刻蚀设备 竞争格局全球半导体设备市场高度集中,在刻蚀设备领域,由于刻蚀机研发难度和客户认证门槛极高,目前国外企业占据统治地位。随着集成电路中器件互连层数增多,刻蚀设备的使用量不断增大,泛林半导体逐步超越应用材料和东京电子,市场占有率从2012年的45%提升至2017年的55%,成龙头企业。前三大公司在2017年占据刻蚀设备总市场份额的94%,行业集中度高,技术壁垒明显。

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2019年我国刻蚀设备行业前景:在高度垄断竞争格局中国产设备技术及发展空间有所突破

字体大小: 2019-09-10 08:48  来源:中国报告网

中国报告网提示:全球半导体设备市场高度集中,在刻蚀设备领域,由于刻蚀机研发难度和客户认证门槛极高,目前国外企业占据统治地位。随着集成电路中器件互连层数增多,刻蚀设备的使用量不断增大,泛林半导体逐步超越应用材料和东京电子,市场占有率从2012年的45%提升至2017年的55%,成龙头企业。前三大公司在2017年占据刻蚀设备总市场份额的94%,行业集中度高,技术壁垒明显。

        通常的晶圆加工流程中,刻蚀工艺位于光刻工艺之后,是复制掩膜图案的关键步骤,常用的设备为刻蚀机等。

        刻蚀工艺主要分为两种:干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀是通过等离子气与硅片发生物理或化学反应(或结合物理、化学两种反应)的方式将表面材料去除,主要用于亚微米尺寸下刻蚀,由于具有良好的各向异性和工艺可控性已被广泛应用于芯片制造领域;湿法刻蚀通过化学试剂去除硅片表面材料,一般用于尺寸较大情况,目前仍用于干法刻蚀后残留物的去除。

        参考观研天下发布《2019年中国刻蚀机行业分析报告-市场深度分析与投资前景研究

刻蚀工艺分类

工艺

实现方式

优点

湿法刻蚀

化学试剂(酸、碱等)腐蚀

1、对材料的刻蚀选择比较高

2、对器件的损伤较小

3、设备成本较低

干法刻蚀

物理方法

1、刻蚀剖面各向异性,具有较好的侧壁剖面控制

2、较好的线宽偏差控制

3、最小的光刻胶脱落或粘附问题

4、较高的片内、片间和批次间刻蚀的一致性

5、较低的材料消耗和废气处理费用

化学方法

物理化学混合方法

资料来源:公开资料整理

        目前市场上主流的刻蚀技术是干法刻蚀。在集成电路制造过程中需要多种类型的干法刻蚀工艺,应用涉及硅片上各种材料。被刻蚀材料主要包括介质、硅和金属等,通过与光刻、沉积等工艺多次配合可以形成完整的底层电路、栅极、绝缘层以及金属通路等。

干法刻蚀的应用
 
资料来源:公开资料整理

        在半导体设备中晶圆制造设备价值量占比最大,约80%,而刻蚀是晶圆制造的关键步骤,刻蚀技术的高低直接决定了芯片制程的大小,在半导体晶圆处理设备中,主要以光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备投资金额占比最大,其中刻蚀机占据晶圆设备投资的20%左右。

半导体晶圆处理设备价值量占比情况
 
数据来源:中国半导体行业协会

        全球半导体设备市场高度集中,在刻蚀设备领域,由于刻蚀机研发难度和客户认证门槛极高,目前国外企业占据统治地位。随着集成电路中器件互连层数增多,刻蚀设备的使用量不断增大,泛林半导体逐步超越应用材料和东京电子,市场占有率从2012年的45%提升至2017年的55%,成龙头企业。前三大公司在2017年占据刻蚀设备总市场份额的94%,行业集中度高,技术壁垒明显。

2017年全球刻蚀设备市场份额分布
 
数据来源:中国半导体行业协会

        从干法刻蚀设备市场来看,2017年全球干法刻蚀设备主要供应商有泛林半导体、东京电子、应用材料、日本日立、韩国SEMES、Mattson、中微,2017年中微半导体研制的7nm等离子刻蚀机达到了国际先进水平,介质刻蚀机得到国内外一流芯片制造企业的认可。

2017年全球干法刻蚀设备市场份额分布
 
数据来源:中国半导体行业协会

2017年全球介质刻蚀设备市场份额分布
 
数据来源:中国半导体行业协会

        在刻蚀设备行业高度垄断的竞争格局中,中微公司是我国半导体设备中少数能与全球顶尖设备公司直接竞争并不断扩大市场占有率的公司,且目前看来,中微半导体已经在刻蚀机核心技术上突破了外国企业的垄断,这显然已经成为中国芯片产业为数不多的亮点之一。

        中国大陆2018~2020年刻蚀设备年均空间有望达331亿元,其中247亿元来自内资晶圆厂。根据梳理,2018~2020年中国大陆12寸、8寸晶圆厂建设投资将达7087亿元(其中来自内资企业的投资5303亿元,占比75%),年均投资达2362亿元(其中来自内资企业的投资1768亿元),根据我们的测算,预计其中晶圆加工设备合计空间或达4961亿元(其中来自内资企业设备空间3712亿元),年均1654亿元(其中来自内资企业设备空间1237亿元)。其中:刻蚀设备2018~2020年所需设备空间有望达共992亿元,年均空间为331亿元;来自于内资晶圆厂的刻蚀设备2018~2020年所需空间分别有望达742亿元,年均空间为247亿元。

晶圆厂建设投资构成
 
资料来源:公开资料整理

中国大陆晶圆厂加工设备市场空间测算

类别

总投资占比

2018-2020合计(亿元)

2018-2020年均(亿元)

内资企业2018-2020合计(亿元)

内资企业2018-2020年均(亿元)

晶圆厂总投资

100

7087

2362

5303

1768

晶圆加工设备投资

70

4961

1654

3712

1237

光刻

21

1488

496

1114

371

刻蚀

14

992

331

742

247

薄膜沉积

18

1240

413

928

309

离子注入

4

248

83

186

62

工艺检测

7

496

165

371

124

其他

7

496

165

371

124

资料来源:公开资料整理

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