半导体设备行业深度研究

半导体设备行业深度研究
1.设备为IC制造之基,零部件系设备之核
印泥盒1.1.芯片制造,设备为基
半导体设备是集成电路产业的基石,为万亿数字经济产业保驾护航。集成电路产业在近年来全社会的数字智能化变革下迅速发展,随着摩尔定律趋近极限,极尖端的半导体设备至关重要且市场广阔。从产业结构上来看,半导体设备位于行业上游,与各种半导体材料共同形成半导体的支撑。而中游制造产业包括设计、制造与封测,对应下游通讯、消费电子、工业电子、汽车电子等多种应用。根据Gartner的统计结果,全球半导体行业销售收入2016年至2018年一直保持增长趋势,复合增长率达17.34%。据WSTS数据,2023年全球半导体销售额为5559亿美元,同比增长26%;    同年半导体设备销售额1026亿美元。开关柜触头测温
半导体设备分为前道制造设备以及后道封测设备。其中,前道设备主要包括光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、清洗设备、机械抛光设备以及扩散设备。而后道测试设备主要包括分选机、测试机、划片机、贴片机等。从市场规模来看,前道晶圆制造设备的市场规模占整个设备市场规模的80%以上。
1.2.受益于集成电路产业快速发展,半导体设备市场规模持续增长,大陆市场增速领先
设备行业增速明显,设备自主化重要性凸显。半导体设备作为整体产业的支柱,受益于全球半导体行业的高速发展,全球对半导体制造愈发重视,对应半导体设备需求快速增长。据SEM1统计,2014年全球半导体设备销售规模仅为375亿美元,而2023年在全球各地晶圆厂扩产的带动下,半导体制造设备销售额激增,相比2023年的712亿美元增长了44机达到1026亿美元的历史新高;预计2023年全球半导体设备市场规模将扩大到1140亿美元。
中国作为全球半导体产业的重要参与者,半导体设备增速显著高于全球。在全球范围来看,半导体产业主要集中在美国、日本、韩国、以及中国大陆地区。其中,中国大陆地区经过多年快速发展,已经成为全球最重要的半导体产出和消费地区,2023年中国半导体销售约占全球35机在下游行业快速发展的推动下,半导体设备保持快速增长。根据SEM1统计,2023年中国大陆地区半导体设备销售规模达187.2亿美元,同比增长39%;2023年销售额增长58沆达到296亿美元,占全球半导体设备市场规模的28.86%,第二次成为全球半导体设备的最大市场。
海外厂商先发优势明显,占据设备领先地位。目前全球半导体设备市场目前主要由国外厂
商主导,其中又以美国和日本厂商为主,包括美国的应用材料(AMAT)和泛林半导体(1amReSearCh),日本的东京电子(TE1)和日立高新(HITACHI)等国际知名企业。除此以外,荷兰的ASM1(ASM1Ho1dingN.V.)凭借其在光刻机市场的霸主地位,同样在半导体设备领域扮演着举足轻重的角。各大国际厂商经过几十年发展,凭借资金、技术、客户资源等多方面的优势,牢牢占据了全球半导体设备市场的大部分份额。
1.3.七大设备零部件构成多种半导体设备,上游地位重要性显著
氧气过滤器半导体设备零部件作为半导体设备的基础,受重视程度日益提升。目前,全球范围内地缘政治、产能结构性紧缺等因素极大地影响了半导体产业的发展。根据Gartner的数据,全球芯片制造商2023年的资本支出预计合计将达到1460亿美元,比疫情之前的水平高出约50%。而半导体设备零部件作为各种半导体设备的组成部分,供应链安全越来越成为各大设备厂商所重视的关键。从结构上看,设备零部件可以简单分为七大类,在气体输送、机械运动、电气信号控制、晶圆传输、维持设备整体结构稳定等诸多方面起到重要作用,实现高精度制造与高产率产出,为设备的稳定运行和安全可靠提供保障。
设备零部件市场规模约占全球半导体设备市场的50%o从半导体设备的毛利率可以推出设备
零部件的市场规模,一般来说,设备成本中90%以上为零部件产品,而当前半导体设备公司毛利率一般维持在45%~50%左右,从而可以推出设备零部件市场规模约为半导体设备市场规模的一半,对应2023年全球半导体设备零部件市场规模约为461亿美元。
2.半导体设备:八种前道工艺,共筑IC制造辉煌
2.1.光刻机:摩尔定律的续命药
馈线卡图形刻画,光刻机必不可少。光刻是将设计好的电路图从掩膜版转印到晶圆表面的光刻胶上,通过曝光、显影将目标图形印刻到特定材料上的技术,可以简单理解为画图过程,是晶圆制造中最重要的技术。光刻工艺包括三个核心流程:涂胶、对准和曝光以及光刻胶显影,整个过程涉及光刻机,涂胶显影机、量测设备以及清洗设备等多种核心设备,其中价值量最大且技术壁垒最高的部分就是光刻机。
光刻机不断迭代,满足制程提升需求。光刻机经过多年发展,已经演化出五代产品,由光源波长进行区分可以分为可见光(g-1ine),紫外光(iTine),深紫外光(KrF、ArF)以及极紫外(EUV)几大类,从工作类型又可以分为接触式、扫描式、步进式、浸没式等方式。
不同类型的光刻机主要是为了满足日益提升的制程需求,当前最先进的3nm制程只能通过EUV光刻机才能实现。
三大海外厂商占据主导,EUV仅ASM1一家独供。目前全球光刻机市场几乎由ASM1、尼康和佳能三家厂商垄断,其中又以ASM1一家独大。由于光刻机需要超十万个零部件,在各大晶圆厂不断扩产的背景下,光刻机的交货时间一再推迟,EUV光刻机的交期已经推迟到24个月以后。从销量来看,2023年ASM1占比65他出货量达到309台,力压尼康和佳能,其中EUV/ArFi/ArF高端光刻机占比分别为100%∕95.3%∕88%omuhdpe合金管从销额来看,EUV光刻机单价超过1亿欧元,最新一代0.55NA大数值孔径EUV光刻机单价甚至超过4亿欧元,全球仅有ASM1可提供,使其占据市场绝对龙头地位,2023年市场份额达到85.8%。
上海微电子重点突破,国产光刻机有望打破封锁。目前国内具备光刻机生产能力的企业主要是上海微电子装备有限公司,主要致力于半导体装备、泛半导体装备、高端智能装备的开发、设计、制造、销售及技术服务。公司设备广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD面板、MEMS>1ED、POwerDeViCeS等制造领域。公司的光刻机产品有SSX600和SSB500两个系列,其中SSX600系列主要应用于IC前道光刻工艺,可满足IC前道制造90n
m、I1Onn1、28On1n关键层和非关键层的光刻工艺需求;SSB500系列光刻机主要应用于IC后道先进封装工艺。
2.2.刻蚀机:微观世界雕刻师
半导体制造核心工艺,刻蚀雕刻芯片大厦。作为半导体制造过程中三大核心工艺之一,刻蚀可以简单理解为用化学或物理化学方法有选择地在硅片表面去除不需要的材料的过程,可以分为干法刻蚀和湿法刻蚀,目前市场主流的刻蚀方法均为干法刻蚀,可将其分为CCP刻蚀和ICP刻蚀。CCP刻蚀主要是以高能离子在较硬的介质材料上,刻蚀高深宽比的深孔、沟槽等微观结构;而TCP刻蚀主要是以较低的离子能量和极均匀的离子浓度刻蚀较软的或较薄的材料。
氢氧化锰
新技术路线步入量产,对刻蚀提出更高技术要求。三星宣布将成为全球首家采用GAA工艺进行3nm制程的生产,相较于FinFET工艺,GAA被誉为突破3nm制程的有力手段。每一代芯片新技术的突破,晶体管体积都会不断缩小,同时性能不断提升。从平面MOSFET结构到FinFET晶体管架构,再到后面的GAA结构甚至MBeFET结构,晶体管的复杂度不断提升,对刻蚀和薄膜沉积等核心技术提出了更高的要求。
海外厂商占据8成份额,国内厂商正迎难而上。从全球范围来看,刻蚀设备主要由美国泛林半导体、日本东京电子以及美国应用材料三家占据领先地位,2023年三家市场份额合计占比近9成。目前国内有中微公司和北方华创两家刻蚀设备供应商,从营收端来看,2023年和2023年中微公司和北方华创刻蚀设备营收占国内总刻蚀市场规模的9.19%和10.48%左右,随着公司的订单逐步释放,国产化率有望明显提升。

本文发布于:2024-09-21 19:33:26,感谢您对本站的认可!

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