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半导体设备_发展

admin 人造钻石 2021年05月29日

  半导体设备位于整个半导体产业链的上游,在新建晶圆厂中半导体设备支出的占比普遍达到 80%。一条晶圆制造新建产线的资本支出占比如下:厂房 20%、晶圆制造设备 65%、组装封装设备 5%,测试设备 7%,其他 3%。其中晶圆制造设备在 半导体设备中占比最大,进一步细分晶圆制造设备类型,光刻机占比 30%,刻蚀 20%,PVD15%,CVD10%,量测 10%,离子注入5%,抛光 5%,扩散 5%。

  17 年全球半导体设备市场总量约为 566 亿美元,同比+37%,2018 年预计在 600 亿美元规模。中国是全球半导体设备的第三大市场,17 年中国半导体设备 82.3 亿 元,增速 27%。

  1956 年国务院制定的《1956-1967 科学技术发展远景规划》中,已将半导体技术列为四大科研重点之一,明确提出“在 12 年内可以制备和改进各种半导体器材、器件”的目标。同期教育部集中各方资源在北京大学设立半导体专业,培养了包括王阳元院士、许居衍院士等第一批半导体人才。

  半导体产业链复杂、技术难度高、需要资金巨大,且当时国内外特定的社会环境,中国在资金、人才及体制等各方面困难较多,导致中国半导体的发展举步 维艰。(图表 1、2 为半导体产业链图)

  直到 70 年代,中国半导体产业的小规模生产才正式启动。原电子工业部部长在其 著作《芯路历程》中回忆这一阶段历史,提到发展中第一个误区“有设备就能生产”, 70 年代从日本、美国引进了大量二手、淘汰设备建立了超过30 条生产线,但引进 后无法解决技术、设计问题,也没有管理、运营能力,第一批生产线未能发挥应有 的作用,就淡出了市场。

  90 年代,国家再度启动系列重大工程,为改变半导体行业发展困境,最知名的为 908、909 工程,中国半导体人从中获得较多宝贵的经验教训,收获了两家较为成功的案例,分别为华虹及海思。908 工程在 1990 年启动,投资20 亿元建设国际 领先的 1 微米(1000nm)制程工艺的晶圆制造产线。由于中国彼时整体经济力量还在蓄积,因此经费、设备引进、建厂等环节仍然阻力较大,直至1998 年产线得以 竣工。此时国际工艺节点达到0.18 微米,中国生产线刚建成就落后两代。在 1996 年国家启动了“909”工程,整体投资约 100 亿元,并且做出很多打破审批的特事特 办,参与其中的公司如今只剩两家,一个是 909 工程的主体华虹集团,另一个则是 完全自筹 1.355 亿元资金的华为设计公司,也就是后来的海思。

  2012 年之后,国家领导层逐渐认识到“政策在发改委、科研在科技部、产业在工信部、资金归财政部”的格局,导致半导体行业政出多门、相互牵制、难以统筹等 现实困难,因此积极调整发展思路,设立集成电路产业领导小组、发布《集成电路产业推进刚要》、筹建大基金等举措,进一步自上而下的理顺了半导体行业发展框架。在产业领导小组成立之后,各方面的政策、资金及配套资源得以集中,为半导 体行业的攻坚克难奠定良好的基础。

  1、2012 年国务院主导,科技部印发“02专项”即《极大规模集成电路制造技术及 成套工艺》项目,也标志着集成电路成为国家级重点优先战略目标。“02 专项”核 心要点为开展极大规模集成电路制造装备、成套工艺和材料技术攻关,掌握制约产业发展的核心技术,形成自主知识产权;开发满足国家重大战略需求、具有市场竞争力的关键产品,批量进入生产线,改变制造装备、成套工艺和材料依赖进口的局 面。

  2、2014 年 6 月国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》。纲要明确提出,到2020 年,集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小,全行业销售收入年均 增速超过 20%,16/14nm 制造工艺实现规模量产,封装测试技术达到国际领先水平,关键装备和材料进入国际采购体系,基本建成技术先进、安全可靠的集成电路 产业体系。

  3、2015 年发布国家 10 年战略计划《中国制造2025》。计划提出,2020 年中国芯 片自给率要达到 40%,2025 年要达到 70%。

  4、2016 年,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划。规划提出, 到2020 年,战略性新兴产业增加值(含半导体产业)占国内生产总值比重达到15%。

  半导体设备具备极高的门槛和壁垒,全球半导体设备主要被日美所垄断,核心设备如光刻、刻蚀、PVD、CVD、氧化/扩散等设备的 top3 市占率普遍在90%以上。

  目前光刻机、刻蚀、镀膜、量测、清洗、离子注入等核心设备的国产率普遍较低。经过多年培育,国产半导体设备已经取得较大进展,整体水平达到 28nm,并在 14nm 和7nm 实现了部分设备的突破。

  具体来讲,28nm 的刻蚀机、薄膜沉积设备、氧化扩散炉、清洗设备和离子注入机 已经实现量产;14nm 的硅/金属刻蚀机、薄膜沉积设备、单片退火设备和清洗设备已经开发成功。8 英寸的 CMP 设备也已在客户端进行验证;7nm 的介质刻蚀机已被中微半导体开发成功;上海微电子已经实现 90nm 光刻机的国产化。在中低端制程,国产化率有望得到显著提升,先进制程产线为保证产品良率,目前仍将以采购海外设备为主。

  光刻机:高精度光刻机被ASML、尼康、佳能三家垄断,上海微电子是国内顶尖的光刻机制造商,公司封装光刻机国内市占率 80%,全球 40%,光刻机实现90nm 制程,并有望延伸至 65nm 和 45nm,公司承担多个国家重大科技专项及 02 专项 任务。

  刻蚀设备:前三家厂商 LAM、东京电子、应用材料市占率超过 90%,国产刻蚀机 市占率仅 6%,中微半导体是唯一打入台积电 7nm 制程的中国设备商,北方华创的8 英寸等离子蚀刻机进入中芯国际,封装环节刻蚀机基本实现国产化,国产化率近90%。

  量测设备:主要包括自动检测设备(ATE)、分选机、探针台等。前端检测前三甲厂商科磊、应材、日立占比 72%,后道测试设备厂商美国泰瑞达、日本爱德万占 全球份额 64%,分选机厂商科林、爱德万、爱普生等市占率高达 70%,而探针台 基本由东京精密、东京电子、SEMES 垄断。国内厂商长川科技测试设备主要在中 低端市场,主要在数模混合测试机和功率测试机。

  清洗设备:主要设备厂商 SCREEN、东京电子、LAM 合计占比88%,目前国内的 盛美半导体的 SAPS 产品已经进入一流半导体制造商产线。北方华创整合 Akrion 后提供单片清晰和槽式清洗设备,已经进入中芯国际产线。至纯科技已经取得湿法 清晰设备的批量订单,未来五年超过 200 台的订单。

  离子注入设备:应用材料占据粒子注入机的 70%以上的市场,高端离子注入机前三家包揽 97%市场份额,行业高度集中。目前国内只有凯世通和中科信有离子注 入机的研发生产能力,17 年凯世通已经销售太阳能离子注入机15 台。返回搜狐,查看更多


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