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芯片的雕刻刀!投入占比超光刻机揭秘在国产替代前列的刻蚀设备

编辑:[db:作者] 时间:2024-08-24 23:36:50

光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备是芯片制造过程中的三大核心设备,如果把芯片比作一幅平面雕刻作品,那么光刻机是打草稿的画笔,刻蚀机是雕刻刀,沉积的薄膜则是构成作品的材料。
光刻的精度直接决定了元器件刻画的尺寸,刻蚀和薄膜沉积的精度则决定了光刻的尺寸能否实际加工,因此光刻、刻蚀和薄膜沉积设备是芯片加工过程中最主要的三类主设备,代价占前道设备的近 70%。

芯片的雕刻刀!投入占比超光刻机揭秘在国产替代前列的刻蚀设备

在高端光刻领域,浸没式光刻是干法光刻的替代技能,新旧技能的替代带来了光刻机的完备垄断。
ICP 刻蚀并不是 CCP刻蚀的替代技能,而是各有千秋,侧重了不同工艺步骤,新旧技能共存形成了刻蚀领域的寡头竞争。
光刻机的技能瓶颈推动刻蚀市场发展。
在光刻技能结束不前的情形下,想要连续提升制程大体有两个思路,即双重光刻+刻蚀,或多重薄膜+刻蚀,无论用哪种思路都离不开刻蚀步骤的增加。
芯片设计的变革带来刻蚀设备需求的提升,近几年来 3D NAND 等新构造的运用导致在存储器制造过程中刻蚀步骤大幅增加。

本期的智能内参,我们推举东兴证券的报告《半导体设备:刻蚀机走在国产替代前列》, 详解刻蚀设备的发展进程,以及中国刻蚀设备的逆袭逻辑。
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本期内参来源:东兴证券

原标题:

《半导体设备:刻蚀机走在国产替代前列》

作者: 刘慧影 刘奕司

一、半导体设备推动芯片制造业的发展1、 半导体设备推动摩尔定律的实现

半导体是指在某些条件下导电某些条件下不导电的一类材料,生活中常用“半导体”一词来泛指半导体电子元器件。
集成电路是最主要的一类半导体器件,又称为芯片。

1906 年美国人德福雷斯特(Lee De Forest)发明了天下上第一个真空三极管,1947 年贝尔实验室发明了固态晶体管,1957 年位于美国加州的仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)制造出第一个商用平面晶体管。
1959 年,仙童公司和德州仪器公司(Texas Instruments)分别在硅片和锗片上完成了微缩电路的制造,集成电路就此出身。

自问世以来,单个芯片上集成的元件数量不断增长。
1965 年英特尔(Intel)创始人之一戈登摩尔(Gordon Moore)提出,在价格不变的情形下一块集成电路上可容纳的元器件的数目将每 18-24 个月增加一倍,性能也将提升一倍,这便是著名的摩尔定律。
自 20 世纪 60 年代到 21 世纪的前十几年,摩尔定律完美诠释了集成电路的发展进程。

摩尔定律的背后是半导体设备的不断精进。
集成电路多以单晶硅为基底材料,成千上万的元器件和导线经由一些列工艺被“雕刻”在硅片上,完成这些“雕刻”步骤的工具便是半导体设备。
“雕刻”精度的提升带来元器件尺寸的缩小,现今的晶工艺尺寸因此纳米级计量的。
凑集了环球顶尖制造技能的半导体设备在过去半个世纪中不断推动着人类工业文明的进步。

▲单个芯片集成元件数量的演进

2、 不同的设备在芯片制造过程等分工明确

半导体设备紧张可以分为前道设备和后道设备,前道设备是指晶圆加工设备,后道设备是指封装测试设备。
前道设备完成芯片的核心制造,后道设备完成芯片的包装和整体性能测试,因此前道设备常日技能难度更高。

▲晶圆加工过程示意图

前道的晶圆加工工艺包括氧化、扩散、退火、离子注入、薄膜沉积、光刻、刻蚀、化学机器平坦化(CMP)等,这些工艺并不是单一顺序实行,而是在制造每一个元件时选择性地重复进行。
一个完全的晶圆加工过程中,一些工序可能实行几百次,全体流程可能须要上千个步骤,常日耗时六到八个星期。
这些工艺的大体浸染如下:

氧化、退火工艺的紧张浸染是使材料的特定部分具备所需的稳定性子;

扩散、离子注入工艺的紧张浸染是使材料的特定区域拥有半导体特性或其他需求的物理化学性子;

薄膜沉积工艺(包括 ALD、CVD、PCD 等)的紧张浸染是在现有材料的表明制作新的一层材料,用往后续加工;

光刻的浸染是通过光照在材料表面以光刻胶留存的形式标记出设计版图(掩膜版)的形态,为刻蚀做准备;

刻蚀的浸染是将光刻标记出来应去除的区域通过物理或化学的方法去除,以完成功能形状的制造;

CMP 工艺的浸染是对材料进行表面加工,常日在沉积和刻蚀等步骤之后 ;

洗濯的浸染是打消上一工艺遗留的杂质或毛病,为下一工艺创造条件 ;

量测的浸染紧张是晶圆制造过程中的质量把控。

集成电路就在沉积、光刻、刻蚀、抛光等步骤的不断重复中成型,全体制造工艺环环相扣,任一步骤涌现问题,都可能造玉成部晶圆不可逆的破坏,因此每一项工艺的设备哀求都很严格。

如果把芯片比作一幅平面雕刻作品,那么光刻机是打草稿的画笔,刻蚀机则是雕刻刀,沉积的薄膜则是用来雕刻的材料。
光刻的精度直接决定了元器件刻画的尺寸,而刻蚀和薄膜沉积的精度则决定了光刻的尺寸能否实际加工,因此光刻、刻蚀和薄膜沉积设备是芯片加工过程中最主要的三类主设备,占前道设备的近 70%。

▲范例晶圆加工厂的厂房区域布局

后道设备可以分为封装设备和测试设备,个中封装设备包括划片机、装片机、键合机等,测试设备包括中测机、终测机、分选机等。

后道设备的功能较易理解,划片机将全体晶圆切割成单独的芯片颗粒,装片机和键合机等完成芯片的封装,测试设备则卖力各个阶段的性能测试和良品筛选。

3、 半导体设备市场高度集中

根据日本半导系统编制造业协会统计,2018 年环球半导体设备发卖额为 645 亿美元。
天下半导体贸易统计协会(WSTS)的数据显示,2018 年环球半导体发卖额为 4688 亿元,个中集成电路 3633亿元;2019 年由于存储器贬价明显,环球半导体发卖额下滑为 4090 亿美元,个中集成电路 3304 亿美元。
近些年来半导体设备的发卖额与集成电路发卖额的颠簸大体同步,也表示了行业成本投资存在一定周期性。

▲环球半导体设备发卖额和集成电路发卖额(单位:亿美元)

半导体设备中晶圆加工设备代价占比超过 80%,别的为封装和测试设备。
在晶圆加工设备中,光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备三类紧张设备合计代价占比靠近 70%。

▲ 2017 年半导体设备和晶圆厂设备市场份额

环球半导体设备市场高度垄断,个中最主要的设备制造厂商包括阿斯麦(ASML)、运用材料(AppliedMaterials)、东京电子(Tokyo Electron)、泛林半导体(Lam Research)、科磊半导体(KLA-Tencor)、迪恩士(SCREEN)、日立高新(Hitachi)、泰瑞达(Teradyne)、爱德万(Advantest)等等。
这些厂商常日专注于某个领域,并在善于的领域拥有较高的市场份额。

▲2018 年光刻机市场份额

▲2018 年刻蚀机市场份额

▲ 2018 年 CVD 市场份额

▲2018 年 PVD 市场份额

▲2017 年 CMP 市场份额

▲离子注入机环球市场份额

▲前道晶圆检测设备市场份额

▲2017 年后道检测设备市场份额

▲2018 年前六大半导体设备公司紧张产品分布

▲环球前六大半导体设备厂商历年市场份额

紧张的设备厂商中,阿斯麦在光刻机领域拥有绝对上风,运用材料、东京电子和泛林半导体则在刻蚀和薄膜沉积等领域寡头垄断,而科磊和迪恩士等则利用其在某项领域的技能上风得到一定市场份额。
从市场份额情形可以看出,光刻机、刻蚀机和沉积设备三类主设备厂商拥有绝对的上风。

二、 半导体设备行业须要理解的三个问题1、为何设备企业在客户集中度很高的情形下仍拥有定价权?

2018 年环球半导体设备发卖额为 645 亿美元,仅四家晶圆厂(台积电,三星,海力士,美光)的采购额就靠近 450 亿美元,半导体设备的客户集中度极高。
依照家当经济学的一样平常规律,下贱客户集中度越高,行业的定价权越弱,然而半导体设备却冲破了这个规律。
近年来,半导体设备的增速每每快于全体半导体行业的增速,半导体设备在全体家当链中拥有越来越多的定价权。
我们认为紧张缘故原由有三点:家当链繁芜,技能进步快,转换本钱高 。

在常日的制造家当链中,如果客户集中度高,上游设备厂的议价能力每每会大幅减弱。
电池家当链便是个很好的例子,虽然电池生产商集中程度和半导体类似,但电池设备生厂商的议价能力非常弱,有时电池厂商与设备生产商共同开拓出一款设备,专利归属电池厂而非设备商。
但半导体设备从未涌现过类似的情形。

在制造业中,家当链步骤越多,上游材料设备的话语权越强。
电池生产与半导体生产最大的差异在于其生产步骤数量。
电池生产只须要几十步流程,电池生产商在生产自己产品的同时,完备有余力去做上游的设备和材料。
然而半导体的生产流程动辄须要几千步,晶圆厂将产品经由几千步的工艺过程制造出来,良率达到一定的标准,须要花费大量的精力,没有余力去做上游设备及材料的开拓。
因此,晶圆加工厂甘心为设备厂商转让更多利润,来得到设备厂最新的产品和持续的技能支持,设备厂商从而拥有更高的定价权。

半导体生产步骤繁芜是半导体设备利润率高的缘故原由之一,但是半导体设备厂和下贱晶圆制造厂相互合营的研发模式也是设备行业常年高利润的另一个缘故原由。

半导体设备的供应对付晶圆加工厂来说不仅仅是产能的提升,更是制程精进的根本,设备企业对付晶圆加工厂来说更像是外置的研发中央。

如今的芯片加工以纳米为尺度,在微不雅观天下中很多根本理论还尚未完善,设备精度的每一次提升都伴随着大量的根本理论和运用技能的研究。
在晶圆加工过程中动辄上千步的晶圆加工工艺开拓已然令晶圆厂应接不暇,将设备研发的任务和风险转交给设备厂商是晶圆厂更明智的选择。
因此,晶圆厂不但不会试图压低设备厂商的利润,还会主动供应资金和资源支持新设备的研发。

设备出厂到晶圆厂产线常日还须要一段韶光的安装和调试。
由于晶圆加工工艺各有不同,部分设备是高度定制化的,设备须要针对晶圆厂哀求进行分外的研发和设置。
完全的工艺开拓须要设备厂和晶圆厂互助完成,已经成熟的工艺如果改换设备,会须要重新投入大量的人力和财力,并且承担未知的风险,因此晶圆厂对付设备常日具有较高粘性。

2、 为何光刻一家独大,刻蚀寡头垄断?

一方面,半导体设备整体市场规模不大,各种设备市场规模多在几十亿美元,最高的光刻和刻蚀也只到百亿美元的规模;另一方面,半导体设备属于技能门槛极高的行业,须要较多的技能积累和持续的高研发投入。
因此,无论是全体行业还是某个子领域,市场均呈现高度集中。
然而我们创造,同作为主设备,光刻与刻蚀的竞争格局却不太相同,在光刻领域呈近乎完备垄断的竞争格局,然而在刻蚀领域却呈现寡头竞争的竞争格局,我们认为导致这种竞争格局的根本缘故原由在于这两个领域的技能变迁特点不同。

浸润式光刻是干法光刻的替代技能。
光刻技能限定集成电路制程发展,晶圆厂为了得到更高分辨率的光刻机挖空心思。
80 年代,尼康在光刻领域霸占垄断地位,此光阴刻领域以干法光刻为主。
2000 年,更高分辨率的浸润式光刻取代了干法光刻,因此阿斯麦也取代了尼康佳能在光刻领域的霸主地位。

ICP 刻蚀并不是 CCP 刻蚀的替代技能,而是各有千秋,侧重了不同工艺步骤。
ICP 技能是刻蚀底层器件的,CCP 技能是刻蚀上层线路的。
集成电路构造中既有底层器件又有上层线路,ICP 在发明之初就与 CCP 技能共存。
集成电路的底层器件只有一层,光刻技能在 20nm 以上可以在底层器件上做到绝瞄准确,以是只须要用一次 ICP 工艺,然而集成电路的上层线路却有几十层之数,须要用到几十次 CCP 刻蚀,以是 20nm 以前的刻蚀设备以 CCP 为主,善于 CCP 刻蚀的运用材料一家独大。
然而 20nm 以下,由于光刻的精度达到了极限,须要用多重刻蚀+薄膜的技能在集成电路的底层器件上实现哀求的精度,ICP 在底层器件上的利用次数一下暴增,这就造成了近年善于 ICP 刻蚀的泛林半导体超越了运用材料,成为刻蚀领域的龙头。
然而 CCP的需求一贯还存在,并没有被 ICP 取代,以是运用材料仍旧保有一定的刻蚀领域的市场份额。

荷兰的阿斯麦是光刻机市场上的霸主,市占率超过 70%。
虽然尼康和佳能还拥有一定市场份额,但在主流的逻辑芯片加工领域,尼康和佳能完备无力和阿斯麦竞争。

在 2000 年之前,光刻机市场还不是这样的局势。
60 年代末,尼康和佳能开始制造光刻机,彼时的光刻机的繁芜程度和相机差不多。
1984 年阿斯麦成立时,光刻机还是尼康的天下,市场份额一度超过 50%,而阿斯麦的份额常年不超过 10%。

90 年代,光刻机开始了光源波长的竞争。
光刻机将掩膜版上的图形刻画到晶圆上,利用的便是光走直线性子。
但是微不雅观天下下光的衍射浸染会使光芒不一定走直线,这直接影响光刻机的最高分辨率,若要提高分辨率就须要缩小光源的波长。
到 90 年代末,193nm 波长的 DUV(深紫外光)光刻机也已经研制成功,但人们迟迟没能完成下一代的 157nm 波长产品的研发。

就在此时,时任台积电研发副经理的林本坚提出了利用水的折射缩短光波长的方案,即后来的“浸没式光刻”。
但是业界龙头尼康不愿意放弃前期在 157nm 波长研发上投入的巨额本钱,谢绝了林本坚的方案,只有阿斯麦决定押注这个方向。
2004 年,阿斯麦和台积电共同研发的浸没式光刻机出身,由于是在成熟的 193nm 技能上改进的,设备稳定性和改造本钱明显优于尼康同时推出的 157nm 干式刻蚀机。
阿斯麦的市场份额随之大幅提升,从原来的不到 10%到 2009 年达到了 70%,成为绝对的领先者。
尼康在此关键节点上的决策缺点使其在短短几年韶光内失落去了行业领先的地位。

真正奠定阿斯麦霸主地位的是 13.5nm 波长 EUV(极紫外光)光刻机的研发。
EUV 光刻机早在 90 年代就已经提出,由于其技能难度高,英特尔说服美国政府成立了 EUVLLC 这个互助研发组织。
由于美国政府的阻挡, 尼康被打消在外,而阿斯麦则在做出一些列承诺后加入组织。
EUV 光刻机的研发可谓集中了欧洲和美国的最前辈技能,英特尔、三星、台积电等也纷纭入股阿斯麦,独立研发的尼康也无力再参与竞争。
2019 年,历时20 年研发的 EUV 光刻机终于运用于产线,它的出身将大幅缩减 7nm 和 5nm 制程的工艺步骤。

如今,用于前辈制程逻辑芯片的浸没式193nmDUV和 EUV光刻机基本被阿斯麦垄断。
尼康和佳能只在193nm以下的领域拥有一定份额,这些设备紧张用于对制程需求不高的领域,如存储器、仿照芯片、功率半导体以及普通逻辑芯片等。

▲历代主流光刻机的紧张特点

▲2019 年前道光刻机环球出货量

在环球的刻蚀设备寡头企业共有三家,分别是泛林半导体、运用材料和东京电子,而这三家也霸占了薄膜沉积市场的紧张份额。

这样的市场格局自然是经由多次技能变革和整合淘汰形成的。
在 20 世纪 80 年代,环球至少有 20 家刻蚀设备制造商,彼时市占率最高的企业是运用材料,泛林半导体尚不敷以与其反抗。
经由从 90 年代往后十几年的发展,泛林和东京电子的市场份额逐步赶超运用材料,2010 年往后泛林发展成为市场份额独占半数以上的刻蚀龙头。
想要复盘这个过程,就不得不从刻蚀机的技能发展进程提及。

刻蚀机发展到干法刻蚀阶段往后,最主要的技能便是等离子体刻蚀。
按照等离子体的天生办法,可以分为容性耦合等离子体(CCP/Capacitively Coupled Plasma)、感性耦合等离子体(ICP/Inductively Coupled Plasma)。
由于等离子体产生的办法不同,刻蚀机的构造、性能和特点也存在较大的差异。
个中 CCP 属于中密度等离子体,ICP 则属于高密度等离子体。
CCP 技能的发明早于 ICP,但由于其特点的不同,两类技能并非相互取代,而是相互补充的关系。
CCP 的等离子密度虽然较低,但能量较高,适宜刻蚀氧化物、氮氧化物等较硬的介质材料;ICP 的等离子密度高,能量低,可以独立掌握离子密度和能量,有更灵巧的调控手段,适宜刻蚀单晶硅、多晶硅等硬度不高或较薄的材料。

▲两种紧张等离子干法刻蚀技能的对照

▲范例的 CMOS 剖面示意图和部分刻蚀工艺的浸染

等离子体刻蚀大规模运用起始于 20 世纪 80 年代,此时的产品紧张是 CCP 设备。
运用材料 1981 年正式推出 CCP 干法刻蚀产品,很快取得市占率第一的地位,彼时泛林半导体刚刚立。
到 1988 年,运用材料在刻蚀市场霸占 37%的市场份额,泛林半导体霸占 12%,得到泛林部分技能授权的东京电子则拥有 8%的份额。

到了 90 年代,ICP 的观点开始引入,由于感性耦合的等离子体具有更高的密度和更低的能量,可控性明显强于 CCP,随着集成电路对风雅加工需求的增长,ICP 迎来巨大的需求市场,泛林的 ICP 产品性能和操作便捷性优于运用材料。
在随后的几年里,泛林凭借 ICP 产品的成功市场份额逐年提升,1993 年达到 30%,首次超过运用材料,就此奠定了刻蚀产品龙头的地位。
90 年代后的十几年,运用材料的 CCP 市场份额在颠簸中保持稳定,泛林半导体一跃成为市占率第一的龙头。

▲1988-2002 年环球刻蚀设备发卖额(单位:百万美元)

▲1988-2002 年环球刻蚀设备份额变革

▲2007-2018 年环球刻蚀设备份额变革

3、 为何近些年来刻蚀设备的代价占比不断上升?

2017 年,刻蚀设备在产线中的代价占比达到 24%旁边,取代光刻机成为晶圆加工厂投资额最高的设备,2018年刻蚀机发卖额超过 100 亿美元。
自 2012 年以来,刻蚀机在晶圆厂设备中的代价占比逐步提升,与之对应的是光刻机的代价占比下滑,这个中的紧张缘故原由来自于光刻机技能瓶颈和芯片构造变革带来的晶圆加工工序的调度。

▲2001-2017 年各种设备在晶圆厂中的代价占比

▲环球刻蚀市场规模(亿美元)

193nm 波长 DUV 深紫外光产品 2000 年旁边就已经出身,其理论上的最高精度为 65nm,即便后来采取浸没式光刻使得光芒经由液体折射后等效波长缩小至 134nm,其理论上的最高精度也仅提升到 28nm。
那么在光刻机技能结束不前的十几年中,芯片的工艺制程又是如何提升的呢?

想要连续提提升制程大体有两个思路,即双重光刻+刻蚀,或多重薄膜+刻蚀。
详细采取哪种思路则根据工艺需求来决定,但无论用哪种思路都离不开刻蚀步骤的增加。
从 65nm 制程开始,每一次制程的精进都须要大幅增加刻蚀的步骤,7nm 制程中刻蚀步骤比 28nm 增加了 3 倍。
因此,近些年来刻蚀设备是半导体设备中增长最快的领域。

▲利用刻蚀提升制造精度的方法示意图

▲不同制程中刻蚀工艺的步骤数示意图

存储器是半导体发卖额中占比最大的一类芯片,DRAM 和 NAND 霸占超过 90%的存储器份额。
存储器虽然不须要最前辈的制程制造,但也都达到了 1X nm 级别(即十几纳米),刻蚀设备利用量明显增加。
并且,2016年往后,各大原厂均进入了 3D NAND 量产的时期。

3D NAND 采取将存储单元堆叠的布局,须要更多的通孔和导线等的刻蚀,比较于 2D NAND 的制造,3D NAND 中刻蚀设备的支持占比由约 15%提升到约 50%。
以泛林半导体的财报表露数据来看,来自存储器厂商的营收贡献量从 2012 年的 40%旁边提升至 2019 年的70%旁边,紧张来自刻蚀设备出货量的变革。
因此 3D NAND 的量产再次提升了刻蚀设备的需求。

此外,随着 TSV 封装技能的运用,刻蚀设备也运用于芯片封装产线。
3D 封装被认为是在摩尔定律失落效的情形下提升芯片性能的有效办法,随着 3D 封装的推广,刻蚀设备可能得到更多的运用。

▲2D NAND 和 3D NAND 设备代价占比

▲2D NAND 和 3D NAND 示意图

▲Lam Research 历年下贱客户占比

三、 展望未来,国产半导体设备正在逆袭1、 工程师红利助力我国企业的追赶式研发

近些年来我国已经开始在各种设备中开展追赶式研发,在技能难度最高的主设备中,刻蚀机走在国产替代的最前列。
我国企业受益于工程师红利,比较国外企业,拥有研发效率高,研发风险更低等上风,因此在半导体设备领域实现技能赶超的可能性不低。

▲部分半导体设备的外洋领先企业和海内追赶企业

首先,追赶式研发风险相对更低。

领先企业在新产品研发的过程中常日要承担两个类型的风险,一类是技能研发失落败的风险,一类是对市场技能路线判断失落误的风险。
由于高研发投入带来的沉没本钱,市场判断失落误每每会是企业失落去上风。
对付技能追赶者来说,技能路线市场方向已经被先行者确定,研发风险会相对低一些。

先行者为了保持其上风每每申请大量干系领域的专利,追赶者最紧张的难度集中在如何在规避现有专利限定的情形下实现技能贯通。

其次,我国企业人工本钱低,研发效率高。

虽然半导体设备本钱中直接人工占比较低,但厂家的竞争力来自于研发的效率,研发的人工本钱依然会直接影响公司的竞争力。
据估计,美日等发达国家一样平常工程师的均匀薪水是海内的三到四倍,海内厂商在研发团队组建时本钱上风明显,对付资金并不雄厚的追赶者来说这是一个不可忽略的利好。
只要在某项重点领域中实现对付国外企业的比较上风,我国企业就有机会实现技能替代。

此外,受国情成分的影响,我国研发职员事情时长普遍高于发达国家的征象也是客不雅观存在的,这也有利于海内企业研发效率的提升。

2、 半导体家当链中国转移和存储器国产化是重大机遇

国产替代大趋势创造有就手场环境。

外洋龙头企业的快速成长期伴随着环球半导体市场的高速增长。
2000 年往后,环球设备市场增速有所放缓,但中国大陆半导体家当刚刚起步。
2005 年中国大陆半导体设备发卖额约 13 亿美元,2018 年上升至 131 亿美元,环球占比从 4%增长至 20%,尤以 2016 年往后投资增加明显。
国际半导体家当协会(SEMI)估计,2020 年中国半导体设备的投资额可能达到 200 亿美元,是环球投资最高的国家。

▲环球的半导体设备发卖额和中国大陆半导体设备发卖额(亿美元)

根据 IC Insights 的报告,2018 年底中国大陆的晶圆厂产能 236.1 万片/月,占环球的 12.5%,比 2017 年底的 10.8%增加了 1.7 个百分点。
2018 年中国本土制造的芯片代价量约占本土发卖额的 15%,到 2023 年可能提升至 20%。
随着环球半导体家当链向中国的转移,捉住海内客户是国产设备企业实现打破的第一步。

▲2018 年底环球晶圆加工产能分布(8 寸当量)

▲中国芯片市场规模和中国芯片本土制造市场规模(亿美元)

海内用户的对国产厂商的支持是空前的。
在自由流利的市场中,下贱客户很难乐意捐躯自身的经济利益去造就新的供应商,因而寡头企业拥有的大量客户资源和用户反馈信息是其他竞争者难以超出的上风,这在以研发为主导的高技能行业尤为明显。
但是,对中国来说,自由公正的市场大概并不能轻易得到。
2018 年的美国制裁复兴事宜让人们猛然惊醒,即便是和平年代我们也可能失落去核心产品的供给,而随后到来的华为事宜和“实体清单”更是让全社会形成共识,关乎国民经济的核心技能和供应链必须掌控在自己手中。

半导体设备和材料位于制造业生态链的顶端,一旦美国将制裁力量伸向设备和材料领域,我国制造业的丢失将是极其惨重的。
在这种情形下,造就我国自己的半导体设备和材料制造商成为全体半导体行业的共识,全体家当链转让一部分利益去支持海内设备厂商研发成为现实可能。

存储器国产化为我国刻蚀机厂商带来机遇 。

首先,存储器并不须要最前辈的制程,现有的 193nm 浸没式光刻机已经足够,短期内不会涌现因 EUV 的运用而减少刻蚀工艺的情形。
以当前设备市场的形势看,光刻机国产替代的难度较大,同为主设备的刻蚀机是率先国产替代的好方向。

其次,存储器晶圆厂带来了刻蚀设备最大的增量投资,新建存储器产线中刻蚀机的代价量达到 50%。
根据操持,长江存储总投资将达到 1600 亿元公民币,合肥长鑫投资超过 1500 亿元公民币,为海内刻蚀机厂商供应可不雅观的增量市场。

第三,新建厂商还未形成客户粘性。
由于海内的长江存储和合肥长鑫均属于全新兴建的厂商,与所有设备厂商均不存在以往的互助,海内企业相应迅速的上风将有所表示。
在用户的故意培养下,海内刻蚀机厂商有望与存储器厂商共同发展。

专注某一领域做大做强,再并购整合其他业务,是运用材料和泛林半导体的等国际巨子共同的发展路径。

运用材料在成立之初作为设备生产商业绩增长迅速,1974 年公司收购一家硅片生产公司将公司的业务拓展至硅片制造领域。
然而这次收购并没有未公司带来应有的收益,反而因半导体行业的不景气使公司连续三年亏损。
1977 年,新上任的 CEO 决定出售硅片业务,专注半导体设备的研发。
经由改革后,公司重回快速增长,到 1992 年景为天下第一大半导体设备公司。
90 年代往后,运用材料通过一些列收购将业务扩展至量测、CMP等领域,并巩固和增强了其在沉积、刻蚀、离子注入等主设备领域的地位,成为拥有产品线最全面的半导体设备龙头。

泛林半导体在成立之初专注于刻蚀设备的生产,初步取得一定市场份额后,在 90 年代将业务拓展至 CVD 和FPD(显示面板)领域。
但是业务的拓展并没有为公司带来应有的收益,反而分散了公司的业务焦点,导致 1998 年公司亏损 1.45 亿美元。
经由痛彻思考后,公司决定在停滞 CVD 和 FPD 业务,整合伙源专心研发刻蚀设备。
2007 年往后,公司在刻蚀领域的地位无可撼动,这才重新将业务拓展至洗濯和 CVD 等领域。

我国企业在追赶之初同样该当参照国际巨子的发展模式,集中力量专注于某一领域的研究。
在主设备厂商中,比较于全平台式布局,专一于某一领域的策略更靠近于国际巨子在初期的发展路径。
刻蚀设备作为三大主设备之一,进入客户产线后可拥有一定的话语权,乃至影响客户对其他设备的采购。
海内走在前列的刻蚀设备厂商,有希望在刻蚀机领域率先形成对国际巨子的威胁,并且更有可能在未来整合海内资源,集中上风进行国际客户打破。

智东西认为, 刻蚀机是芯片制造及微不雅观加工的最主要设备之一。
采取等离子体刻蚀技能,利用活性化学物质在硅片上刻蚀微不雅观电路。
7nm 制程相称于头发丝直径万分之一,是目前人类能够在大生产线上制造出的最小集成电路布线间距,这靠近了微不雅观加工极限。
只管我国半导体设备家当和国际龙头仍有差距,但是我们可以看到海内半导体设备家当无论从环境、下贱需求拉动还是研发实力都有质的飞跃。
比较光刻机领域,中国在半导体刻蚀设备领域的水平还是很不错的,至少在技能方面,已经靠近乃至达到国际领先的水平。
未来,在存储器国产化大背景和国家大基金二期的加持下,国产刻蚀领域将大有作为。

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