【專(zhuān)題 | 「半導(dǎo)體設(shè)備」刻蝕機(jī)_薄膜沉積設(shè)備_半導(dǎo)體封裝設(shè)備】

薄膜沉積是半導(dǎo)體生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要工藝，該工藝可以在晶圓上生長(zhǎng)出導(dǎo)電薄膜層和絕緣薄膜層，是進(jìn)行后續(xù)加工的基礎(chǔ)。根據(jù)原理不同，薄膜沉積工藝可分為物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）和原子層沉積（ALD）。

表1 ALD、CVD和PVD技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

（資料來(lái)源：五礦證券研究所，金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心整理）

薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模隨下游需求高速增長(zhǎng)，其中PECVD設(shè)備是薄膜設(shè)備中占比最高的設(shè)備類(lèi)型

受益于晶圓廠、存儲(chǔ)、AMOLED以及光伏電站需求增加，薄膜沉積設(shè)備行業(yè)也快速發(fā)展。例如在新建晶圓廠的設(shè)備投資中，與晶圓制造相關(guān)的設(shè)備投資額約占總設(shè)備投資的80%，而薄膜沉積設(shè)備作為晶圓制造的三大設(shè)備之一，其投資規(guī)模約占晶圓制造設(shè)備總投資的25%。根據(jù)Maximize Market Research統(tǒng)計(jì)，2020年全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為約172億美元，過(guò)去四年復(fù)合增長(zhǎng)率為11.2%。

薄膜沉積工藝目前已經(jīng)形成了較為固定的工藝流程。在晶圓制造領(lǐng)域根據(jù)不同的應(yīng)用需求發(fā)展出了PECVD、LPCVD、ALD、濺射PVD等不同的設(shè)備，其中PECVD是占比最高的設(shè)備類(lèi)型，占比約33%。前景較好的ALD設(shè)備目前占據(jù)薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)份額11%，但目前尚未大規(guī)模應(yīng)用。在整個(gè)薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)，屬于物理氣相沉積（PVD）的濺射PVD和電鍍ECD合計(jì)占23%。

圖1 各類(lèi)薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)份額占比

（資料來(lái)源：Gartner，金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心整理）

芯片工藝進(jìn)步以及結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜提高薄膜設(shè)備需求，先進(jìn)產(chǎn)線對(duì)薄膜設(shè)備需求量快速增加

薄膜在晶圓制造過(guò)程中的作用在于生成導(dǎo)電層或絕緣層，阻擋污染物和雜質(zhì)滲透，以及提高吸光率，并臨時(shí)阻擋刻蝕等重要作用。隨著晶圓制造工藝精密程度提升以及芯片復(fù)雜度提高，薄膜性能的要求也隨之提升，同時(shí)也衍生出各類(lèi)新設(shè)備，其中以臺(tái)階覆蓋能力強(qiáng)、薄膜厚度控制精準(zhǔn)的原子層沉積（ALD）設(shè)備為主要代表。除薄膜性能帶來(lái)產(chǎn)品升級(jí)換代需求外，由于先進(jìn)制程帶來(lái)的多重曝光技術(shù)導(dǎo)致工序數(shù)和設(shè)備數(shù)大幅提高，所需的薄膜沉積設(shè)備數(shù)量也將隨之增加。此外，5G、數(shù)據(jù)中心、汽車(chē)電子、人工智能等一系列技術(shù)及市場(chǎng)需求增加將推動(dòng)先進(jìn)制程占比提高，進(jìn)一步增加薄膜沉積設(shè)備需求。

表2 不同制程邏輯芯片產(chǎn)線薄膜沉積設(shè)備需求

（資料來(lái)源：長(zhǎng)江證券研究所，金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心整理）

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)薄膜沉積設(shè)備市占率僅2%，北方華創(chuàng)和沈陽(yáng)拓荊處于領(lǐng)先地位

在競(jìng)爭(zhēng)格局方面，根據(jù)Gartner公司數(shù)據(jù)，全球CVD設(shè)備市場(chǎng)應(yīng)用材料（AMAT）占30%，泛林半導(dǎo)體（Lam）和東京電子（Tel）三大廠商占據(jù)了全球70%市場(chǎng)份額；全球PVD設(shè)備市場(chǎng)則被應(yīng)用材料基本壟斷，處于絕對(duì)龍頭地位；全球ALD設(shè)備市場(chǎng)中東京電子、先域（ASM）兩家合計(jì)占比60%。根據(jù)中國(guó)國(guó)際招標(biāo)網(wǎng)數(shù)據(jù)，目前中國(guó)薄膜沉積設(shè)備98%依賴(lài)進(jìn)口，我國(guó)薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)長(zhǎng)期被外資壟斷，國(guó)產(chǎn)替代空間巨大。

國(guó)內(nèi)北方華創(chuàng)和拓荊科技處于領(lǐng)先地位。北方華創(chuàng)的CVD、PVD設(shè)備已具備28nm工藝水平，更先進(jìn)制程設(shè)備處于研發(fā)與驗(yàn)證階段。北方華創(chuàng)突破了濺射源設(shè)計(jì)技術(shù)、等離子產(chǎn)生與控制技術(shù)、顆粒控制技術(shù)、腔室設(shè)計(jì)與仿真模擬技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其PVD設(shè)備成功進(jìn)入國(guó)際供應(yīng)鏈體系；拓荊科技的CVD和ALD設(shè)備已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)晶圓廠14nm制程產(chǎn)線，并已展開(kāi)10nm及以下制程產(chǎn)品驗(yàn)證測(cè)試，其中ALD設(shè)備以應(yīng)用在集成電路、OLED和先進(jìn)封裝領(lǐng)域。

圖2 2019年全球CVD設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

（資料來(lái)源：Gartner，金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心）

圖3 2019年全球PVD設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

（資料來(lái)源：Gartner，金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心）

圖4 2019年全球ALD設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局

（資料來(lái)源：Gartner，金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心）

圖5 薄膜沉積設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率

（資料來(lái)源：中國(guó)國(guó)際招標(biāo)網(wǎng)，金智創(chuàng)新行業(yè)研究中心）

結(jié)論

從經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律看，雖然全球范圍內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備投資存在著較強(qiáng)的周期性，但近些年中國(guó)大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在市場(chǎng)需求和政策推動(dòng)下，迎來(lái)了前所未來(lái)的發(fā)展機(jī)遇，各類(lèi)資本投資熱情高漲，產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同效應(yīng)顯著增強(qiáng)。隨著以北方華創(chuàng)和拓荊科技的國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)不斷進(jìn)步以及晶圓廠產(chǎn)能持續(xù)擴(kuò)張，中國(guó)薄膜沉積設(shè)備行業(yè)將有希望保持高速增長(zhǎng)。

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