大束流離子注入機(jī)伦朵、中束流離子注入機(jī)、超高劑量的離子注入碗挟。美國Axcelis主要產(chǎn)品高能離子注入機(jī)市占率55%伍毙。除此以外,日本Nissin主要生產(chǎn)中束流離子注入機(jī)竞谒,在中束流離子注入機(jī)的市占率約為10%丐重;日本SEN公司的產(chǎn)品包括高束流離子注入機(jī)、中束流離子注入機(jī)杆查、高能量離子注入機(jī)扮惦,但在中國大陸地區(qū)的市占率相對(duì)較低。在國內(nèi)市場(chǎng)亲桦,萬業(yè)企業(yè)旗下凱世通率先完成了國產(chǎn)離子注入機(jī)從0到1的突破崖蜜,2022年上半年取得在手訂單超過11億元,并逐步向客戶批量交付低能離子注入機(jī)客峭,邁入1到N的放量階段豫领。

5.測(cè)試設(shè)備:晶圓質(zhì)量把關(guān)人

(1)測(cè)試設(shè)備分類

晶圓與芯片兩大檢測(cè)領(lǐng)域,三大設(shè)備協(xié)同作用舔琅。集成電路生產(chǎn)需要檢測(cè)工藝是否合格等恐、版圖設(shè)計(jì)是否合理、產(chǎn)品是否可靠备蚓,而這些都需要用到專門的測(cè)試設(shè)備课蔬,以此提高芯片制造水平,保證芯片質(zhì)量郊尝。測(cè)試設(shè)備主要有測(cè)試機(jī)二跋、分選機(jī)和探針臺(tái)三大類設(shè)備卡围,其中測(cè)試機(jī)用于檢測(cè)芯片功能和性能,對(duì)芯片施加輸入信號(hào)哭练,采集輸出信號(hào)來判斷芯片在不同工作條件下功能和性能的有效性外秋;而分選機(jī)和探針臺(tái)則是將芯片的引腳與測(cè)試機(jī)的功能模塊起來,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)化測(cè)試卜伟。在晶圓檢測(cè)中别孵,探針臺(tái)將晶圓傳送至測(cè)試位置,芯片的Pad點(diǎn)通過探針米原、專用連接線與測(cè)試機(jī)連接葛窜,測(cè)試機(jī)通過I/O信號(hào),判斷芯片性能是夠是否達(dá)到規(guī)范設(shè)計(jì)要求虹悄。在芯片檢測(cè)中珊侍,分選機(jī)將被測(cè)芯片逐個(gè)自動(dòng)傳送至測(cè)試工位,測(cè)試機(jī)對(duì)芯片進(jìn)行性能檢測(cè)场魏,最后分選機(jī)將被測(cè)芯片進(jìn)行標(biāo)記豹谎、分選、收料筝闹。

(2)測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模

預(yù)計(jì)2022年全球半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到82億美元媳叨。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,2021年全球半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為78億美元关顷,同比增長30%糊秆,預(yù)計(jì)2022年測(cè)試設(shè)備增長5%,達(dá)到82億美元议双。對(duì)于細(xì)分的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備痘番,2021年全球測(cè)試機(jī)、分選機(jī)和探針機(jī)占半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備的比例分別為63.1%平痰、17.4%和15.2%汞舱,市場(chǎng)規(guī)模約為49.2、13.6宗雇、11.9億美元昂芜。據(jù)此可以簡(jiǎn)單估算,2022年測(cè)試機(jī)赔蒲、分選機(jī)和探針機(jī)的全球市場(chǎng)規(guī)模分別約為51.7泌神、14.3和12.5億美元。

(3)數(shù)字測(cè)試機(jī)

數(shù)字測(cè)試機(jī)相比于模擬測(cè)試機(jī)難度較高栗柴,SoC占據(jù)主要市場(chǎng)份額。根據(jù)測(cè)試對(duì)象的不同净彼,測(cè)試機(jī)可以分為SoC憎材、存儲(chǔ)未蚕、模擬和RF等,其中數(shù)字測(cè)試機(jī)主要包括SoC和存儲(chǔ)測(cè)試機(jī)投墩。相比于模擬測(cè)試機(jī)辛啰,數(shù)字測(cè)試機(jī)的技術(shù)難度更高。從市場(chǎng)份額來看彰畅,SoC測(cè)試機(jī)占據(jù)60%份額迂奋,與存儲(chǔ)測(cè)試機(jī)共同占據(jù)全球80%市場(chǎng)份額。

(4)測(cè)試機(jī)相關(guān)公司

測(cè)試機(jī)領(lǐng)域國產(chǎn)份額較低誉缚,本土廠商逐步追趕嘱垛。全球測(cè)試機(jī)行業(yè)被泰瑞達(dá)和愛德萬占據(jù)大部分市場(chǎng)份額,據(jù)華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)援引SEMI數(shù)據(jù)疫遵,2021年全球半導(dǎo)體測(cè)試機(jī)市場(chǎng)中泰瑞達(dá)那惜、愛德萬和科休的市場(chǎng)份額占比分別為51%、33%梧油、11%苫耸,合計(jì)市占率為95%,份額高度集中儡陨。在國內(nèi)市場(chǎng)褪子,競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)分散,國內(nèi)廠商華峰測(cè)控和長川科技的市占率分別為8%和5%骗村,正逐步追趕當(dāng)中嫌褪,長川科技數(shù)字測(cè)試機(jī)等產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)有效突破。

(5)分選機(jī)市場(chǎng)空間

分選機(jī)市場(chǎng)國產(chǎn)替代空間較大叙身,探針臺(tái)由日本企業(yè)壟斷渔扎。不同于測(cè)試機(jī),全球分選機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)分散信轿,2020年前五大分選機(jī)廠商分別為科休晃痴、Xcerra、愛德萬财忽、臺(tái)灣鴻勁倘核、長川科技,市占率分別為21%怎窿、16%侧缔、12%、8%喻透、2%寒淌。其中大陸企業(yè)只有長川科技并且市占率僅為2%,未來國產(chǎn)替代的空間廣闊。而探針臺(tái)市場(chǎng)幾乎由日本東京電子和東京精密兩家占據(jù)蚜遥,2020年兩家企業(yè)在全球范圍市占率分別為46%和42%辱闺,具有極高的進(jìn)入壁壘。

半導(dǎo)體設(shè)備零部件及相關(guān)公司

1.市場(chǎng)空間

半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)2022年增長15%由饵。根據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)狈榛,全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售規(guī)模從2010年395億美元增長到2021年的1026億美元,其中中國大陸市場(chǎng)296億美元故咽。SEMI預(yù)計(jì)到2022年將進(jìn)一步增長15%至1175億美元纽他。

零部件持續(xù)緊缺,設(shè)備以及零部件的交期均延長化刻。半導(dǎo)體零部件的短缺限制了設(shè)備公司大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)像捶,產(chǎn)品交付期延長。從2021年下半年開始转捕,國際龍頭AMAT作岖、Lam Research、ASML等均在法說會(huì)上表示半導(dǎo)體零部件短缺是公司上游供應(yīng)的關(guān)鍵問題五芝,對(duì)向客戶及時(shí)交貨構(gòu)成了挑戰(zhàn)痘儡,我們認(rèn)為此次短缺同時(shí)也為零部件國產(chǎn)化加速提供了機(jī)遇。據(jù)ET News二季度報(bào)道枢步,半導(dǎo)體核心部件的交貨期為6個(gè)月以上沉删,之前的交貨期通常僅為2-3個(gè)月,來自美國醉途、日本和德國的零部件交貨時(shí)間顯著增加矾瑰,主要短缺的產(chǎn)品有高級(jí)傳感器、精密溫度計(jì)隘擎、MCU和電力線通信(PLC)設(shè)備殴穴。由于半導(dǎo)體零部件的持續(xù)性短缺,部分相關(guān)零部件廠商京瓷货葬、Edwards等均有擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃掷膛,將有助于緩解半導(dǎo)體零部件短缺問題。ASML預(yù)測(cè)2023年半導(dǎo)體零部件的短缺將有所緩解共撰。

2021年大陸半導(dǎo)體前道設(shè)備廠商北方華創(chuàng)服移、中微公司、拓荊科技鞋夹、華海清科驶恨、芯源微、盛美上海孕炒、中科飛測(cè)毛利率均值為42%道婚,同時(shí)以上大陸半導(dǎo)體設(shè)備廠商直接材料費(fèi)用占營業(yè)成本比例平均值為90%件牧。結(jié)合起來測(cè)算,半導(dǎo)體零部件占半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模的比例估計(jì)在50%潦博,而2021年前道晶圓制造設(shè)備規(guī)模約為875億美元飞席,因此對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體零部件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)430億美元以上,中國大陸市場(chǎng)約為850億元人民幣淘客。

此外,設(shè)備零部件除了直接對(duì)設(shè)備廠的供應(yīng)外杨匕,在晶圓廠方面着饥,據(jù)芯謀研究口徑,2020年中國大陸晶圓線8英寸和12英寸前道設(shè)備零部件采購金額超過10億美元惰赋。因?yàn)榫A廠設(shè)備零部件和材料一樣也具有耗材屬性宰掉,按照2020年中國大陸半導(dǎo)體材料占全球18%來估算,預(yù)計(jì)全球晶圓廠對(duì)前道設(shè)備零部件采購金額約為56億美元赁濒。2021年增長16%轨奄,預(yù)計(jì)全球市場(chǎng)約為65億美元,中國大陸市場(chǎng)約為85億元人民幣拒炎。

結(jié)合設(shè)備廠及晶圓廠采購金額挪拟,我們保守測(cè)算全球半導(dǎo)體零部件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)接近500億美元,中國大陸市場(chǎng)超過900億元人民幣击你。

(1)設(shè)備廠采購

根據(jù)國產(chǎn)設(shè)備廠商披露的采購零部件類型比例玉组,例如拓荊科技主要產(chǎn)品為干法設(shè)備,其機(jī)械類+機(jī)電一體類零部件占比分別達(dá)到41%丁侄,電氣類占比也較高達(dá)到27%惯雳;而華海清科的主業(yè)CMP設(shè)備為濕法設(shè)備沒有真空反應(yīng)腔,沒有氣體反應(yīng)的設(shè)備鸿摇,零部件成本中機(jī)械零部件的占比往往較高曾罕,華海清科2021年采購額中,機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)件+加工件占比高達(dá)67%皮卸。

(2)晶圓廠采購

晶圓廠采購結(jié)構(gòu)方面礼文,從芯謀研究統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看,大陸晶圓廠采購零部件中金額占比較大的主要有石英件(Quartz)吝寒、射頻電源(RF Generator)皿完、各種泵(Pump)等,占比在10%及以上办煞,此外還有各種閥門(Valve)狈馏、吸盤(Chuck)、反應(yīng)腔噴淋頭(Shower Head)害恋、邊緣環(huán)(Edge Ring)等零部件缘说。

2.零部件國產(chǎn)化持續(xù)提升

(1)零部件行業(yè)市場(chǎng)集中度低显午,美日歐公司為主

因?yàn)榘雽?dǎo)體設(shè)備本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜,導(dǎo)致精密零部件制造工序繁瑣劣零,品類管理難度大钟助,不同零部件之間存在著一定的差異性和技術(shù)壁壘,因此行業(yè)內(nèi)多數(shù)企業(yè)只專注于個(gè)別生產(chǎn)工藝掏秩,或?qū)W⒂谔囟ň芰悴考a(chǎn)品或舞,整體行業(yè)相對(duì)分散。根據(jù)VLSI的數(shù)據(jù)蒙幻,2020年全球半導(dǎo)體零部件領(lǐng)軍供應(yīng)商前十中映凳,包括蔡司ZEISS(光學(xué)鏡頭),MKS儀器(MFC邮破、射頻電源诈豌、真空產(chǎn)品),愛德華Edwards(真空泵)抒和,Advanced Energy(射頻電源)矫渔,Horiba(MFC),VAT(真空閥件)摧莽,Ichor(模塊化氣體輸送系統(tǒng)以及其他組件)庙洼,Ultra Clean Tech(密封系統(tǒng))等。龍頭廠商收入體量大多在幾億美元到十幾億美元的體量镊辕,2020年全球前十公司營收規(guī)模約為80億美元送膳,CR10低于20%。

對(duì)比海外龍頭斤间,國產(chǎn)設(shè)備零部件中電子/機(jī)械類產(chǎn)品的精度較低穆烹、材料加工工藝要求不達(dá)標(biāo)。零部件中比較復(fù)雜的電子和機(jī)械產(chǎn)品稿棚,開發(fā)技術(shù)難度較大败何,精度要求高。例如RF generator直接關(guān)系到腔體中的等離子體濃度和均勻度采缎,是Etch诺骏、PECVD等重要機(jī)臺(tái)最關(guān)鍵的零部件之一,而國產(chǎn)RF generator主要的技術(shù)問題在于電源電壓和頻率等參數(shù)尚不夠穩(wěn)定敌菩,較Advanced Energy等國外企業(yè)有一定差距基恩。此外,中國廠商強(qiáng)于機(jī)加工和成型疏拱,但往往無法解決材料和表面處理問題斤杏,因此發(fā)展受到基礎(chǔ)的制約。

根據(jù)芯謀研究榕每,國內(nèi)晶圓制造廠商采購的設(shè)備零部件中國產(chǎn)化率超過10%的有Quartz成品腹呀、Showerhead雪猪、Edgering等少數(shù)幾類,其余的國產(chǎn)化程度都比較低起愈,特別是Valve只恨、Gauge、O-ring等幾乎完全依賴進(jìn)口抬虽。目前我國半導(dǎo)體零部件產(chǎn)業(yè)尚處于起步期官觅,核心零部件仍然依賴進(jìn)口。根據(jù)芯謀研究阐污,目前石英缰猴、噴淋頭、邊緣環(huán)等零部件國產(chǎn)化率達(dá)到10%以上疤剑,射頻發(fā)生器、MFC闷堡、機(jī)械臂等零部件的國產(chǎn)化率在1%-5%隘膘,而閥門、靜電吸盤杠览、測(cè)量儀表等零部件的國產(chǎn)化率不足1%弯菊。

(2)國內(nèi)設(shè)備廠商的零部件國產(chǎn)化率進(jìn)入加速提升階段

隨著下游晶圓制造廠及設(shè)備廠商迎來高速發(fā)展期,且在外部環(huán)境不確定背景下各環(huán)節(jié)自主可控進(jìn)程加速牺缰,零部件環(huán)節(jié)已在2021年開啟替代元年田蕴,我們判斷未來三年正是替代高峰期。在一些細(xì)分品類實(shí)現(xiàn)技術(shù)和客戶突破的優(yōu)質(zhì)廠商醋咒,訂單和業(yè)績有望加速釋放负稚。

國產(chǎn)設(shè)備廠商在快速推進(jìn)供應(yīng)鏈國產(chǎn)化。

根據(jù)中微公司2022年報(bào):公司主要刻蝕設(shè)備的國產(chǎn)化率快速提升晦苞,CCP刻蝕機(jī)零部件國產(chǎn)化比例達(dá)到61.5%央改,ICP達(dá)到59%,美國供應(yīng)商占比約為9%和13%左右浊娄。

根據(jù)華海清科招股書:公司進(jìn)口原材料占原材料采購總額的比例約為50%左右仑锥,主要為標(biāo)準(zhǔn)化、非壟斷型的通用零部件矗夯,大部分為非半導(dǎo)體專用德州,產(chǎn)地分別為日本、德國和美國等施翰,其中采購產(chǎn)地為美國的零部件占比約10%窝革。

根據(jù)屹唐股份招股書:公司預(yù)計(jì)將于2021年下半年完成干法去膠設(shè)備主要機(jī)型的關(guān)鍵本土備選零部件內(nèi)部認(rèn)證,2022年分階段實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)零部件量產(chǎn)導(dǎo)入吕座。同樣干法刻蝕設(shè)備備選供應(yīng)商原材料覆蓋程度預(yù)計(jì)可達(dá)到較高比例聊闯」げ拢快速熱處理設(shè)備主要機(jī)型的相關(guān)原材料供應(yīng)主要來源于德國,供應(yīng)鏈本土化工作于2021年下半年正式啟動(dòng)菱蔬,預(yù)計(jì)于2023年之前完成篷帅。

針對(duì)不同類型的零部件,技術(shù)難點(diǎn)各不相同拴泌,國產(chǎn)化率差異大魏身。機(jī)械類零部件應(yīng)用最廣,市場(chǎng)份額最大蚪腐,目前主要產(chǎn)品技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)突破和國產(chǎn)替代箭昵,先進(jìn)制程相關(guān)難突破。機(jī)電一體類和氣液傳輸/真空系統(tǒng)零部件同樣品類繁多回季,國內(nèi)部分產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破家制,但產(chǎn)品穩(wěn)定性和一致性與國外有差距。技術(shù)難度相對(duì)比較高的為電氣類泡一、儀器儀表類裕消、光學(xué)類零部件,國內(nèi)企業(yè)的電氣類核心模塊(射頻電源等)少量應(yīng)用于國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商肋森,主要應(yīng)用于光伏顶怠、LED等泛半導(dǎo)體設(shè)備,國產(chǎn)化率低烈杠,高端產(chǎn)品尚未國產(chǎn)化腻学;儀器儀表類對(duì)測(cè)量精度要求高,國內(nèi)企業(yè)通過收購進(jìn)入國際半導(dǎo)體設(shè)備廠商跃百,自研產(chǎn)品少量用于國內(nèi)設(shè)備廠商券妹,國產(chǎn)化率低,高端產(chǎn)品尚未國產(chǎn)化患刻;光學(xué)類零部件對(duì)光學(xué)性能要求極高玲院,由于光刻設(shè)備國際市場(chǎng)高度壟斷,高端產(chǎn)品一家獨(dú)大惦肴,國內(nèi)光刻設(shè)備尚在發(fā)展淡早,相應(yīng)配套光學(xué)零部件國產(chǎn)化率低。

3.相關(guān)國產(chǎn)設(shè)備零部件廠商

發(fā)展空間

中國市場(chǎng)在半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)中的重要性逐步提升耳标。全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模2005年到2007年的17年間市場(chǎng)規(guī)模復(fù)合增速6.9%醇坝,對(duì)比來看,中國地區(qū)17年來復(fù)合增速為20%次坡,中國半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)過去數(shù)年一直維持著較高的成長性呼猪。周期性弱于全球。同時(shí)砸琅,中國市場(chǎng)的占比從2005年的4%提升到2021年的28.8%宋距,17年間高速發(fā)展轴踱。近幾年,中國半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模擴(kuò)大繼續(xù)提速谚赎,近五年行業(yè)規(guī)模復(fù)合增速高達(dá)35%淫僻。隨著下游晶圓廠訂單和驗(yàn)證效率的提升,預(yù)計(jì)2022-2025將是半導(dǎo)體國產(chǎn)設(shè)備的放量期壶唤,高增速有望延續(xù)雳灵。

內(nèi)資晶圓廠擴(kuò)產(chǎn)空間充足。中國市場(chǎng)占比的提升闸盔,除了內(nèi)資晶圓廠的不斷擴(kuò)產(chǎn)悯辙,還包括了外資和中國臺(tái)灣廠商的產(chǎn)能,8英寸的萬國半導(dǎo)體满页,海辰半導(dǎo)體预署,12英寸的SK海力士,臺(tái)積電南京惑拙,Intel聂歹,三星西安等等。內(nèi)資+外資共通構(gòu)筑國內(nèi)市場(chǎng)巡雄,而內(nèi)資晶圓廠的擴(kuò)產(chǎn)訴求和國產(chǎn)替代訴求更加強(qiáng)烈。因此显而,對(duì)于本土產(chǎn)業(yè)鏈的國產(chǎn)替代層面來說夹宏,設(shè)備廠商面對(duì)的內(nèi)資產(chǎn)能存在更大增量空間。

來源:GaN世界

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