泛半导体设备洗净服务行业成长于国内缺芯少屏困局时代

泛半导体设备洗净服务行业成长于国内缺芯少屏困局时代

泛半导体设备洗净服务行业成长于国内缺芯少屏困局时代国内泛半导体设备精密洗净服务行业起步较晚，国内泛半导体设备精密洗净服务行业伴随着国内半导体和显示面板产业的发展共同成长，它是在国内寻求突破―缺芯少屏的困局背景下发展起来的。从―屏来看，全球LCD面板产业的转移经历了―美国起源—日本发展—韩国超越—中国台湾地区崛起—中国大陆发力的过程。中国大陆显示面板产业发端于2003年；2009年以前中国大陆在全球面板产业中基本没有话语权；从2009年后，在液晶面板替代传统CRT显示器和中国大陆市场庞大需求的大背景下，全球液晶面板产能逐渐由日韩及中国台湾地区转向中国大陆，行业经历了从无到有、从小到大的发展历程，中国大陆面板产业的实力实现跨越。集成电路产业作为国民经济和社会发展的战略性、基础性、先导性产业，近几年来发展迅速。随着中游晶圆制造厂的快速崛起，如中芯国际的14nm量产，长鑫存储DRAM量产，长江存储DFlash量产，标志着国产半导体实现瓶颈突破，推动设备、材料等上下游产业链的快速发展。国内泛半导体设备精密洗净服务行业伴随着国内半导体和显示面板产业的发展而成长。随着国内半导体和显示面板行业先进制程的不断进步，国内泛半导体设备精密洗净服务的洗净工艺也随之更新，不断保障高阶制程的落实，保障泛半导体产业国产化进程的顺利进行。由于泛半导体行业高端核心设备至今仍然较多为国外企业垄断，国外企业在出售核心设备时，一般会设置PACKAGE条款限定国内客户的生产设备维护只能或在一定时间内只能由出售方或其指定方提供，一定程度限制了国内泛半导体精密洗净服务行业的发展。目前我国泛半导体精密洗净服务行业仍处于上升阶段，在技术水平上仍有较大的提升空间。精密清洗服务行业市场利润规模精密清洗服务业概述:工业清洗是指工业产品或零件的表面受到物理、化学或生物作用，形成污染物或涂层，并将这些污染物或涂层去除，恢复其原有表面状态的过程。随着生产的发展和科学的进步，工业清洗领域出现了专业化的新型清洗技术，精密清洗服务也逐渐发展起来。精密清洁是指根据非常严格的标准进行清洁，对残留颗粒或其他污染物的容忍度非常低，通常在环境受到严格控制的洁净室中进行。在许多高科技行业的重要应用中，如半导体、显示面板、航空空航天和医疗，精密清洗服务是新制造零件装配前的先决条件，也是工艺设备日常维护的先决条件。以芯片制造为例，如果制造过程中有污染，就会影响芯片上器件的正常功能。因此，提高生产设备部件的清洁度是保证芯片生产良率的重要环节。在芯片蚀刻、化学气相沉积、扩散等过程中。各种污染杂质层，例如金属杂质、有机物、颗粒、氧化物等。会附着在设备部件上，一段时间后会剥落；对于芯片制造企业来说，杂质的污染导致芯片的电气故障，导致芯片报废，进而影响产品的良率和质量。通常，影响精密清洗服务价格的关键因素包括清洗零件的市场价值、厚度、材料、几何形状、零件的研发成本、污染杂质的种类、清洁度要求等。专业的精密清洗服务商根据工艺、机器设备品牌、零部件材质、涂层要求等分类提供精密清洗及衍生处理服务。，从而配合客户提高产品良率和制造设备的生产率。常见的精密清洁方法化学溶剂清洗:化学溶剂清洗是指硝酸、氢氧化钾、双氧水、氨水等。根据技术要求配制成相应浓度的溶液，然后将零件浸泡在清洗槽中，去除表面的金属膜。喷涂:喷涂是指利用热源熔化金属或非金属材料，以一定的速度喷涂在基体表面形成涂层的方法。如果在操作过程中需要，在零件表面喷铝以增加表面粗糙度。电解清洗:将待清洗的设备挂在阴极或阳极上，放入电解液中。施加直流电时，金属与电解质溶液之间的界面张力因极化而降低，溶液渗透到工件表面的污垢下，在界面上起氧化或还原作用，产生大量气泡。当气泡聚集形成气流从污垢与金属之间的缝隙溢出时，起到搅动、搅拌的作用，使污垢从工件表面脱落，从而达到清除污垢、清洁表面的目的。根据设备和装置挂在阳极和阴极上的位置不同，可分为阴极电解和阳极电解。电解清洗用途广泛。可去除金属或非金属附着物，如氧化膜、旧涂膜、漆膜等。清洗效果好，清洗效率高，彻底性好。蒸汽清洗:蒸汽清洗可分为蒸汽清洗和溶剂蒸汽清洗。水蒸汽清洗是一种常见而简单的清洗工艺，主要是利用蒸汽的热气流蒸发到设备和装置的表面，与设备和装置的表面充分接触。由于水蒸气温度高，有一定的压力和冲击力，所以有一定的清洁作用。溶剂清洗是一种用有机溶剂蒸发蒸汽进行清洗的方法。由于溶剂的高温和蒸发过程中形成的气流，污渍被溶解并带走。纯水清洗和高压水洗:纯水清洗是指将零件浸泡在纯水清洗槽中，去除产品中可能残留的药液成分；高压水洗是指高压水洗枪对零件表面进行清扫，去除颗粒、熔灰、灰尘等。对零件表面有一定的附着力。超声波清洗:超声波清洗是指在浸泡在工件中的液体中发射超声波，使液体产生超声波振荡。液体内部的压力在某一瞬间突然增大或减小，这样不断重复。当压力突然降低时，溶液中会产生许多小空孔，溶解在溶液中的气体被吸入空孔中形成气泡。小气泡形成后，被突然增大的压力击碎，产生冲击波，能在界面处剥离金属表面的污垢和水垢，与工件表面分离，从而达到比一般去污方法更快的清洗效果。超声波清洗可以与化学去污、电化学去污、去除金属涂层的酸清洗等相结合。，以提高去污效果和清洁质量。中国泛半导体设备洗净服务市场半导体专用设备泛指用于生产各类半导体产品所需的生产设备，属于半导体行业产业链的支撑环节，半导体专用设备是半导体产业的技术先导者，芯片设计、晶圆制造和封装测试等需在设备技术允许的范围内设计和制造，设备的技术进步又反过来推动半导体产业的发展。根据清洗方法的不同，精密洗净可分为物理清洗和化学清洗。物理清洗是指利用力学、声学、光学、电学、热学的原理，依靠外来能量的作用，如机械摩擦、超声波、负压、高压冲击、紫外线、蒸汽等去除物体表面污垢的方法；化学清洗是指依靠化学反应的作用，利用化学溶剂清除物体表面污垢的方法。在实际应用过程中，通常将两者结合起来使用，以获得更好的洗净效果。我国泛半导体设备精密洗净服务行业的发展滞后于欧美等先进工业国家。精密洗净自进入工业化生产后就已经出现，迄今已有近200年的历史。上世纪八九十年代，国际上半导体工业和显示面板工业快速发展，使产品不断向高精密性、高技术、多种技术手段相结合的方向发展，从而催生出精密洗净在泛半导体设备清洗领域的应用，目前精密洗净已经广泛应用于工业领域，包括显示面板、半导体、光伏、装备制造等。我国精密洗净行业起源于上世纪50年代，但由于当时国内工业生产水平较低，精密洗净行业发展较为缓慢。上世纪80年代，随着中国改革开放和大规模的技术引进，整体工业技术水平不断提高，国内工业生产对精密洗净服务的需求日益加大，但是国内精密洗净行业由于多年停滞发展无法满足市场需求，特别是早期的泛半导体设备精密洗净领域，基本上被国外设备厂商垄断，中国大陆精密洗净服务行业（包括泛半导体设备精密洗净服务）长期处于萌芽发展状态，据统计，2020年中国大陆地区泛半导体零部件清洗市场规模总计26亿元，其中面板9．8亿元、半导体16．2亿元，预计到2025年洗净市场增加到43．4亿元，年复合增长率10．8%，其中半导体增量高于面板，市场扩大14．3亿元，年复合增长率达到13．5%。中国半导体产业现状特征中国集成电路产业在GDP比重不断提升。根据中国半导体协会和国家统计局数据，2002年中国集成电路销售额在GDP占比约为0．22%，2021年时已经提升至0．91%，按照2021年集成电路销售额占半导体市场87%计算，2021年中国半导体产品销售额占GDP的比重超过1%，约为1．05%。作为对比，美国2021年半导体产业增加值对国内GDP的贡献约为2769亿美元，其中：直接贡献约961亿美元，间接贡献约856亿美元，其他相关贡献约953亿美元。2021年美国GDP现价约为23．32万亿美元，半导体产业贡献占比约为1．19%。根据SIA统计数据，2021年中国大陆市场半导体产品销售额约为1877亿美元，同比增长24．5%，与全球市场增速保持一致；2022年中国大陆半导体市场略微下降1．1%，约为1857亿美元。市场份额上，2016年中国大陆市场占全球约31．5%，然后逐年提升至2019年的34．8%，近两年略有下降，但整体较为稳定，2022年中国大陆销售占全球比重约为31．8%。集成电路（IC）产品在半导体市场占据主要份额。根据中国半导体行业协会统计数据，2004年中国IC产业整体规模约为545亿元人民币，2010年成长为1440亿元规模，2021年则同。比增长21．3%至10458亿元（约合1641亿美元，占中国半导体市场约87%），首次突破万亿规模。近10年中国IC产业年均复合增速约为18．4%，高于全球IC市场6．5%的增速水平。集成电路产业链中，设计环节销售额占比最高。2021年中国IC产业设计、制造、封测环节分别占43%、30%和26%。从三大环节销售额占比变化来看，IC设计环节销售额占比自2004年以来不断提升，制造环节销售份额在2011年前后时间出现局部下降，此后回升至30%，份额占比趋于稳定，而产业链价值较低的封测环节，则呈现持续下降趋势。2020年，新冠病毒全球大流行加速了在线办公渗透率提升，电脑、平板、手机等各类电子设备销量大幅提升，旺盛需求推动多数晶圆厂产能利用率超过85%（正常水平约为80%左右），部分代工厂接近或超过100%。2021年，企业纷纷扩大资本开支、提升产能，全球资本开支增速达到近几年极大值。2022年后，地缘、通货膨胀等因素致使全球经济放缓，H1资本开支仍在增加，但产能紧张局面已得到缓解，且晶圆厂的产能利用率21Q4已出现下滑，制造商开始削减未来资本支出预算。另一方面，存储器市场的疲软和美国对中国半导体生产商的限制（限制购买美国公司设备）也将对23年全球资本开支造成一定负面影响。ICInsights于11月22日下修预测，预计22年全球资本支出约为1817亿美元，同比增速约18．7%，而23年预计全球半导体资本支出将下滑约19．3%至1466亿美元。全球半导体产业链概况设计，设备属于技术（研发）密集型，需要参与厂商不断投入研发支出用于开发新技术，推出新产品，从而保持自身竞争力。材料和晶圆制造属于资本（CapEx）密集型，通过成长性的资本开支将企业产能提升一个台阶，进而带动未来收入和利润的增长，对于晶圆材料和晶圆制造企业至关重要；对于以台积电为首的晶圆代工龙头，维持成长性资本开支的能力，本身也是企业的护城河之一。封测属于资本+劳动力密集型，封测环节通常技术含量较低，而对劳动力需求较高，经过数十年的发展，逐渐形成了以中国大陆的长电科技、通富微电和华天科技等OSAT厂商主导的产业格局。价值量：设计占60%，其中逻辑IC占30%、存储IC占9%、DAO占17%；设备占12%；材料占5%；晶圆制造占19%，封装与测试占6%。区域分布：欧美在设计、设备绝对主导；美国在EDA&IP核一家独大；韩国主导存储IC设计；日本在DAO、设备优势显著；中国在封测代工环节占比最高。全球IC产业链分工实例（以某款智能手机AP为例）：欧洲和美国主要负责提供EDA工具、IP授权和芯片设计环节；OEM厂商通过选型确定供应商和型号，芯片供应商将图纸交付给位于中国台湾的代工厂量产；晶圆厂产线设备主要由美国、日本和欧洲的供应商提供；晶圆片则先由一家美国公司提炼出冶金硅，然后交由日本多晶硅制造商加工厂电子级多晶硅，再由韩国厂商将单晶硅锭切割成硅片，最终送到中国台湾晶圆厂的产线上；中国台湾晶圆厂加工好的芯片送往马来西亚完成封装，最后在中国大陆的工厂被组装到智能手机中，然后智能手机OEM厂商将产品销往全球。显示面板专用设备清洗服务对象TFT显示面板专用设备一般指基于TFT薄膜晶体管为驱动单元开发的，用于生产各类显示面板产品的生产设备。主流产品为LCD和有机发光二极管，是集成电路行业显示技术领域的重要组成部分。其中，LCD显示技术是80年代以后逐渐发展并繁荣起来的一种显示面板技术，使用液晶作为显示单元。液晶面板的主要结构包括透明基板、偏光片、滤光片、液晶层、TFT阵列等。经过30多年的快速发展，整个生产技术和产业链已经趋于成熟和稳定，但面板制造、封装和测试过程中的专用设备供应仍以进口为主。有机发光二极管显示技术是21世纪后逐渐发展起来的一种新型显示技术。其主要结构包括透明衬底、空空穴/电子注入层、空空穴/电子传输层、有机发光层、TFT阵列等。经过近十年的快速发展，与LCD相比，它具有功耗低、视角广、响应速度快等更好的显示性能。以LCD和有机发光二极管为主流显示面板技术，生产工艺可分为TFT阵列、电池盒成型、后端组装三个步骤。其中，TFT阵列生产包括基板清洗、镀膜、曝光、显影、蚀刻和剥离等。电池盒化成包括TFT清洗、CF基板加工、组装、充晶、蒸发、封装和测试，后端组装包括电池清洗、偏光片贴合、IC键合、FPC/PCB、TP键合等。相应的专用设备主要包括蒸发设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、离子注入设备等。上述TFT面板制造过程中的镀膜、曝光、显影、蚀刻、CF基板处理、蒸镀等设备为公司的清洁服务对象。污染引入:污染杂质是指在泛半导体产品制造过程中引入的任何危害芯片良率和电性能的物质。据估计，大多数芯片电气故障是由污染引起的缺陷引起的。通常，精密清洗的污染杂质分为以下几类:1）粒子。颗粒会导致开路或短路。从尺寸上来说，在半导体制造中，颗粒必须小于最小器件特征尺寸的一半，大于这个尺寸的颗粒会造成致命缺陷。从数量上来说，硅片表面的颗粒密度代表了特定面积内颗粒的数量。颗粒越多，致命缺陷的可能性越大。在一个过程中引入到硅晶片中的超过某一临界尺寸的颗粒数量由每个步骤中每个晶片的颗粒数量来表征。随着先进工艺的进步，对PWP指标的要求越来越高。2）金属杂质。对半导体技术有害的典型金属杂质是碱金属，例如钠、钾和锂。重金属也会造成金属污染，如铁、铜、铝、铬、钨、钛等。金属杂质可能来自化学溶液或半导体制造中的各种工艺，如离子注入，或化学物质与传输管道和容器的反应。3）有机物。有机物主要是指含碳的物质，可能来自细菌、润滑剂、蒸汽、洗涤剂、溶剂和水分。4）自然氧化层。一方面，自然氧化层阻碍了其他工艺步