2025年芯源微研究报告:涂胶显影+清洗设备一体两翼发展,北方华创战略收购,大湿法平台化提速
- 来源:华源证券
- 发布时间:2025/08/21
- 浏览次数:482
- 举报
芯源微研究报告:涂胶显影+清洗设备一体两翼发展,北方华创战略收购,大湿法平台化提速.pdf
芯源微研究报告:涂胶显影+清洗设备一体两翼发展,北方华创战略收购,大湿法平台化提速。芯源微是国内领先的大湿法设备龙头,致力于为客户提供半导体前后道装备与工艺的整体解决方案。公司不断优化产品布局,目前已形成前道涂胶显影设备、前道清洗设备、后道先进封装设备以及临时键合、解键合设备和化合物等小尺寸设备的产品矩阵。涂胶显影设备持续突破,化学清洗设备产业化进展顺利,后道先进封装设备优势巩固,产品矩阵持续拓宽。公司是国内唯一可提供量产型前道涂胶显影机的厂商,目前已成功开发Offline、I-line、Krf以及Arf浸没式等多种型号产品。截至2024年相关产品已完成晶圆加工环节28nm及以上工艺节点的覆盖...
1.芯源微:深耕半导体设备,业务收入快速增长
1.1.深耕半导体制造设备,国产涂胶显影突破
1.1.1.23 年深耕,大湿法设备全面布局
公司起家于中科院沈阳自动化所,大湿法设备全面布局。沈阳芯源微电子设备股份有限公司成立于 2002 年,是由中科院沈阳自动化研究所发起创建的国家高新技术企业。公司主要布局产品包括光刻工序涂胶显影设备(涂胶/显影机、喷胶机)和单片式湿法设备(清洗机、去胶机、湿法刻蚀机),目前已形成前道涂胶显影设备、前道清洗设备、后道先进封装设备、化合物等小尺寸设备四大业务板块,产品已完整覆盖前道晶圆加工、后道先进封装、化合物半导体等多个领域。
1.1.2.经历四个发展阶段,铸造国内大湿法设备龙头
技术积累期(2002 年-2010 年):公司脱胎于中科院沈自所,通过技术引进与自主研发相结合,完成对后道涂胶显影设备的突破。2002 年先进制造与韩国STL 共同发起创立中韩合资的芯源半导体,公司通过技术引进与自主研发相结合的方式提升自身研发能力。2005年,公司自主研发生产的 8 英寸先进封装领域用涂胶设备产品销售至江阴长电,开辟8英寸先进封装凸点(Bumping)工艺国产化新领域。2007 年,公司自主研发生产的12 英寸先进封装涂胶/显影设备产品销售至江阴长电。2008 年,公司承担的“十一五”国家科技重大专项《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》“凸点封装涂胶显影、单片湿法刻蚀设备的研发与产业化”项目获得立项批复,公司成功突破凸点封装工艺相关的超厚光刻胶膜的涂覆、显影、单片湿法多工艺药液同腔分层刻蚀等多项核心关键技术。
技术成长期(2011 年-2017 年):紧抓国内 LED 产业快速发展历史机遇,半导体后道持续发力,打入全球龙头企业产业链。2011 年,公司抓住国内LED 产业快速发展的历史机遇,推出 LED 芯片制造领域用涂胶/显影机等半导体专用设备,产品销至三安光电、华灿光电等国内一线 LED 厂商。2012 年,公司承担的国家“十二五”国家科技重大专项《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》“300mm 晶圆匀胶显影设备研发”项目获得立项批复,项目执行期内公司成功突破集成电路前道晶圆加工领域光刻工艺超薄胶膜均匀涂敷、精细化显影、精密温控热处理等多项核心关键技术。2013 年,公司自主研发的先进封装领域用喷雾式涂胶设备成功销售至台积电子公司中国台湾精材。2016 年,公司生产的先进封装领域用涂胶/显影设备批量销售至台积电,成功打入全球龙头企业产业链。
快速发展期(2018 年至 2024 年):完成前道工艺涂胶显影设备突破,实现涂胶显影产品设备 28nm 及以上工艺节点的国产替代。2018 年,公司自主研发的首台国产高产能前道涂胶设备“奉天一号”出厂上海华力,验证并实现销售,进军集成电路前道晶圆加工用涂胶显影设备领域。2019 年,公司自主研发的集成电路制造前道单片式清洗设备出厂中芯国际(深圳),通过工艺验证并实现销售。2022 年,公司 12 寸 KrF 涂胶显影设备成为厦门士兰集科(士兰微电子 12 英寸特色工艺芯片制造主体,覆盖功率芯片及 MEMS 等产品)引入的首台国产高产能前道 KrF 涂胶显影机台;同年,公司发布的首台浸没式高产能涂胶显影机可覆盖国内28nm 及以上所有工艺节点,在客户端已完成验收。2023-2024 年公司ArF 浸没式高产能涂胶显影设备持续成熟和标准化,在高端 NTD 负显影、SOC 涂布等新机台销售情况良好。
产业整合,拐点或现(2025 年至今):化学清洗机有望快速放量,北方华创并购彰显战略协同效应。公司于 2024 年 3 月正式发布前道化学清洗机KS-CM300/200,可适用于多种前段和后段工艺清洗过程,适配高温 SPM 工艺,为国内客户提供高温SPM设备国产替代。公司化学清洗机整体工艺覆盖率达 80%以上,产品优异的工艺指标获得国内客户高度认可,目前该产品已获得国内多家大客户订单以及验证性订单,有望成为公司未来长期稳定的业绩增长点。半导体设备龙头北方华创通过股份转让和改组公司董事会获得公司控制权,成为公司第一大股东。公司作为国内大湿法设备龙头,与北方华创在产品布局上存在不同。北方华创在刻蚀、薄膜沉积、炉管、快速退火等核心工艺装备具备技术先进性,公司在光刻工序涂胶显影设备方面技术领先,化学清洗、临时键合等新产品产业化进展顺利,二者具有较强的互补性。通过并购合作有利于推动双方不同设备工艺整合,公司有望受益于北方华创的研发、供应链、客户端的资源共享,推动公司研发效率提升和降低生产成本,加强公司核心竞争力,同时进一步深化公司产品下游客户的渗透率,拓宽公司业务规模。

1.1.3.北方华创成为第一大股东,核心团队战斗力强
北方华创“入主”公司,成为公司第一大股东,与芯源微强强联合。2025 年3月10日,公司持股 5%以上的股东先进制造与北方华创达成股份转让协议,将其持有的19,064,915股公司股份全部转让给北方华创,占公司当时总股本的 9.49%,3 月31 日公司另一持股5%以上的股东中科天盛与北方华创达成股份转让协议,将其持有的16,899,750 股公司股份全部转让给北方华创,占公司当时总股本的 8.41%。根据公司 6 月25 日《芯源微关于持股5%以上股东通过公开征集转让方式协议转让股份完成过户登记暨控制权变更的公告》,截至6月23日,北方华创已完成股份转让协议,持有公司 35,964,665 股股份,约占公司总股本的17.87%,为公司第一大股东。 截至 2025 年 6 月 23 日,公司前两大股东分别为北方华创、辽宁科发,股权占比分别为17.87%/10.6%,公司从无控股股东和实际控制人变更为有控股股东、实际控制人,目前公司控股股东为北方华创,实际控制人为北京电子控股有限责任公司。
1.2.业务范围持续扩张,营收及利润有望快速增长
1.2.1.穿越周期,产品落地叠加国产替代推动收入增长
公司营收近年来快速增长,24 年 Q4 表现优异,利润阶段性承压。2019-2023年,得益于公司产品技术的持续进步,产品落地叠加国产替代,收入实现迅速增长。公司营收规模从2.13 亿元增至 17.17 亿元,CAGR 达 68%,公司归母净利润从0.29 亿元增至2.51亿元。2024年 Q4 公司营收达 6.49 亿元,同比增长 27.13%,全年公司营业收入为17.54 亿元,整体增长态势放缓。2024 年受公司持续加大研发投入,研发费用增加,叠加公司规模扩张带来的成本费用增量影响,导致公司归母净利润暂时承压,全年归母净利润为2.03 亿元,同比下降19.08%。

2019 年,新品签单、产品生产周期及 LED 周期下行影响,营收增速放缓。一方面,公司该年内订单以产品中工艺更复杂、生产周期更长的 8/12 英寸晶圆处理设备为主,且订单的签单时间主要集中在下半年,如发向上海华力的前道 BARC 涂覆设备在当年9月才完成工艺验证,导致产品设备的生产、销售量同比下滑;另一方面,受下游LED 领域周期性调整影响,LED 领域的销售订单有所下降。 2020 年,受益于光刻工序涂胶显影设备出货,公司营收增长54%。受益于公司新款前道涂胶显影设备向上海华力、中芯绍兴、士兰集科、上海积塔等国内头部晶圆厂出货,光刻工序涂胶显影设备营收大幅增长 111%至 2.36 亿元;单片式湿法设备受到去胶机产品收入下降导致相关收入降低 20%。2020 年公司整体营收 3.29 亿元,同比增长54%。2021 年,产品与技术方案受客户认可,得益于下游资本支出增长,涂胶显影与湿法设备销售两开花。前道涂胶显影领域,公司 off-line 涂胶显影机实现批量销售,I-line涂胶显影机通过部分客户验证进入量产阶段;前道物理清洗领域,公司Spin Scrubber 产品已经实现国产替代,多家国内头部晶圆厂批量下单;后道先进封装领域,公司涂胶显影和湿法设备作为主流机台批量用于台积电、长电、华天等头部厂商,叠加下游晶圆厂CAPEX的持续增长,公司实现 8.29 亿元的总收入,同比增长 152%,其中涂胶显影设备实现销售5.1亿元,同比增长 114%,单片式湿法设备实现销售 2.9 亿元,同比增长280%。
2022 年,研发成果显著,产品落地顺利,叠加国产替代,公司营收持续快速增长。前道涂胶显影领域,off-line、I-line、KrF 机台均实现批量销售,首台浸没式机台于年底完成厂商验证并收获多家厂商订单;前道物理清洗设备已成为国内晶圆厂baseline 产品,持续稳定出货;后道先进封装领域产品除向老客户持续销售外,也开始向多家新兴封装厂商出货。受到大国博弈的影响,国内客户国产替代需求迫切,进一步推升公司业绩水平。2022年公司实现了 13.85 亿元的销售收入,同比增长 67%,其中光刻工序涂胶显影设备实现收入7.6亿元,同比增长 49.55%,单片式湿法设备实现收入 5.5 亿元,同比增长89.91%。2023 年,新签订单稳健,涂胶显影设备批量销售规模持续增长,化学清洗机产业化取得实质性突破。公司前道涂胶显影设备新签订单在国内前道晶圆厂扩产节奏放缓的大背景下,持续保持良好增速,客户认可度不断提升。前道物理清洗领域,公司新一代高产能物理清洗机发往国内重要存储客户验证,或将打开存储市场新增量空间;公司战略性新产品前道化学清洗机取得国内重要客户验证性订单,化学清洗机有望成为公司第二成长曲线。公司开始跻身到技术含量更高、市场空间更大的前道化学清洗领域,公司前道产品(涂胶显影+清洗)的国内市场空间有望由百亿级别提升至二百亿元级别。后道先进封装及小尺寸领域,签单受下游市场景气度影响阶段性承压。2023 年公司营收达 17.17 亿元,其中光刻工序涂胶显影设备实现收入 10.66 亿元,同比增长 40.8%,单片式湿法设备实现收入6 亿元,同比增长9.09%。
2024 年,新签订单达 24 亿元,化学清洗机获得客户高度认可。前道涂胶显影领域,公司涂胶显影机持续获得国内头部逻辑、存储、功率客户订单,I-line、KrF 机台在多家客户端量产跑片数据良好,公司持续推进 ArF 浸没式高产能涂胶显影机导入客户端验证。公司前道物理清洗机获得国内领先逻辑客户批量订单,公司高温 SPM 机台成功通过国内领先逻辑客户工艺验证,前道化学清洗机签单情况优异,获得国内多家大客户订单和验证性订单。后道先进封装领域,受益于行业周期复苏,后道涂胶显影机及单片式湿法设备签单同比增长良好,继续获得海外封装龙头客户批量重复性订单;新产品临时键合机、解键合机、Frame清洗机等顺利通过多家客户验证。2024 年公司营收达 17.54 亿元,其中光刻工序涂胶显影设备实现收入 10.5 亿元,单片式湿法设备实现收入 6.45 亿元,同比增长7.43%。

1.2.2.机台单价良性增长,研发投入增长
公司通过持续的技术迭代来满足先进制程需求,产品单价持续增长。公司一直以市场方向和客户需求为导向,不断对产品进行技术完善和革新,从首台前道涂胶显影设备到第三代前道涂胶显影设备,公司前道涂胶显影技术从 off-line 到 28nm 及以上工艺节点全覆盖,并可实现和多种主流光刻机联机运行。公司积极布局新一代超高产能涂胶显影机架构FTEX,目前该机台研发进展顺利。前道物理清洗设备可广泛应用于国内28nm及以上工艺制程的晶圆制造领域,达到国际先进水平,满足更高工艺制程客户需求,公司同时加速布局前道化学清洗设备。公司技术水平的持续增长推动公司产品满足先进制程工艺的需求,涂胶显影机单价从 2017 年的 142 万元增至 2024 年的 621 万元,单片式清洗机单价从2017 年的169万元增至 2024 年的 467 万元。公司产品的均价增长凸显产品匹配高阶制程需求,彰显公司产品的优异性能,下游客户认可度不断提升。
公司管理及销售费率稳中有降,研发支出稳步增长。公司管理费率和销售费率稳中有降,从 2019 年的 15.96%和 9.67%降至 2023 年的 10.6%和 8.27%,营收增长带来的规模效应显著。2024 年公司销售费率为 5.12%,受公司规模扩张影响,管理费用增加,管理费率回升至14.22%。2024 年公司研发费用达 2.97 亿元,研发费用同比增长49.93%,研发费率升至16.92%。2025 年 Q1 公司保持高强度的研发投入,一季度研发费用达0.64 亿元,研发费率达 23.18%,实现近年来的单季度新高。
公司高度重视研发能力,研发人员数量持续增长,24 年硕博占比达51%。公司研发人数近年来持续增长,2019 年公司研发人员 95 人,截至 2024 年公司研发人员数量增至459人,其中硕博占比达到 51%,研发人员占全员数量的 33.6%。公司重视技术人才队伍建设,形成了稳定的核心技术人员团队,为核心技术创新突破夯实人才基础。
重点突破在研项目,夯实业务发展技术储备。公司作为国内大湿法设备龙头,紧跟行业发展潮流,坚持核心技术的持续突破,保持公司的技术先进性。根据公司24 年在研项目情况,公司持续推进前道涂胶显影机设备技术研发和产业化运用、前道清洗设备技术以及后道先进封装设备技术创新,预计总投资规模将达 7.5 亿元。我们认为,公司高度重视新技术、新产品和新工艺的研发工作,有利于公司持续丰富产品布局,增强产品的核心竞争力。
2.行业:涂胶显影与清洗均为核心工艺环节,设备市场规模广阔
2.1.前道工艺是电路的物理实现过程,步骤复杂,设备繁多
半导体器件制造以物理方式实现半导体电路。半导体器件制造通常遵循“成膜、图形化、平坦化”三个环节,循环多次逐步完成各层材料的沉积、功能化和图形化。以前道工艺为例,晶圆厂为对应制程设计合适的工艺流程,不断调整具体工艺步骤、工艺参数和工艺时间,以搭建起最适程式,通过数百道至上千道工序,制造出满足器件电路要求的芯片产品。半导体器件制造涉及多道核心工序、多类关键设备。以集成电路前道工艺为例,包含热处理(氧化/扩散/退火)、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、平坦化/抛光和检测等多道工序,涉及的半导体设备包括氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。
不同机台在制造环节明确分工,以合力完成芯片器件的生产。根据集成电路前道工艺各个步骤细分半导体设备种类,热处理步骤主要包括氧化炉、扩散炉和退火设备,光刻步骤主要包括清洗机、涂胶显影设备和光刻机,刻蚀步骤主要包括干法刻蚀设备、湿法刻蚀设备和清洗机,离子注入步骤主要用到离子注入设备、清洗设备、去胶设备,薄膜沉积步骤主要包括薄膜沉积设备、清洗机和退火设备,平坦化/抛光步骤主要用到化学机械抛光(CMP)设备,检测步骤主要用到前道量测设备,其中清洗、去胶和退火设备在多个步骤中有涉及。薄膜沉积设备可细分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD),清洗机可细分为单片式清洗、槽式清洗和组合式清洗。 随制程微缩,半导体制造工序数量持续增长,机台需求持续增长。根据中科飞测2024年报,28nm 制程产品工序达数百道,由于采用多层套刻技术,14nm及以下节点产品工序增加至近 1000 道。每道工序都需要对应设备机台进行支持。因此,随着制程的持续微缩,半导体制造工序的持续增长,单条产线的设备机台量持续增加,CAPEX 或将不断增长。
2.2.涂胶显影机是光刻工艺的核心设备
2.2.1.涂胶显影机主要承担曝光外的其他光刻工艺
涂胶显影设备承担了除曝光以外的所有光刻工艺,包括光刻材料的涂布、烘烤、显影、晶圆背面清洗以及用于浸没式工艺的晶圆表面的去离子水冲洗等。

涂胶显影机一般由三大部分构成,浸没式配套涂胶显影机一般由四大部分构成:第一部分:晶圆盒工作站(Wafer Cassette Station)用于装载晶圆盒,机械手从晶圆盒中把晶圆抽出来,传送到工艺处理部分。 第二部分:工艺处理部分是机台主体,安装有增粘模块、热盘、冷盘、旋涂和显影等主要工艺单元,由一至两个机械手在各单元之间进行晶圆传递。第三部分:浸没式光刻机工艺配套单元,包括晶圆表面水冲洗单元、背部清洗单元等。第四部分:和光刻机联机的接口界面,包括暂时存储晶圆的缓冲盒(Buffer)、晶圆边缘曝光(Wafer Edge Exposure)和光刻机交换晶圆的接口。
2.2.2.光刻胶旋涂、烘烤、显影与清洗是设备核心工艺单元
晶圆表面增粘处理:部分晶圆表面的亲水性(Hydrophilic)将影响后续光刻胶的涂覆,需在增粘单元(Adhesion Unit)中进行晶圆表面增粘处理。晶圆在腔体内加热到一定温度,引入六甲基二硅胺 HMDS 气体。HMDS 吸附在晶圆表面使晶圆具有疏水性(Hydrophobic)。
光刻胶旋涂单元:负责光刻胶涂覆、边缘清洗和晶圆背面冲洗。旋涂单元内部包含一个旋转样品台放置晶圆和数个喷嘴用于喷涂各类有机溶剂。喷胶之后,样品台先做低速旋转,使光刻胶覆盖整个晶圆,再做高速旋转,得到目标厚度和均匀性。300mm晶圆单次喷胶量介于 0.5~4ml,可以使用有机溶剂润湿、系统监控、降低喷嘴口径尺寸和多次少量喷涂的方式降低喷胶量。晶圆厂会对设备喷胶量和喷嘴性能提出严格的要求,更少的喷胶量、更好的喷胶控制精度、更强的喷胶稳定性和喷嘴的定位精度是晶圆厂降低成本、提升光刻良率的关键点,也是涂胶显影设备厂商的重点发力方向。
烘烤与冷却:光刻胶旋涂完成后需要在热盘上进行烘干,又称软烘。软烘时温度偏差需要严格控制,热盘温度的均匀性会直接影响到曝光后线条宽度的均匀性。曝光时,光子在光刻胶内部激发光化学反应产生酸 H+,需要送回涂胶显影机进行后烘烤后才能溶于显影液。特别是对于化学放大胶,后烘可以产生更多酸,使光化学反应放大,因此后烘的温度和时间对光刻胶的性能影响很大。无论是软烘还是后烘,对温度的全方位控制能力都是设备厂商研发的难点与重点。 显影单元:包含一个用于承载晶圆的转台和数个用于喷洒显影液、去离子水和表面活化剂的喷嘴。显影液的喷淋包括静态和动态两种方式,显影方式和光刻胶性能有关,如浸没式光刻胶需要使用动态喷淋解决表面张力大带来的线宽不均匀问题,去离子水用于终止显影过程并清洗光刻胶颗粒,而表面活化剂可以有效解决线条表面张力大导致的线条倒塌问题。
清洗工艺单元:去离子水冲洗单元是为了解决浸没式光刻机曝光后水滴残留晶圆表面导致后烘时水滴与胶体反应形成缺陷推出的方案,该方案也用于曝光前清洗光刻胶中易释放到水中的化学成分。前后清洗工艺都能够有效降低光刻图形缺陷,提高产品良率,是浸没式光刻工艺制程必须具备的。 其他:除上述工艺之外,机台内部微环境精确控制、光刻机联机调度、高产能设备的架构优化都是涂胶显影设备中的重难点。
2.2.3.新型材料持续涌现,设备整合助力涂胶显影设备发展
集成检测单元的涂胶显影设备有助于提升运营效率,提升客单价。传统对光刻结果的测量是在专用设备上进行,涂胶显影设备中增加检测单元成为趋势,实现在线检测,其发展方向包括胶厚检测、胶膜缺陷检测、工艺动态单元检测等。 新型功能材料的应用为涂胶显影设备开拓新的市场。随着新型功能材料的应用,一些曾需要使用化学气相沉积 CVD 实现的薄膜材料可以通过旋涂的方式实现,成本更低,效率更高,因此涂胶显影机除了与光刻机联机之外,还将运用在更多薄膜领域,以独立机台的形式存在。
2.2.4.公司已完成对前后道涂胶显影设备的布局,技术持续突破
涂胶显影设备是公司的标杆品类,公司产品覆盖集成电路前道晶圆制造加工、集成电路后道先进封装以及化合物、MEMS、LED 芯片领域。KS-FT200/300 系列覆盖前道涂胶显影,KS-C300 12 寸集束型和 KS-S300 12 寸星型涂胶显影主要覆盖后道先进封装及化合物、MEMS 和 LED 领域。 公司前道涂胶显影机台具有高产能、高工艺能力、高洁净度等特点,广泛应用于28nm及以上工艺节点。KS-FT200/300 是公司推出的堆叠式高产能涂胶显影机,可以与主流光刻机联机,并实现高于光刻机产能的效率(产能达 300+WPH)。公司产品可适用于前道ArFi、ArF、KrF 涂胶显影工艺,可兼容高产能 Barc、SOC、NTD 等offline 工艺,帮助客户实现国产替代。公司以 28nm 为起点,继续向高端市场和设备技术发起冲击。根据公司24年年报,公司持续推进 28nm 以下工艺技术验证。此外公司持续推进新一代超高产能涂胶显影机架构FTEX 研发,FTEX 系列前道超高产能涂胶显影机具有高产能、高稳定性、高可靠性、高度集成化和智能化等多项核心优势,可通过更为先进的架构基础匹配未来更先进的光刻机产能提升需求。目前该机台研发进展顺利,有望尽快导入到核心客户进行验证。我们认为,公司作为国内唯一可以提供量产型前道涂胶显影设备的公司,在前道涂胶显影设备技术的持续创新,有望巩固公司的市场竞争优势,赋能未来业绩的稳定放量。
公司后道涂胶显影设备主要应用于先进封装技术 BGA、Flip-Chip、WLCSP、CSP、2.5D、3D 等涂胶显影工艺,可实现高黏度 PR、PI 涂敷及多种显影工艺。公司机台适用于超厚胶涂覆、显影及烘烤工艺,整体已达到国际先进水平,部分核心技术已达到国际领先水平。
2.3.单片式湿法设备是半导体制造应用最广泛的设备之一
晶圆清洗是指在不造成伤害的情况下去除附着于晶圆片表面的异物的工艺。根据清洗介质的不同,目前半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线。
湿法清洗是指针对不同的工艺需求,采用特定的化学药液和去离子水,对晶圆表面进行无损伤清洗,以去除集成电路制造过程中的颗粒、自然氧化层、有机物、金属污染、牺牲层和抛光残留物等物质,主要分为物理清洗和化学清洗。

制程微缩推动湿法清洗设备演进。最初的湿法清洗是槽式清洗机,由美国无线电公司RCA 于 1970 年提出,通过多个化学槽体、去离子水槽体和干燥槽体的配合完成晶圆清洗工艺。随着集成电路线宽的不断缩小,对污染颗粒大小及数量、金属污染控制等要求越来越严格,单片式清洗机、刷洗机陆续出现,单片清洗逐渐占据清洗市场主要份额。
目前单片式清洗设备已广泛用于集成电路制造前道 FEOL 和后道BEOL 制程。涉及工艺包括成膜前清洗、成膜后清洗、等离子体刻蚀后清洗、离子注入后清洗、化学机械抛光后清洗和金属沉积后清洗。单片式清洗设备可以兼容除高温磷酸工艺外的所有清洗工艺。
2.3.1.单片式清洗设备主要分六大模块,以提升效率和结果为核心
单片式清洗设备一般由主体框架、晶圆传输系统、腔体模块、化学药液供给传输模块以及软件系统和电控模块六大模块组成。 主体框架:主要包括工艺腔体配置及腔体的布局。为了提升产能,一般配置多个腔体,目前配置较多的是 8 或 12 个,也有厂商开始推出 24 个腔体的设备。腔体的位置摆放以保证晶圆在内部的传输路径短、工艺便利的同时可以尽可能小的使用无尘室的面积,提升产能是当前设备厂商最需要解决的问题。 晶圆传输系统:主要由装卸端口(Load Port)、设备前端模块(Equipment Front EndModule, EFEM)和晶圆传输机械手组成。设备前端模块需要安装高效空气颗粒过滤器,并满足不同技术节点对颗粒大小控制的要求。晶圆传输机械手用于传送清洗前后的晶圆,必须要保证晶圆在传输的过程中没有颗粒的增加,也需避免静电的产生。腔体模块:执行晶圆清洗干燥的区域。旋转喷淋方法是单片湿法设备的工艺基础,其利用电动机驱动等机械方法将晶圆以较高速度旋转,在旋转过程中,通过向晶圆表面喷淋清洗液等流体介质,利用高速旋转的离心作用,实现流体介质的均匀覆盖和脱离的过程。
2.3.2.清洗工艺与技术持续创新满足晶圆厂对清洗全方位需求
高温 SPM 清洗工艺:主要用在刻蚀以及离子注入之后的有机物清洗,目的是把晶圆表面反应后残余的光刻胶聚合物清除干净。单片 SPM 工艺应用贯穿整个先进半导体的前、中段工艺,清洗工艺次数超过 30 道,是所有湿法工艺中应用最多的一种设备。SPM工艺被广泛应用在浅槽隔离(STI)、接触孔刻蚀后(CT)等高深宽结构,以及鳍式晶体管(FinFET)、电容(capacitor)等高度复杂图形区域。 晶圆背面(Backside)清洗工艺:主要用于对晶圆背部杂质的去除。金属污染是半导体生产过程中最严重的污染形式,尤其是在进入光刻机之前,需要对晶圆正面与背面进行全部清洗以满足洁净需求,避免光刻机因晶圆背面缺陷问题(金属和颗粒)而停机。随着工艺进步和金属层增加,晶圆背部清洗的需求持续增长。 纳米喷射(NANO Spray)清洗技术:在二流体雾化喷嘴的两端分别通入液体介质和高纯氮气,使用高压气体为动力,辅助液体微雾化成极微细的液体粒子,并喷射到晶圆表面,以去除颗粒。氮气的流量和清洗液的流量是纳米喷射清洗的核心工艺参数,液滴数量和喷雾颗粒决定喷雾液滴与晶圆接触的概率和可清洗的图形尺寸,液滴速度决定了对晶圆表面污染物的冲击力和去除效果。 兆声波清洗技术:该方式通常使用频率 800kHz~3MHz 的兆声波,由兆声波发生器产生,传递到清洗液中对晶圆进行清洗。作为一种机械波,在传输的液体介质中产生周期性的压缩或者拉伸,当低压相中兆声波的强度超过液体的固有拉伸强度时,液体将被拉开从而产生空穴,液体中溶解的气体会向空穴扩散,空穴现象可以显著提升清洗效果。此外,由于兆声波边界层厚度小,空穴的流动在晶圆表面较近位置产生局部流体流动,形成微流现象。微流和空穴破碎产生的冲击波可有效将污染颗粒去除,尤其适合去除小颗粒,该技术用于高深宽比的图形清洗上优势同样显著。
2.3.3.公司初步完成对前后道清洗工艺设备的布局
公司长期坚持在前后道清洗工艺设备进行深耕布局。公司新产品前道化学清洗机适用于沉积前清洗、蚀刻后清洗、离子注入后清洗、CMP 后清洗等多种前段工艺和后段工艺清洗进程,可适配高温 SPM 工艺,整体工艺覆盖率达 80%以上。该产品具有高工艺覆盖性、高稳定性、高洁净度、高产能等多项核心优势,满足国内客户对高温SPM设备的国产替代需要。公司高温 SPM 机台在 26nm 颗粒控制、刻蚀率及均一性、金属离子控制三大核心指标在客户端量产跑片监控下可对标海外龙头,具备较强的产品竞争力。公司前道物理清洗机适用于晶圆制造前段工艺(FEOL)与后段工艺(BEOL)进程中薄膜沉积、光刻、刻蚀等多道工艺,可广泛应用于国内 28nm 及以上工艺制程的晶圆制造领域。公司产品从 2018 年发布以来,凭借其高产能、高颗粒去除能力、高性价比等优势受到下游客户的广泛认可,确立产品的市场领先地位。公司产品目前广泛应用于中芯国际、上海华力、青岛芯恩、广州粤芯、上海积塔、厦门士兰等一线大厂,成为国内逻辑、功率器件客户主力量产机型。 公司生产的单片式湿法设备包括清洗机、去胶机、刻蚀机,可广泛应用于来料清洗、TSV深孔清洗、Flux 清洗等清洗、去胶及 lift-off 剥离工艺及多种介质层湿法刻蚀工艺,机台整体达到国际先进水平。
2.4.半导体设备需求持续增长,中国大陆成为全球重要市场
2.4.1.晶圆厂资本支出长期处于上升趋势
半导体设备市场长期持续增长,2025 年市场规模有望突破1255 亿美元。根据SEMI 数据,受益于 5G、AI 及物联网等新兴技术驱动,2019-2022 年全球半导体设备市场规模稳健扩张,自 2019 年的 598 亿美元增至 2022 年的 1076 亿美元,CAGR 达22%。2023年全球半导体设备市场规模小幅下滑 1.3%,降至 1063 亿美元。24 年受益于AI 推动的先进制程投资扩张、HBM 产能军备竞赛以及中国半导体自主化浪潮不断推进,全球半导体设备销售额同比增长 10%,达 1171 亿美元,创历史次高。根据 SEMI 预测,2025 年受益于人工智能驱动的芯片创新需求持续推动产能扩张和先进制程生产,全球半导体设备销售额有望保持良好增长态势,全年总销售额或将实现 1255 亿美元,同比增长 7.4%。在先进逻辑、存储器及技术迁移的持续推动下,2026 年设备销售额有望进一步攀升至 1381 亿美元,或将实现连续三年增长。

晶圆厂设备支出呈现长期增长,或将赋能半导体设备销售规模放量。根据SEMI,2025年到 2027 年,受半导体晶圆厂的区域化以及数据中心和边缘设备对AI 芯片日益增长的需求驱动,全球 300mm 晶圆厂设备支出预计将达到创纪录的 4000 亿美元。2025 年全球用于前端设施的晶圆厂设备支出连续六年保持增长,有望达 1100 亿美元,预计同比增长2%,2026年有望受 AI 相关芯片需求走强驱动,增长 18%至 1300 亿美元。
2.4.2.产能转移推动中国市场增长,国内市场具备强劲发展动能
中国大陆保持全球最大的半导体设备市场地位,产能扩张利好国内企业订单获取。根据SEMI,中国大陆巩固自身全球最大半导体设备市场地位,市场规模自2018 年的131亿美元增至 2024 年的 496 亿美元,受益于国内积极的产能扩张和政府支持等措施,24年中国大陆设备出货金额同比增长 35%。根据 SEMI 数据,2024 年中国大陆半导体市场份额占全球市场规模的 42%,较 2023 年的 34%进一步增长 8 pct。
2.5.涂胶显影设备市场垄断性强,工艺演进推动需求增长
涂胶显影设备应用领域广阔,市场需求持续高增。受益于半导体前道、后道及泛半导体领域需求的增长,涂胶显影设备市场需求量持续增长,2024 年国内涂胶显影设备需求量达1775 套,市场规模增长至 125.9 亿元。根据智研咨询预测,2025 年国内涂胶显影设备市场规模有望突破至 143.74 亿元。公司作为国内目前唯一可提供量产型前道涂胶显影机的厂商,有望通过持续的技术迭代及客户验证,提升客户覆盖度及市场渗透率,实现长期稳健的收入增长。
日本厂商高度垄断涂胶显影设备市场,国产替代具有必要性。根据智研咨询,涂胶显影设备行业长期被国际企业垄断,以 TEL 为代表的国际企业凭借先进成熟的技术储备、丰富的产品线和广泛的客户资源,占据国内 85%以上的市场份额。国内涂胶显影设备厂商起步相对较晚,技术积累不足,2024 年国内厂商市场占比仅为 14.24%。公司作为国内涂胶显影设备龙头,通过多年技术研发,在光刻工艺胶膜均匀涂敷技术、精细化显影技术、高产能设备架构及机械手优化调度技术、内部微环境精确控制技术等多项关键技术上已达到国际先进水平。我们认为,公司锚定全球主流光刻技术发展进程,持续提升涂胶显影设备各项核心指标,有利于未来打破国外厂商的垄断地位,国内市占率有望持续提升。
我们认为,长期来看涂胶显影设备受益于前后道的多个工艺演进,市场有望持续扩张,利好行业内部企业发展: 前道工艺演进一:制程微缩。随着制程持续微缩,单款芯片制作的光罩数量持续增长,光刻次数增加,从而等比例增加了涂胶显影设备的需求。根据集微网信息,28nm制程最多使用 50 层光罩(Mask),14nm/10nm 使用 60 层光罩,7nm 预估达到80 层光罩。前道工艺演进二:多重曝光技术。自对准双重曝光(Self-aligned DoublePatterning,SADP)技术先利用浸没式光刻机形成节距较大的线条,再利用侧墙图形转移的方式形成1/2节距的线条,该技术广泛适用于逻辑 FinFET 技术中 Fin 的形成或后段金属线条。自对准双重曝光 SADP 后续还发展出自对准四重曝光 SAQP 和自对准多重曝光SAMP以进一步降低芯片特征尺寸。光刻多重曝光技术通常需要反复进行涂胶—光刻—显影—刻蚀等工艺流程,由于每一次曝光都需要进行涂胶和显影工艺,因此该技术对涂胶显影设备需求推动较为明显。前道工艺演进三:NTD 负显影技术。用于前道高端工艺,其原理为正性光刻胶未被曝光的区域可以被 NTD 显影液去除,而曝光区域则在显影后留下,实现类似负性光刻胶的曝光特性。NTD 负显影技术的出现将增加对涂胶显影设备的需求。前道工艺演进四:单/双层大马士革工艺。大马士革工艺是先在介电层上蚀刻金属导线用的图膜,再填充金属以实现多层金属互连的一种工艺。大马士革工艺需要经历多次涂胶—光刻—显影—刻蚀的工艺流程,从而形成用于电镀铜的凹槽与孔洞,尤其是伴随制程的微缩,金属互连层数持续增长,大幅带动了对涂胶显影设备的需求。后道工艺演进一:Re-distributed layer, RDL 重布线层技术。RDL 技术被广泛用于先进制程芯片 FIWLP (Fan-In Wafer Level Package)和 FOWLP (Fan-Out Wafer Level Package)中进行 IO 接口的重新排布,包括台积电的 CoWos-R 均使用该项技术。RDL 要经历多次涂胶—光刻—显影—刻蚀的工艺流程,有力推动了对后道涂胶显影设备的需求。后道工艺演进二:Through Silicon Via, TSV 硅通孔技术。通过在芯片与芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通,对铜、钨、多晶硅等导电物质的填充,实现硅通孔的垂直电气互联。该技术被广泛用于三维集成电路封装、3D WLCSP 和2.5D 中介转接层封装。硅通孔技术同样需要经历多次涂胶—光刻—显影—刻蚀,因此将有效推动代工晶圆厂、存储厂商和封测厂对涂胶显影设备的需求。 公司自主研发掌握涂胶显影设备的多项核心技术,保证设备供应的稳定性,在部分技术领域实现了对头部企业的追赶。未来通过不断优化机台的配置、效率、降低平均故障间隔时间、提高胶膜涂敷均匀度、显影精细度、热板温度均匀性、工艺适应性,公司产品竞争力或将持续提升,有望把握市场快速增长的机遇,实现业绩增长。
2.6.美日韩厂商垄断清洗设备市场,技术迭代与工艺演进促进需求增长
下游需求持续增长,清洗设备市场高度集中于美日韩厂商。根据Facts &Factors数据统计,2022 年全球半导体清洗设备市场规模约为 77.5 亿美元,伴随着全球泛半导体产业迅速发展,下游的需求扩张有望带动上游设备厂商的销售规模,2030 年全球半导体清洗设备市场规模或将达 145 亿美元。市场格局中,美日韩厂商凭借技术先进性垄断全球清洗设备市场,根据智研咨询数据,2023 年全球半导体清洗设备 CR4 达 86%,其中SCREEN、TEL、LAM、SEMES 市场占比分别为 37%/22%/17%/10%,国内企业市占率较低。根据2023年中国电子专用设备工业协会数据统计,国内半导体清洗设备市场规模为113 亿元,国产化率为35%,国产化替代空间仍然较大。
2.6.1.技术变革与工艺演进推动晶圆厂对清洗设备需求
技术变革一:FinFET、GAA、CFET 等先进制程逻辑。先进技术节点流程更加复杂,对清洗次数要求更高,推动了清洗设备的需求。

技术变革二:3D 架构 NAND。3D NAND 具有极高深宽比,对清洗设备的数量和性能提出了更高的要求。
技术变革三:以 TSV 和 Hybrid Bonding 为首的先进封装。先进封装增加了后道刻蚀次数,增加了对清洗设备的需求。
工艺演进一:HKMG 高介电常数金属栅极。在前道工艺中引入多种复杂的金属污染源大大增加了对金属污染物清洗设备的需求。
工艺演进二:铜互连与大马士革工艺。在前道工艺中引入更多的金属铜污染源大大增加了对金属污染物清洗设备的需求。
工艺演进三:高深宽比电容。随着 DRAM 制程微缩,存储电荷的电容直径缩短,电容高度增长,传统清洗设备容易导致电容倒塌,影响器件性能。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
- 芯源微:涂胶显影国产替代先驱者,在关键设备领域提前卡位平台化布局.pdf
- 芯源微研究报告:涂胶显影设备国产替代先锋,清洗+先进封装设备打开成长空间.pdf
- 芯源微研究报告:前道涂胶显影竞争力持续凸显,化学清洗键合设备等新品打开空间.pdf
- 芯源微研究报告:国内涂胶显影设备龙头,布局化学清洗和先进封装.pdf
- 芯源微研究报告:涂胶显影设备龙头,新品持续迭代突破.pdf
- 盛美上海研究报告:清洗和电镀设备国内龙头,平台化+差异化打开天花板.pdf
- 半导体行业分析:半导体设备国产替代趋势月度跟踪,3月招标以研磨抛光清洗设备为主,Q1国产中标比例显著.pdf
- 盛美上海研究报告:国产清洗设备龙头,塑造半导体设备平台化蓝图.pdf
- 至纯科技(603690)研究报告:国内半导体清洗设备与高纯工艺系统龙头,前景可期.pdf
- 至纯科技(603690)研究报告:中国半导体清洗设备巨头高速成长,气体等半导体服务业务空间广阔.pdf
- 芯源微(688037)研究报告:涂胶显影突破垄断,尽享充裕市场空间.pdf
- 芯源微(688037)研究报告:涂胶显影设备龙头,28nm产品验收加速国产替代.pdf
- 芯源微(688037)研究报告:涂胶显影+清洗设备持续发力,前道市场突破打开成长空间.pdf
- 半导体设备行业之芯源微(688037)研究报告:横向产品扩张+纵向份额提升,国产涂胶显影龙头进入快速发展期.pdf
- 芯源微专题研究报告:涂胶显影龙头,加速受益国产替代.pdf
- 相关文档
- 相关文章
- 全部热门
- 本年热门
- 本季热门
- 1 芯源微专题研究:半导体设备小巨人,加速受益国产化大浪潮.pdf
- 2 芯源微专题研究报告:涂胶显影龙头,加速受益国产替代.pdf
- 3 芯源微(688037)研究报告:涂胶显影+清洗设备持续发力,前道市场突破打开成长空间.pdf
- 4 半导体设备行业之芯源微(688037)研究报告:横向产品扩张+纵向份额提升,国产涂胶显影龙头进入快速发展期.pdf
- 5 芯源微(688037)研究报告:涂胶显影设备龙头,28nm产品验收加速国产替代.pdf
- 6 芯源微(688037)研究报告:涂胶显影突破垄断,尽享充裕市场空间.pdf
- 7 半导体设备行业之芯源微(688037)研究报告:国产替代叠加下游景气,半导体设备小巨人进入高速增长期.pdf
- 8 芯源微(688037)深度报告:立足核心赛道,前道设备迎来全面突破.pdf
- 9 芯源微研究报告:涂胶显影设备国产替代先锋,清洗+先进封装设备打开成长空间.pdf
- 10 半导体设备行业之芯源微(688037)研究报告:引领涂胶显影设备国产替代,积极开拓清洗设备市场.pdf
- 全部热门
- 本年热门
- 本季热门
- 1 2025年芯源微:涂胶显影国产替代先驱者,在关键设备领域提前卡位平台化布局
- 2 2025年芯源微研究报告:涂胶显影+清洗设备一体两翼发展,北方华创战略收购,大湿法平台化提速
- 3 2024年芯源微研究报告:涂胶显影设备国产替代先锋,清洗+先进封装设备打开成长空间
- 4 2024年芯源微研究报告:前道涂胶显影竞争力持续凸显,化学清洗键合设备等新品打开空间
- 5 2024年芯源微研究报告:国内涂胶显影设备龙头,布局化学清洗和先进封装
- 6 2023年芯源微研究报告:涂胶显影设备龙头,新品持续迭代突破
- 7 2023年芯源微研究报告:前道Track突围确立龙头优势,研发化学清洗布局业绩新增长点
- 8 2023年芯源微研究报告 单片湿法设备稳步上升
- 9 2023年芯源微研究报告 涂胶显影打破国际垄断,单片清洗扩展高端市场
- 10 2022年芯源微研究报告 涂胶显影、清洗设备国产替代快速突破
- 最新文档
- 最新精读
- 1 聚焦中国互联网行业:超大盘股四季度业绩展望;关注重点围绕AI智能体OpenClaw、云定价及资本支出(摘要).pdf
- 2 亚太能源行业:上调中国几大石油公司目标价;买入中海油(成本地位领先)、中石油(长期盈亏平衡点下降);调整覆盖范围(摘要).pdf
- 3 政策双周报:“十五五”开局之年,稳总量、优结构.pdf
- 4 中国乘用车行业月度图评:2026年2月_春节期间零售销量疲软符合预期,价格竞争企稳.pdf
- 5 纺织服装行业周报:推荐关注中游困境反转机会.pdf
- 6 易观GEO行业市场分析报告2026.pdf
- 7 源网荷储同类项目投资路径与风险解析.pdf
- 8 正泰安能:向设计要效益:AI自动化设计的实践与回报.pdf
- 9 中国汽车:海外新能源车机遇和可能带来的风险(摘要).pdf
- 10 中国温泉旅游:2025年中国温泉旅游行业发展报告.pdf
- 1 2026年中国医药行业:全球减重药物市场,千亿蓝海与创新迭代
- 2 2026年银行自营投资手册(三):流动性监管指标对银行投资行为的影响(上)
- 3 2026年香港房地产行业跟踪报告:如何看待本轮香港楼市复苏的本质?
- 4 2026年投资银行业与经纪业行业:复盘投融资平衡周期,如何看待本轮“慢牛”的持续性?
- 5 2026年电子设备、仪器和元件行业“智存新纪元”系列之一:CXL,互联筑池化,破局内存墙
- 6 2026年银行业上市银行Q1及全年业绩展望:业绩弹性释放,关注负债成本优化和中收潜力
- 7 2026年区域经济系列专题研究报告:“都”与“城”相融、疏解与协同并举——现代化首都都市圈空间协同规划详解
- 8 2026年历史6轮油价上行周期对当下交易的启示
- 9 2026年国防军工行业:商业航天革命先驱Starlink深度解析
- 10 2026年创新引领,AI赋能:把握科技产业升级下的投资机会
