半导体设备专题报告:前道设备,扼喉之手,亟待突破!.pdf
- 上传者:九阳神功
- 时间:2023/05/17
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半导体设备专题报告:前道设备,扼喉之手,亟待突破!千亿美金的半导体设备赛道,或即将迎来上行周期:全球半导体产业发展呈现周期性:技术和宏观环境驱动的10年大周期和由资本开支驱动的3-4年的小周期, 根据历史周期判断,2024年全球半导体资本开支有望上修。
半导体突破是发展之重,前道设备是半导体生产之重:半导体设备作为行业基石,与资本开支关系密切,2022年市场规模达到1076.5亿美元,国际限制半导体设 备向我国出口之下,半导体设备国产替代是必经之路,国内晶圆厂逆势扩产拉动国产半导体设备需求进一步上行。半导体制造分为前道制造和后道封测,前道设 备价值量占据总设备价值量约80%。前道制程的工艺模块可以归类为前段工艺(FEOL)、中段工艺(MOL)和后段工艺(BEOL),前段工艺负责形成器件、 后段工艺负责形成金属互连,中段工艺将器件与金属层连接起来。模块工艺是由不同的单项工艺组合而来,单项工艺包括光刻、涂胶显影、薄膜沉积、刻蚀、离 子注入、CMP、清洗等,其中薄膜沉积、刻蚀和光刻设备是价值量最大的三类设备:
1. 薄膜沉积:半导体制造过程中需要反复进行薄膜生长,不同工艺环节沉积的薄膜作用不同,所用工艺也不同,总体来看,沉积工艺可以分为物理气相沉积和化学 气相沉积,原子层气相沉积本质上属于化学气相沉积,是应新技术或材料而生的沉积工艺。制程进步+存储芯片架构3D化为提升薄膜沉积设备需求,2022年全球 薄膜设备总市场已经达到229亿美元,主要由欧美和日系厂商垄断,应用材料是PVD龙头,Lam在ECD领域一家独大,TEL和ASM在ALD领域市占率较高,国 内各厂商产品可以互补:拓荆科技主要产品为PECVD,还布局了ALD、SACVD和HDPCVD,北方华创在PVD上优势明显;微导纳米以ALD为核心产品;中 微公司起家于刻蚀,依托底层技术进入薄膜沉积领域,产品布局包括MOCVD、WCVD等;盛美上海在ECD领域优势明显。
2. 刻蚀:使用物理或者化学的方法在器件表面形成微观结构,制程微缩+存储芯片3D化引起刻蚀难度和需求量增大,2022年全球干法刻蚀设备市场规模大概为230 亿美元,ICP和CCP几乎平分超95%市场份额。 Lam,TEL和AMAT几乎垄断全球干法刻蚀设备市场,国内主要由中微公司和北方华创进行突破,前者优势产 品为CCP,后者优势产品为ICP,二者在发展过程中向对方领域渗透。
3. 光刻:ASML系全球绝对龙头,掌握最先进的EUV光刻技术,ASML和Nikon均可以提供浸没式DUV光刻机,国内近乎空白。
4. 涂胶显影:光刻工艺中除了曝光之外的关键环节,分为offline和inline设备,2021年全球涂胶显影设备超30亿美元,TEL垄断近乎90%份额,国产厂商中芯源微 率先取得突破,可以实现28nm以上工艺节点全覆盖。
5. 掺杂:改变半导体材料的物理性质,离子注入工艺是主流,全球半导体离子注入设备市场规模主要被美国的AMAT和Axcelis占据,国产厂商主要是凯世通(万 业企业子公司)和中科信。
6. 热处理:包括氧化、扩散和退火,相关设备又叫做炉管设备,其中快速退火设备市场份额较大,AMAT占据全球市场的主要份额,国产厂商中,屹唐股份处于领 先位置;北方华创布局多种氧化/扩散炉。
7. CMP:化学机械抛光,全球CMP设备市场处于高度垄断状态,主要由美国应用材料和日本荏原两家设备制造商占据,两家制造商合计拥有全球 CMP 设备超过 90%的市场份额, 尤其在 14nm 以下最先进制程工艺的大生产线上所应用的 CMP 设备仅由两家国际巨头提供。国产 CMP 设备厂商主要是华海清科和烁科精 微,华海清科CMP设备已广泛应用于中芯国际、长江存储、华虹集团、大连英特尔、厦门联芯、长鑫存储、 广州粤芯、上海积塔等行业内领先集成电路制造企 业的大生产线,占据国产 CMP 设备销售的绝大部分市场份额。
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