2022年半导体清洗设备行业市场现状及未来前景分析 国内半导体设备销售额复合增速达到31%

1、中国半导体设备市场规模快速增长，清洗设备占比 5%，2020 年全球市场 约为 30 亿美元

过去五年，国内半导体设备销售额复合增速（CAGR）达到 31%，是全球 半导体设备复合增速约 14%的 2 倍。从月度数据来看，北美半导体设备出 货占全球市场的 50%以上，2021 年 1-9 月月度销售额。随着全球半导体 产业链不断向中国大陆转移，中国半导体设备持续快速发展。虽然我国半 导体设备市场规模高速增长，但是我国在半导体设备方面的自给率却远远 不足，根据芯谋研究，2020 年中国大陆半导体前道设备采购额中国产设备 比例仅为 7%。

半导体制造设备主要由晶圆加工制造设备、测试设备、封装及组装设备三 大部分组成，晶圆加工设备约占半导体制造设备的 80%，其中清洗是晶圆 加工制造中的重要一环，在单晶硅片制造、光刻、刻蚀、沉积等关键制程 工艺中均为必要环节。硅片在进入每道工艺之前表面必须是洁净的，需经 过重复多次清洗步骤，除去其表面的颗粒、有机物、金属杂质及自然氧化 层等类型的污染物。

图：清洗工艺在前段工序中的应用

清洗设备是半导体制程中的重要一环，全球清洗设备规模在 2020 年达到 30 亿美元。从不同的设备种类来划分，清洗设备约占晶圆制程设备市场规 模的 5%，用于清洗原材料及半成品上可能存在的杂质，在单晶硅片制造、 光刻、刻蚀、沉积等关键制程及封装工艺中均为必要环节。伴随着半导体 制造流程的进步和技术的发展，清洗设备市场将进一步发展。随着半导体 芯片工艺技术节点进入 28 纳米、14 纳米等更先进等级，工艺流程的延长 越趋复杂，产线成品率也会随之下降。造成这种现象的一个原因就是先进 制程对杂质的敏感度更高，小尺寸污染物的高效清洗更困难。解决的方法 主要是增加清洗步骤。每个晶片在整个制造过程中甚至需要超过 200 道清 洗步骤，晶圆清洗变得更加复杂、重要及富有挑战性。

2、清洗环节重要性日益凸显，单片清洗设备成为主流

芯片制造技术的进步驱动半导体清洗技术快速发展。芯片技术节点不断提 升，对晶圆表面污染物的控制要求越来越高，往往光刻、刻蚀、沉积等重 复性工序前后都需要一步清洗工序，清洗步骤数量约占所有芯片制造工序 步骤 30%以上。在半导体硅片的制造过程中，需要清洗抛光后的硅片，保 证其表面平整度和性能；而在晶圆制造工艺中要在光刻、刻蚀、沉积等关 键工序前后进行清洗，去除晶圆沾染的化学杂质，减小缺陷率；而在封装 阶段，需根据封装工艺进行 TSV 清洗、UBM/RDL 清洗等。随着技术节点 的继续进步，清洗工序的数量和重要性将继续随之提升，在实现相同芯片 制造产能的情况下，对清洗设备的需求量也将相应增加。随着线宽微缩， 晶圆制造的良率随着线宽缩小而下降，而提高良率的方式之一就是增加清 洗工艺，在 80-60nm 制程中，清洗工艺大约 100 多个步骤，而到了 20- 10nm 制程，清洗工艺上升到 200 多个步骤以上。

湿法清洗占比 90%，单片清洗取代批量清洗是先进制程的主流。清洗方 案大体上可以分为干法和湿法两类，目前硅片清洗中湿法清洗为主流方案， 占比 90%以上。湿法清洗按照一次清洗的对象数量分为批量清洗（槽式） 和单片清洗机。批量清洗由于交叉污染、清洗均匀可控性和后续工艺相容 性等问题，在 45nm 工艺时已无法适应，单片开始逐步取代槽式清洗机。 单片清洗改善了单个晶圆和不同晶圆间的均匀性，提高了良率；更大尺寸 的晶圆和更紧缩的制程设计对于杂质更敏感，批量清洗中若出现交叉污染 影响会更大，进而危及整批晶圆的良率；另外单片边缘清洗效果更好，多 品种小批量生产的适配性等优点也是单片清洗的优势之一。参考行业龙头 迪恩士 2021 年上半年的财报，单片清洗设备贡献的营收占比达到 70%， 槽式清洗设备贡献营收占比则达到 25%。

图：迪恩士 2021 财年上半年清洗设备中各类设备营收占比

3、行业竞争格局：迪恩士处于绝对龙头，国内四家厂商开始突围

全球半导体清洗设备主要由日本、美国等国外企业供应，合计占比超过 80%。其中，日本厂商迪恩士处于绝对领先地位，占市场份额超过 50%。 其次是东京电子、拉姆研究等，合计大概占 30%-40%。其余的为韩国厂 商三星、海力士是韩国本土规模较大的半导体厂商，他们各自在本土扶持 了一家清洗设备厂商，分别为 SEMES 和 Mujin。

目前，中国大陆能提供半导体清洗设备的企业较少，主要包括盛美上海、 北方华创、芯源微及至纯科技。其中盛美为国内半导体清洗设备的行业龙 头企业，主要产品为集成电路领域的单片清洗设备，其中包括单片清洗设 备、单片背面清洗设备、单片刷洗设备、槽式清洗设备和单片槽式组合清 洗设备等，产品线较为丰富；北方华创可提供多种类型的单片清洗和槽式 清洗设备，已广泛应用于集成电路、半导体照明、先进封装等领域；至纯 科技具备生产 8-12 英寸高阶单片湿法清洗设备和槽式湿法清洗设备的相关 技术；芯源微目前产品用于集成电路制造领域的单片式刷洗领域。

作为全球清洗设备行业龙头迪恩士最近一个财年营收规模达到约 191 亿人 民币，净利润为 9 亿元人民币，其中半导体设备业务占比达到 75%。相比 之下主攻单片清洗设备的国内厂商盛美 2020 年营收规模为 10 亿元，归母 净利润为 2 亿元左右。从二者的盈利能力对比来看，由于迪恩士产品不仅 包括清洗设备，还包括显影设备、去胶设备、匀胶机、量测设备，导致综 合毛利率大幅低于盛美。盛美 2020 年净利润率 19.5%，超过迪恩士净利 率的三倍。

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