半导体设备需求分析

半导体设备需求分析

半导体晶圆厂可以分为6块相对独立的生产区域：扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积和抛光,分别对应6个主要的制作工艺.半导体加工的六大区域图

刻蚀是使用化学或者物理方法有选择地从硅片表面去除不需要材料的过程,常用的设备为刻蚀机等.通常的晶圆加工流程中,刻蚀工艺位于光刻工艺之后,有图形的光刻胶层刻蚀中不会受到腐蚀源的显著侵蚀,从而完成图形转移的工艺步骤.干法刻蚀流程示意图

刻蚀速率指刻蚀过程中去除硅片表面材料的速度,刻蚀剖面指的是刻蚀图形的侧壁形状,通常分为各向同性和各向异性剖面；刻蚀偏差指的是线宽或关键尺寸间距的变化,通常由横向钻蚀引起,选择比指的是同一刻蚀条件下两种材料刻蚀速率比,高选择比意味着不需要的材料会被刻除.干法刻蚀的应用图

介质的干法刻蚀主要包括氧化物刻蚀和氮化硅的刻蚀,是最复杂的刻蚀过程.硅的等离子体干法刻蚀是硅片制造中的一项关键工艺技术,主要作用为制作MOS栅结构、器件隔离和DRAM电容结构中的单晶硅槽.金属刻蚀主要应用于金属互连线、通孔、接触金属等环节.

全球半导体设备市场集中度高,美日欧五大巨头引领全球半导体设备市场.2017年全球五大半导体设备制造商分别为应用材料、阿斯麦、拉姆研究、东晶电子、科磊,这五大半导体制造商在2017年以其领先的技术、强大的资金支持占据着全球半导体设备制造业超过70%的份额.2017年全球前十大半导体设备供应商排名

2017年全球半导体设备厂商市场份额图

细分领域术业有专攻,全球设备行业龙头各显神通占据世界领先地位.随着半导体技术进步中器件互连层数增多,介质刻蚀设备的使用量不断增大,拉姆研究利用其较低的设备成本和相对简单的设计,逐渐在65nm、45nm设备市场超过TEL等企业,占据了全球大半个市场,成为行业龙头.2017年全球刻蚀设备市场份额分布图

国外刻蚀设备巨头公司持续投入较高研发费用,通过自主研发维持竞争力.应用材料受益于公司较大营收规模,研发费用占比相对较低,2009至2017财年研发费用投入占比在5%至15%之间徘徊,但绝对金额均稳定在8至10亿美元之间,研发实力雄厚.

中国半导体设备的进口依赖问题较为严重,2017年国产化率仅为9%.2017年中国国产半导体设备48.07亿元,据此计算中国半导体设备市场国产化率仅为9%.国内设备市场仍主要由美国应用材料、美国拉姆研究、日本东京电子、日本爱德万、美国科磊等国外知名企业所占据.集成电路设备是集成电路产业发展的重要基石,专用设备的大量依赖进口不仅严重影响中国集成电路的产业发展,也对中国电子信息安全造成重大隐患.半导体设备市场构成图

2017年中国大陆进口半导体设备占比图

国产刻蚀设备制造企业凭借着地理、服务、价格等优势有望速度崛起,或将实现对国外领先公司的技术和业务的弯道追赶.2017年中微半导体研制的7nm等离子刻蚀机已在国际一流的集成电路生产线上量产使用,达到了国际先进水平,目前介质刻蚀机已得到了国内外一流芯片制造企业的认可.

在芯片需求持续上升、国产化投资加快、国家战略支持的大背景下,中国大陆本土半导体制造企业的崛起有望带动一批本土优秀企业共同成长,国产设备有望借助大陆晶圆产线的密集投资而实现渗透率提升,迎来最好的时代.

中国大陆设备市场的全球占比不断升高,2018年有望赶超中国台湾跃居全球第二大市场,2019年或将跃升全球首位.2005-2019年中国半导体设备销售额的全球占比图

中国大陆设备市场,连续五年扩张,2018年有望首次突破百亿级别达118亿美/yoy+44%,2019年或将趋势延续达173亿美元/yoy+47%.预计2019年中国大陆市场规模有望达到173亿美元/yoy+47%,大幅高于全球设备市场增速.2017全球半导体设备销售额的产品构成图

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