2022年半导体设备市场现状及竞争格局分析.docx

2022年半导体设备市场现状及竞争格局分析1.半导体设备：市场高速成长，国产化全面推进半导体设备泛指用于加工、制造各类集成电路产品所需的专用设备，属于集成电路产业链上游支撑环节，常可分为前道工艺设备（芯片制造）和后道工艺设备（芯片封装测试）两大类。其中，芯片制造主要包括六个工艺步骤，分别为：热处理、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积和机械抛光，这六大工艺所对应的前道工艺设备分别是快速热处理/氧化/扩散设备、光刻设备、刻蚀/去胶设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备等。封装测试工序则包括减薄、划片、测试、分选等。全球半导体设备市场维持高速增长，自给率稳中有升。据日本半导体制造装置协会统计，2021年全球半导体设备销售额为1026.4亿美元，其中，中国大陆地区半导体设备销售额为296.3亿美元。单季度来看，自2020年第一季度开始，全球半导体设备销售额已连续多个季度实现环比正增长，同时国内半导体设备销售额与进口额之间的差值不断扩大，也侧面反映出我国半导体设备自给率快速提升。半导体设备是我国科技产业“卡脖子”的关键环节，因此国内半导体企业目前仍处于避免竞争，并共同推进半导体设备国产化的阶段。分设备类型来看：热处理设备：热处理过程主要有氧化、扩散和退火三个步骤。其中，氧化工艺是将硅片在氧化环境中加热到900~1100度的高温，在硅片表面上生长一层均匀的二氧化硅薄膜；根据所用氧化剂的不同，氧化可分为水汽氧化、干氧氧化和湿氧氧化；主要用到的设备是氧化炉。扩散工艺是在硅片表面掺杂三价或五价元素，控制半导体中特定区域内杂质的类型、浓度和PN结等。退火工艺则是在离子注入以后，用以恢复晶体的结构和消除缺陷。2020年全球热处理设备市场规模合计15.37亿美元，其中氧化/扩散设备市场规模约5.52亿美元，2025年氧化/扩散设备市场规模有望达到7.10亿美元。薄膜沉积设备：薄膜沉积技术是将由能量激活形成的原子、离子、活性反应基团等在衬底表面进行吸附并形成薄膜的设备，薄膜厚度在几微米至几纳米不等。在晶圆制造过程中，薄膜沉积用于在硅片上制作出晶体管并连接成电路，也可用于形成隔离介质层。薄膜沉积技术主要有物理气相沉积、化学气相沉积和原子层沉积。从原理上来看：物理气相沉积（PhysicalVaporDeposition，PVD）是指在真空条件下用物理的方法使镀膜材料气化成原子或分子，从而在衬底表面沉积成膜的方法，因材料纯度佳、品质稳定、速度快、成本较低，主要用于金属薄膜的沉积。国内主要由北方华创供应该类型设备，且认可度较高。化学气相沉积（ChemicalVaporDeposition，CVD）是通过化学反应的方式，利用加热、等离子或光辐射等各种能源，在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术，是一种通过气体混合的化学反应在硅片表面沉积薄膜的工艺，可应用于绝缘薄膜、硬掩模层以及金属膜层的沉积。常用的化学薄膜沉积设备主要分为四种：常压化学气相沉积（APCVD）、低压化学气相沉积（LPCVD）、等离子体增强化学气相沉积设备（PECVD）、次常压化学气相沉积（SACVD）。在集成电路加工领域，北方华创主要供应LPCVD，拓荆科技主要供应PECVD和SACVD。原子层沉积（AtomicLayerDeposition，ALD）设备是一种可以将反应材料以单原子膜形式通过循环反应逐层沉积在基片表面，形成对复杂形貌的基底表面全覆盖成膜的专用设备。由于ALD设备可以实现高深宽比、极窄沟槽开口的优异台阶覆盖率及精确薄膜厚度控制，实现了芯片制造工艺中关键尺寸的精度控制，在结构复杂、薄膜厚度要求精准的先进逻辑芯片、DRAM和3DNAND制造中，ALD是必不可少的核心设备之一。由于该类型设备出现较晚，国内诸多企业均有布局研发，包括：北方华创、拓荆科技、屹唐半导体及中微公司等。薄膜沉积作为晶圆加工的三大步骤之一，其市场规模增速较快。据MaximizeMarketResearch数据，2017年全球半导体薄膜沉积市场规模约为125亿美元，预计到2025年将达到340亿美元，CAGR达到13.3%。光刻机：光刻机是芯片制造中的核心设备。光刻机的工作原理是通过一系列的光源能量、形状控制手段，将光束透射过画着线路图的掩模，经物镜补偿各种光学误差，将线路图成比例缩小后映射到硅片上，然后使用化学方法显影，得到刻在硅片上的电路图。目前，全球光刻机市场的主要企业即ASML，尼康和佳能，国内企业仍处于较为落后的阶段。刻蚀设备：刻蚀是光刻工艺之后重现掩膜图案的关键步骤。刻蚀是把经曝光、显影后光刻胶微图形中下层材料的裸露部分去掉，从而在下层材料上重现与光刻胶相同的图形。光刻机相当于画匠，而刻蚀机是雕工，前者在硅片绘制出一张电路图，后者依照电路图雕刻线路，腐蚀和去