半導(dǎo)體行業(yè)市場分析2

半導(dǎo)體行業(yè)市場分析刻蝕概覽：刻蝕是半導(dǎo)體器件制造中選擇性地移除沉積層特定部分的工藝。在半導(dǎo)體器件的整個制造過程中，刻蝕步驟多達(dá)上百個，是半導(dǎo)體制造中最常用的工藝之一。刻蝕工藝可分為干法刻蝕和濕法刻蝕。目前應(yīng)用主要以干法刻蝕為主，市場占比90%以上。濕法刻蝕在小尺寸及復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)用中具有局限性，目前主要用于干法刻蝕后殘留物的清洗。根據(jù)作用原理，干法刻蝕可分為物理刻蝕（離子銑刻蝕）和化學(xué)刻蝕（等離子刻蝕）。根據(jù)被刻蝕的材料類型，干法刻蝕則可分為金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕與硅刻蝕，介質(zhì)刻蝕、硅刻蝕廣泛應(yīng)用于邏輯、存儲器等芯片制造中，合計占九成以上市場規(guī)模。刻蝕關(guān)鍵工藝：大馬士革&極高深寬比。新電子材料的集成和加工器件尺寸的不斷縮小為刻蝕設(shè)備帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)，同時對性能的要求（刻蝕均勻性、穩(wěn)定性和可靠性）越來越高。分別從邏輯器件和存儲器件的技術(shù)演進(jìn)路線看刻蝕工藝應(yīng)用：在28納米及以下的邏輯器件生產(chǎn)工藝中，一體化大馬士革刻蝕工藝，需要一次完成通孔和溝槽的刻蝕，是技術(shù)要求最高、市場占有率最大的刻蝕工藝之一。存儲器件2D到3D的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變使等離子體刻蝕成為最關(guān)鍵的加工步驟。在存儲器件中，極高深寬比刻蝕是最為困難和關(guān)鍵的工藝，是在多種膜結(jié)構(gòu)上，刻蝕出極高深寬比（>40:1）的深孔/深槽?？涛g設(shè)備市場情況：微縮化+3D化，推動刻蝕用量增加；根據(jù)Gartner統(tǒng)計，2022年全球刻蝕設(shè)備占晶圓制造設(shè)備價值量約22%，約230億美元市場規(guī)模?？涛g設(shè)備呈現(xiàn)日美廠商頭部集中、中國廠商崛起的競爭格局?？涛g概覽刻蝕工藝：90%以上為干法刻蝕刻蝕是利用化學(xué)或者物理的方法將晶圓表面附著的不必要的材質(zhì)進(jìn)行去除的過程?？涛g工藝可分為干法刻蝕和濕法刻蝕。目前應(yīng)用主要以干法刻蝕為主，市場占比90%以上。濕法刻蝕在小尺寸及復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)用中具有局限性，目前主要用于干法刻蝕后殘留物的清洗。濕法刻蝕可分為化學(xué)刻蝕和電解刻蝕。根據(jù)作用原理，干法刻蝕可分為物理刻蝕(離子銑刻蝕)和化學(xué)刻蝕(等離子刻蝕)。根據(jù)被刻蝕的材料類型，干法刻蝕則可分為金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕與硅刻蝕?？涛g工藝對比：濕法刻蝕VS物理刻蝕VS化學(xué)刻蝕目前應(yīng)用中，濕法刻蝕和物理刻蝕主要用于清洗。純化學(xué)刻蝕用于光刻膠等介質(zhì)材料的去除。器件主要部分的刻蝕主要采用物理化學(xué)混合的反應(yīng)離子刻蝕，其中又以等離子體干法刻蝕為主導(dǎo)。干法刻蝕：介質(zhì)刻蝕VS硅刻蝕VS金屬刻蝕按照被刻蝕材料，干法刻蝕可以分為介質(zhì)刻蝕、硅刻蝕和金屬刻蝕。介質(zhì)刻蝕、硅刻蝕廣泛應(yīng)用于邏輯、存儲器等芯片制造中，合計占九成以上市場規(guī)模。金屬刻蝕主要是互連線及多層金屬布線的刻蝕，但隨著180nm節(jié)點(diǎn)開始，銅互連技術(shù)逐步取代鋁互連，金屬刻蝕應(yīng)用規(guī)?？焖傧陆担壳皟H占比3%左右。邏輯器件：大馬士革刻蝕工藝大馬士革工藝一般指的是銅的大馬士革鑲嵌工藝（CuDamasceneplating），鑲嵌（damascene）一詞衍生自古代Damascus（大馬士革）工匠的嵌刻技術(shù)，故亦稱為大馬士革鑲嵌技術(shù)。此外還有雙大馬士革工藝（DualDamascene），都是應(yīng)用在集成電路互聯(lián)線路的BEOL制程中。邏輯器件：雙大馬士革刻蝕工藝硅介質(zhì)表面的阻擋層（barrierlayer）一般是TaN，主要起兩個作用，一是避免銅擴(kuò)散到介質(zhì)層中而引起器件失效；二是可以更好地粘附銅層。進(jìn)一步發(fā)展出dualDamascene工藝，這里的dual是指同時形成通孔（via）和金屬（metal）兩層。DualDamascene還可進(jìn)一步細(xì)分，包括trenchfirst、viafirst和self-aligned三類。邏輯器件互聯(lián)線路的BEOL制程技術(shù)路線圖在28納米及以下的邏輯器件生產(chǎn)工藝中，一體化大馬士革刻蝕工藝，需要一次完成通孔和溝槽的刻蝕，是技術(shù)要求最高、市場占有率最大的刻蝕工藝之一?？涛g設(shè)備：14納米以下晶圓制造關(guān)鍵設(shè)備之一先進(jìn)制程以多重模板工藝為依托從而實(shí)現(xiàn)更小微觀尺寸，凸顯刻蝕設(shè)備重要性。隨著集成電路芯片制造工藝的進(jìn)步，線寬關(guān)鍵尺寸不斷縮小、芯片結(jié)構(gòu)3D化，晶圓制造向7納米、5納米以及更先進(jìn)的工藝發(fā)展。由于目前先進(jìn)工藝芯片加工使用的光刻機(jī)受到波長限制，14納米及以下的邏輯器件微觀結(jié)構(gòu)的加工多通過等離子體刻蝕和薄膜沉積的工藝組合——多重模板工藝來實(shí)現(xiàn)，使得刻蝕等相關(guān)設(shè)備的加工步驟增多?？涛g設(shè)備：微縮化+3D化，推動刻蝕用量增加隨著工藝制程升級，刻蝕機(jī)用量也將持續(xù)攀升。14nm制程所需刻蝕步驟為65次，7nm制程所需刻蝕步驟高達(dá)140次，5nm制程所需刻蝕步驟進(jìn)一步提升至160次。NAND閃存進(jìn)入3D、4D時代，采用縮小單層上線寬和增加堆疊層數(shù)的方法來增加集成度，要求刻蝕技術(shù)實(shí)現(xiàn)更高的深寬比?？涛g技術(shù)需要在氧化硅和氮化硅一對的疊層結(jié)構(gòu)上，加工40:1到60:1的極深孔或極深的溝槽。目前，3D96層與128層閃存均已進(jìn)入量產(chǎn)階段。從2DNAND過渡到3DNAND，刻蝕設(shè)備的投資占比顯著提升，從20%提高至50%。刻蝕設(shè)備：2022年全球刻蝕設(shè)備共計約230億美元市場規(guī)模集成電路設(shè)備包括晶圓制造設(shè)備、封裝設(shè)備和測試設(shè)備等，晶圓制造設(shè)備的市場規(guī)模約占集成電路設(shè)備整體市場規(guī)模的約80%。晶圓制造設(shè)備可以分為刻蝕、薄膜沉積、光刻、檢測、離子摻雜等品類，其中刻蝕設(shè)備、薄膜沉積、光刻設(shè)備設(shè)備是集成電路前道生產(chǎn)工藝中最重要的三類設(shè)備。根據(jù)Gartner統(tǒng)計，2022年全球刻蝕設(shè)備、薄膜沉積和光刻設(shè)備分別占晶圓制造設(shè)備價值量約22%、22%和17%，2022年全球刻蝕設(shè)備共計約230億美元市場規(guī)模?？涛g設(shè)備競爭格局：日美廠商頭部集中，中國廠商崛起全球市場行業(yè)集中度高，技術(shù)壁壘顯著。全球刻蝕機(jī)市場長期一直被泛林半導(dǎo)體、東京電子、應(yīng)用材料三大巨頭占據(jù)，2019年合計市場占比約90%，行業(yè)集中度高。2019年，細(xì)分介質(zhì)刻蝕機(jī)市場中，東京電子處于領(lǐng)先地位，市占率達(dá)到52%，國內(nèi)中微公司市占率也已達(dá)到3%。國內(nèi)刻蝕機(jī)市場，國產(chǎn)廠商表現(xiàn)亮眼。泛林半導(dǎo)體依舊在國內(nèi)刻蝕機(jī)市場中保持領(lǐng)先地位，2019年市占率52%；而國產(chǎn)廠商中，中微公司已占據(jù)20%市場份額，排名第二，北方華創(chuàng)則占據(jù)6%市場份額；中微領(lǐng)軍國內(nèi)介質(zhì)刻蝕，北方華創(chuàng)則領(lǐng)軍國內(nèi)硅刻蝕。刻蝕設(shè)備重點(diǎn)企業(yè)分析北方華創(chuàng)：領(lǐng)軍硅刻蝕根據(jù)公司2022年年報，刻蝕裝備方面，面向12吋邏輯、存儲、功率、先進(jìn)封裝等客戶，公司已完成數(shù)百道工藝的量產(chǎn)驗(yàn)證，ICP刻蝕產(chǎn)品出貨累計超過2000腔；采用高密度、低損傷設(shè)計的12吋等離子去膠機(jī)已在多家客戶完成工藝驗(yàn)證并量產(chǎn)；金屬刻蝕設(shè)備憑借穩(wěn)定的量產(chǎn)性能成為國內(nèi)主流客戶的優(yōu)選機(jī)臺；迭代升級的高深寬比TSV刻蝕設(shè)備，以其優(yōu)異的性能通過客戶端工藝驗(yàn)證，支撐Chiplet工藝應(yīng)用；應(yīng)用于提升芯片良率的12吋CCP晶邊刻蝕機(jī)已進(jìn)入多家生產(chǎn)線驗(yàn)證；精準(zhǔn)針對客戶需求，發(fā)布了雙頻耦合CCP介質(zhì)刻蝕機(jī)，實(shí)現(xiàn)了在硅刻蝕、金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕工藝的全覆蓋。面向6/8吋兼容的多晶硅刻蝕、金屬刻蝕、介質(zhì)刻蝕和SiC、GaN等化合物刻蝕設(shè)備系列，為各類半導(dǎo)體器件提供刻蝕工藝全面解決方案。中微公司：領(lǐng)軍介質(zhì)刻蝕根據(jù)公司2022年年報，公司2022年共生產(chǎn)付運(yùn)475個CCP刻蝕反應(yīng)腔，同比增長59.40%。在先進(jìn)邏輯器件方面，公司的雙反應(yīng)臺刻蝕機(jī)不斷完善設(shè)備性能，在國際最先進(jìn)的5納米芯片生產(chǎn)線及下一代更先進(jìn)的生產(chǎn)線上均實(shí)現(xiàn)了多次批量銷售。在存儲器件方面，公司的刻蝕設(shè)備不僅在3DNAND的生產(chǎn)線被廣泛應(yīng)用，還成功的通過了多個動態(tài)存儲器的工藝驗(yàn)證，并取得了重復(fù)訂單。公司的ICP刻蝕設(shè)備在超過20個客戶的邏輯、DRAM和3DNAND等器件的生產(chǎn)線上進(jìn)行超過100多個ICP刻蝕工藝的量產(chǎn)，并持續(xù)擴(kuò)展到更多刻蝕應(yīng)用的驗(yàn)證。截止2022年底，PrimoNanova?系列產(chǎn)品在客戶端安裝腔體數(shù)已達(dá)到297臺。公司在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，分別針對邏輯器件的一體化大馬士革刻蝕工藝和存儲器件的極高深寬比刻蝕技術(shù)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，并取得良好進(jìn)展。公司針對一體化大馬士革刻蝕工藝，開發(fā)了可調(diào)節(jié)電極間距的刻蝕機(jī)，在刻蝕過程中，反應(yīng)腔的極板間距可動態(tài)調(diào)節(jié)，以同時滿足通孔和溝槽刻蝕的不同工藝要求。公司自主開發(fā)了極高深比刻蝕機(jī)，該設(shè)備用400KHz取代2MHz作為偏壓射頻源，以獲得更高的離子入射能量和準(zhǔn)直性，使得深孔及深槽刻蝕關(guān)鍵尺寸的大小符合規(guī)格。屹唐股份：積極布局干法刻蝕根據(jù)Gartner統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在干法刻蝕領(lǐng)域，公司2020年憑借0.1%的市場占有率位居全球第十，而前三大廠商泛林半導(dǎo)體、東京電子及應(yīng)用材料合計占有全球干法刻蝕設(shè)備領(lǐng)域90.24%的市場份額。公司的干法刻蝕設(shè)備主要可用于65納米