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半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備行業(yè)研究:多頻共振驅(qū)動(dòng)市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)替代未來(lái)可期
作者 | 未來(lái)智庫(kù)2022-02-16

1 刻蝕設(shè)備在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中地位突出

1.1 半導(dǎo)體設(shè)備投資占比巨大,刻蝕設(shè)備是其中重要一環(huán)

半導(dǎo)體設(shè)備在硅片制造、前道及后道工藝中舉足輕重。半導(dǎo)體設(shè)備即主要應(yīng)用于半導(dǎo)體制造和封 測(cè)流程的設(shè)備。半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)是半導(dǎo)體制造的基石,是半導(dǎo)體行業(yè)的基礎(chǔ)和核心。從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,半導(dǎo)體設(shè)備的上游主要是單晶硅片制造以及 IC 設(shè)計(jì),下游則主要為 IC 封測(cè)。根據(jù)半導(dǎo)體設(shè) 備在 IC 制造中應(yīng)用的場(chǎng)景不同,一般可以分為氧化爐、涂膠顯影設(shè)備、光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、離子注 入機(jī)、清洗設(shè)備、質(zhì)量/電學(xué)檢測(cè)設(shè)備、CMP 設(shè)備、CVD 設(shè)備和 PVD 設(shè)備等。

先進(jìn)制程驅(qū)動(dòng)產(chǎn)線建設(shè)成本上行,半導(dǎo)體設(shè)備資本支出占比提升。通常,一條 90nm 制程芯片的 晶圓生產(chǎn)線建設(shè)成本為 20 億美元,當(dāng)制程微縮至 20nm 時(shí)成本達(dá)到 67 億美元,翻了三倍之多。 而半導(dǎo)體設(shè)備作為半導(dǎo)體產(chǎn)線投資的主要投入項(xiàng),不僅種類繁多,而且具有非常高的技術(shù)要求, 也導(dǎo)致設(shè)備的價(jià)格非常昂貴,設(shè)備在生產(chǎn)線的資本支出占比也逐漸提高。根據(jù)高新智庫(kù)研究表明, 在 90nm制程中設(shè)備支出占比為 70%,到了 20nm 制程占比達(dá)到 85%,從 14 億美元提高到 57 億 美元,提高了約 4 倍。

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IC 制造設(shè)備占半導(dǎo)體設(shè)備比例達(dá) 80%,光刻、刻蝕和沉積設(shè)備為主要組成部分。從產(chǎn)品細(xì)分結(jié)構(gòu) 來(lái)看,目前供應(yīng)的半導(dǎo)體設(shè)備主要為 IC制造設(shè)備,其占市面上半導(dǎo)體設(shè)備的比重約為 80%;在這 些 IC 制造設(shè)備中,以光刻機(jī)、刻蝕機(jī)和薄膜沉積設(shè)備為主,根據(jù) SEMI 測(cè)算數(shù)據(jù),當(dāng)前這三類半導(dǎo)體設(shè)備分別約占市面上半導(dǎo)體設(shè)備的 24%、20%和 20%。

光刻:光刻是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)流程中最復(fù)雜、最關(guān)鍵的工藝步驟,其利用曝光和顯影在光阻 層上刻畫(huà)幾何圖形結(jié)構(gòu),然后通過(guò)刻蝕工藝將光掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到所在襯底上,具有耗時(shí) 長(zhǎng)、成本高的特點(diǎn)。光刻的工藝水平直接決定芯片的制程水平和性能水平。光刻機(jī)是芯片制 造中光刻環(huán)節(jié)的核心設(shè)備, 技術(shù)含量、價(jià)值含量極高。

刻蝕:刻蝕工藝是半導(dǎo)體制造工藝中的關(guān)鍵步驟,對(duì)于器件的電學(xué)性能十分重要。其利用化 學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要的材料的過(guò)程,目標(biāo)是在涂膠的硅片上正確地 復(fù)制掩模圖形。如果刻蝕過(guò)程中出現(xiàn)失誤,將造成難以恢復(fù)的硅片報(bào)廢,因此必須進(jìn)行嚴(yán)格 的工藝流程控制。

薄膜沉積:薄膜沉積是集成電路制造過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)。薄膜沉積是指任何在硅片襯底 上沉積一層膜的工藝,這層膜可以是導(dǎo)體、絕緣物質(zhì)或者半導(dǎo)體材料。 薄膜沉積有化學(xué)和 物理工藝之分,具體而言可分為化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積和其他沉積三大類。

中國(guó)大陸占據(jù)全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)約四分之一,技術(shù)仍處于追趕狀態(tài)。中國(guó)大陸的半導(dǎo)體設(shè)備需 求量大,2019 年中國(guó)的半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模占到了全球的一半,其中中國(guó)大陸的半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng) 規(guī)模占全球的 22.4%,略低于中國(guó)臺(tái)灣。中國(guó)大陸在市場(chǎng)需求占據(jù)很大份額的同時(shí),半導(dǎo)體設(shè)備 自給率很低,技術(shù)仍處于追趕狀態(tài),先進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)仍由美歐日等國(guó)主導(dǎo)。其中美國(guó)的等離子刻蝕設(shè)備、離子注入機(jī)、薄膜沉積設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、測(cè)試設(shè)備、表面處理設(shè)備等設(shè)備的制造技 術(shù)位于世界前列;荷蘭則是憑借 ASML 的高端光刻機(jī)在全球處于領(lǐng)先地位;在刻蝕設(shè)備、晶圓清 洗設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備、測(cè)試設(shè)備、氧化設(shè)備等方面,日本極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備行業(yè)研究:多頻共振驅(qū)動(dòng)市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)替代未來(lái)可期

刻蝕設(shè)備有望率先完成國(guó)產(chǎn)替代。從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看,刻蝕機(jī)尤其是介質(zhì)刻蝕機(jī),是我國(guó)最具優(yōu)勢(shì) 的半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域,也是國(guó)產(chǎn)替代占比最高的重要半導(dǎo)體設(shè)備之一。目前我國(guó)主流設(shè)備中,去膠設(shè)備、刻蝕設(shè)備、熱處理設(shè)備、清洗設(shè)備等的國(guó)產(chǎn)化率均已經(jīng)達(dá)到 20%以上。而這之中市場(chǎng)規(guī)模 最大的則要數(shù)刻蝕設(shè)備。我國(guó)目前在刻蝕設(shè)備商代表公司為中微公司、北方華創(chuàng)以及屹唐股份。

1.2 先進(jìn)工藝不斷演進(jìn),干法刻蝕大勢(shì)所趨

刻蝕是用化學(xué)或物理方法對(duì)襯底表面或表面覆蓋薄膜進(jìn)行選擇性腐蝕或剝離的過(guò)程,進(jìn)而形成光刻定義的電路圖形??涛g的基本目標(biāo)是在涂膠的硅片上正確的復(fù)制掩模圖形,有圖形的光刻膠層 在刻蝕中不受到腐蝕源顯著的侵蝕,這層掩蔽膜用來(lái)在刻蝕中保護(hù)硅片上的特殊區(qū)域而選擇性地 刻蝕掉未被光刻膠保護(hù)的區(qū)域。在通常的 CMOS 工藝流程中,刻蝕都是在光刻工藝之后進(jìn)行的。 從這一點(diǎn)來(lái)看,刻蝕可以看成在硅片上復(fù)制所想要圖形的最后主要圖形轉(zhuǎn)移工藝步驟。

按照刻蝕工藝劃分,刻蝕主要分為干法刻蝕以及濕法刻蝕。干法刻蝕主要利用反應(yīng)氣體與等離子 體進(jìn)行刻蝕,利用等離子體與表面薄膜反應(yīng),形成揮發(fā)性物質(zhì),或者直接轟擊薄膜表面使之被腐 蝕的工藝。干法刻蝕可以在某一特定方向上進(jìn)行切割,使得實(shí)現(xiàn)理想中納米(nm)級(jí)的超精細(xì)圖 案輪廓。濕法刻蝕工藝主要是將被刻蝕材料浸泡在腐蝕液內(nèi)進(jìn)行腐蝕,該刻蝕方法會(huì)導(dǎo)致材料的 橫向縱向同時(shí)腐蝕,會(huì)導(dǎo)致一定的線寬損失。目前來(lái)看,干法刻蝕在半導(dǎo)體刻蝕中占據(jù)絕對(duì)主流 地位,市場(chǎng)占比約 90%。

按照刻蝕材料劃分,刻蝕工藝包括介質(zhì)刻蝕和導(dǎo)體刻蝕,導(dǎo)體刻蝕又分為硅刻蝕和金屬刻蝕。金 屬刻蝕主要是在金屬層上去除鋁、鎢或銅層,以在逐級(jí)疊加的芯片結(jié)構(gòu)中生成互聯(lián)導(dǎo)線圖形;硅 刻蝕(包括多晶硅)應(yīng)用于需要去除硅的場(chǎng)合,如刻蝕多晶硅晶體管柵、硅槽電容;介質(zhì)刻蝕是 用于介質(zhì)材料的刻蝕,如二氧化硅。對(duì)于 8 英寸晶圓,介質(zhì)、多晶硅以及金屬刻蝕是刻蝕設(shè)備的 常用類別。進(jìn)入 12 英寸世代以后,隨著銅互連的發(fā)展,金屬刻蝕逐漸萎縮,介質(zhì)刻蝕份額逐漸加 大。20 年介質(zhì)刻蝕設(shè)備的份額已超過(guò) 40%,而且隨著器件互連層數(shù)增多,介質(zhì)刻蝕技術(shù)和設(shè)備有 望持續(xù)發(fā)展。

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干法刻蝕有化學(xué)反應(yīng)、物理去除以及化學(xué)物理混合去除三種方式,性能各有優(yōu)劣。其中,物理性 刻蝕,又稱離子束濺射刻蝕,原理是使帶能粒子在強(qiáng)電場(chǎng)下加速,這些帶能粒子通過(guò)濺射刻蝕作 用去除未被保護(hù)的硅片表面材料;化學(xué)性刻蝕,又稱等離子體刻蝕,純化學(xué)刻蝕作用中,通過(guò)等 離子體產(chǎn)生的自由基和反應(yīng)原子與硅片表面的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達(dá)到刻蝕的效果,可以得到較好 的刻蝕選擇性和較高的刻蝕速率;物理化學(xué)性刻蝕,即反應(yīng)離子刻蝕,利用離子能量來(lái)使被刻蝕 層的表面形成容易刻蝕的損傷層和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),具有各向異性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),是超大規(guī)模集成電路 工藝中很有發(fā)展前景的一種刻蝕方法。

ICP 與 CCP 是應(yīng)用最為廣泛的刻蝕設(shè)備。目前等離子刻蝕是晶圓制造中使用的主要刻蝕方法,電 容性等離子刻蝕(CCP)和電感性等離子刻蝕(ICP)是兩種常用的等離子刻蝕方法。CCP 的原 理是將施加在極板上的射頻或直流電源通過(guò)電容耦合的方式在反應(yīng)腔內(nèi)形成等離子體,主要用于 刻蝕氧化物、氮化物等硬度高、需要高能量離子反應(yīng)刻蝕的介質(zhì)材料。ICP 刻蝕的原理是將射頻 電源的能量經(jīng)由電感線圈,以磁場(chǎng)耦合的形式進(jìn)入反應(yīng)腔內(nèi)部,從而產(chǎn)生等離子體并用于刻蝕, 主要用于刻蝕單晶硅、多晶硅等材料。

原子層刻蝕(ALE)能夠精確控制刻蝕深度,成為未來(lái)技術(shù)升級(jí)趨勢(shì)。隨著當(dāng)前集成電路技術(shù)的 不斷發(fā)展,構(gòu)成芯片的核心器件尺寸持續(xù)縮小,芯片的加工制造變得越來(lái)越精細(xì)。原子層刻蝕 (ALE)是指通過(guò)一系列的自限制反應(yīng)去除單個(gè)原子層,不會(huì)觸及和破壞底層以及周圍材料的先 進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝。ALE 是一種先進(jìn)的刻蝕技術(shù),可以針對(duì)較淺的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行出色的深度控制。 原子層刻蝕(ALE)技術(shù)適合間距或者空間上非常緊密的可能發(fā)生孔洞“堵塞”的刻蝕,和具有 超高選擇性和均勻性的應(yīng)用。

原子層刻蝕(ALE)可以分為等離子體ALE和高溫ALE,適用于不同類型的刻蝕。等離子體ALE 使用高能離子或中性物質(zhì)從表面上剔除物質(zhì)的方法來(lái)進(jìn)行蝕刻;而高溫 ALE 應(yīng)用于特定的高溫氣 相反應(yīng)。目前,等離子體 ALE已經(jīng)進(jìn)入生產(chǎn)使用階段,而高溫 ALE 仍處于早期階段,距離商業(yè)化 使用仍有較遠(yuǎn)距離。

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介質(zhì)刻蝕和硅刻蝕領(lǐng)銜,等離子體刻蝕成絕對(duì)主流。從下游半導(dǎo)體行業(yè)刻蝕機(jī)的需求來(lái)看,介質(zhì) 刻蝕機(jī)與硅刻蝕機(jī)需求場(chǎng)景較多,因此占比較高,其中介質(zhì)刻蝕與硅刻蝕機(jī)分別占據(jù)干法刻蝕工 藝半壁江山。在集成電路生產(chǎn)線來(lái)看,等離子體刻蝕設(shè)備因其提供高速率、高選擇比以及低損傷 的刻蝕而被廣泛應(yīng)用,根據(jù)《問(wèn)芯 Voice》,目前等離子體刻蝕設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模也超過(guò)了 120 億 美元,約占全球刻蝕市場(chǎng)規(guī)模的 85%左右,成為刻蝕設(shè)備的絕對(duì)主流。未來(lái)隨著中微等公司對(duì)設(shè) 備研發(fā)的不斷投入,刻蝕設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率進(jìn)一步提升未來(lái)可期。

2 市場(chǎng)+技術(shù)雙輪驅(qū)動(dòng),刻蝕設(shè)備迎來(lái)市場(chǎng)機(jī)遇

2.1 市場(chǎng)端:終端應(yīng)用需求上行,刻蝕設(shè)備市場(chǎng)快速發(fā)展

半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模上行,預(yù)計(jì) 2022 年將超過(guò) 1100 億美元。作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的基石,半導(dǎo)體 設(shè)備支撐著全球上萬(wàn)億的電子軟硬件大生態(tài),具有舉足輕重的地位。根據(jù) SEMI 的年終半導(dǎo)體設(shè) 備總量預(yù)測(cè),預(yù)計(jì) 2021 年原始設(shè)備制造商總銷售額將達(dá)到 1030 億美元,比 2020 年的市場(chǎng)規(guī)模猛增 44.7%。在存儲(chǔ)器需求回升、先進(jìn)制程投資及中國(guó)大陸積極推動(dòng)半導(dǎo)體投資的背景下,SEMI 預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)將持續(xù)保持增長(zhǎng),到 2022 年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)將擴(kuò)大到 1140 億美元。

全球半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備市場(chǎng)快速發(fā)展,2025 年有望達(dá)到 155 億美元。2013 年,全球刻蝕設(shè)備市場(chǎng) 規(guī)模約為 40 億美元,隨著閃存技術(shù)突破,存儲(chǔ)市場(chǎng)拉動(dòng)刻蝕設(shè)備需求明顯增大,至 2019 年市場(chǎng) 規(guī)模突破百億美元,達(dá)到 115 億美元。SEMI 預(yù)測(cè) 2025 年全球刻蝕設(shè)備市場(chǎng)空間達(dá)到 155 億美 元,年復(fù)合增速約為 12%,市場(chǎng)空間增量主要來(lái)自于存儲(chǔ)制造對(duì)刻蝕設(shè)備的需求激增。

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我們認(rèn)為,隨著 5G、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,半導(dǎo)體器件的需求將持續(xù) 攀升。半導(dǎo)體設(shè)備作為推升半導(dǎo)體器件制造的基石,有望迎來(lái)新一輪發(fā)展機(jī)遇;而作為半導(dǎo)體設(shè) 備的重要組成部分,刻蝕設(shè)備的需求也將水漲船高。

國(guó)內(nèi) 5G 建設(shè)速度全球領(lǐng)先,5G 機(jī)型出貨量呈持續(xù)上升趨勢(shì)。據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示,2020 年新建 5G 基站數(shù)達(dá)到 58 萬(wàn),5G 終端連接數(shù)已經(jīng)超過(guò) 2 億,已實(shí)現(xiàn)所有城市的 5G 覆蓋,在全球居于絕 對(duì)領(lǐng)先地位。據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測(cè)算,2021-2023 年期間三大運(yùn)營(yíng)商逐年建設(shè)量約為 80 萬(wàn)個(gè)、110 萬(wàn)個(gè)、85 萬(wàn)個(gè)。與 5G 基建速度相對(duì)應(yīng),5G 手機(jī)出貨量也迅速攀升,中國(guó)信通院數(shù)據(jù)顯示, 中國(guó)信通院數(shù)據(jù)顯示,2021 年 1-11 月,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)手機(jī)總體出貨量累計(jì) 3.17 億部,同比增長(zhǎng) 12.8%,其中,5G 手機(jī)出貨量 2.39 億部,同比增長(zhǎng) 65.3%,占同期手機(jī)出貨量的 73.3%。目前 國(guó)內(nèi)手機(jī)市場(chǎng)主要以 5G 智能手機(jī)為主,隨著未來(lái) 5G 基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步發(fā)展,5G 智能手機(jī)占比 還有望持續(xù)攀升。

5G 的高速數(shù)據(jù)傳輸、低延時(shí)和大網(wǎng)絡(luò)容量等特性正促使 5G 芯片需求上升。華為麒麟 9000、驍 龍 888 和蘋(píng)果的 A14 芯片都率先采取了 5nm 工藝制程,相比 7nm 工藝節(jié)點(diǎn),5nm 工藝可以使產(chǎn) 品性能提高 15%,晶體管密度最多提高 1.8 倍,性能提升的同時(shí)工藝復(fù)雜度也大幅增加。5nm 工 藝手機(jī)基帶芯片已經(jīng)在小米、華為、iPhone 等系列手機(jī)中得到應(yīng)用,未來(lái)隨著技術(shù)成熟和新應(yīng)用 的出現(xiàn),5nm 甚至更先進(jìn)的工藝芯片有望在手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)普及,先進(jìn)制程的需求將繼續(xù)維持高景 氣度。

存儲(chǔ)芯片在國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)份額最大,大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域成為其市場(chǎng)增量。存儲(chǔ)芯片一直都是 國(guó)內(nèi)集成電路市場(chǎng)中份額最大的產(chǎn)品類別,特別是在 2018 年存儲(chǔ)芯片價(jià)格上漲的影響下,存儲(chǔ) 芯片市場(chǎng)占比進(jìn)一步提升,2018 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售額達(dá) 5,775 億元,同比增長(zhǎng) 34%, 2016 年至 2018 年國(guó)內(nèi)存儲(chǔ)芯片市場(chǎng)銷售額的年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 40%。2019 年因前期存儲(chǔ)芯片廠商擴(kuò)產(chǎn)導(dǎo)致存儲(chǔ)芯片供給增加,同時(shí)下游需求增長(zhǎng)有所放緩,導(dǎo)致市場(chǎng)規(guī)模有所收縮。未來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)、 大數(shù)據(jù)等新興領(lǐng)域的快速發(fā)展,以及相關(guān)國(guó)家戰(zhàn)略的陸續(xù)實(shí)施,存儲(chǔ)芯片仍具有巨大的市場(chǎng)需求 和發(fā)展空間。

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DRAM 和 NAND Flash 占據(jù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的九成份額,閃存市場(chǎng)有望迎來(lái)更多需求增量。2020 年全球 DRAM 全球市場(chǎng)規(guī)模約 695 億美元,NAND Flash 全球市場(chǎng)規(guī)模約 421 億美元,NOR Flash、EEPROM 及其他半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場(chǎng)規(guī)模約 76 億美元。IC Insights 預(yù)測(cè) 2021 年存儲(chǔ)芯片 市場(chǎng)中,DRAM 在營(yíng)收中占比 56%,閃存芯片占比 43%,ROM 芯片僅占 1%。NAND Flash 方 面,全球的需求開(kāi)始回升,市場(chǎng)整體呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面;DRAM 方面,隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及、5G 基站建設(shè)、汽車智能化的不斷推進(jìn),DRAM 產(chǎn)品將有望迎來(lái)更多增量需求。DRAM 和 NAND 存儲(chǔ) 器占據(jù) 90%存儲(chǔ)器份額,采用存儲(chǔ)單元堆疊式布局,需要更多通孔和導(dǎo)線等的刻蝕。

新興終端應(yīng)用驅(qū)動(dòng)人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)。隨著人工智能技術(shù)的日臻成熟,數(shù)字化基礎(chǔ) 設(shè)施不斷完善,消費(fèi)機(jī)器人、智能駕駛、智能家居等終端應(yīng)用加速落地,推動(dòng)人工智能芯片市場(chǎng) 規(guī)模不斷攀升。根據(jù) WSTS 數(shù)據(jù)顯示,2019 年全球 AI 芯片市場(chǎng)規(guī)模為 110 億美元,預(yù)計(jì) 2025年全球人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 726 億美元。國(guó)內(nèi)人工智能芯片行業(yè)處在起步階段,自主創(chuàng)新 能力和市場(chǎng)規(guī)模逐步提高。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測(cè),2023 年預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)人工智能芯片市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 到 1339 億元,2019-2023 年 CAGR 為 84%,發(fā)展十分迅速。

2.2 技術(shù)端:先進(jìn)制程拉動(dòng)刻蝕用量,復(fù)雜結(jié)構(gòu)打開(kāi)設(shè)備市場(chǎng)

邏輯芯片不斷突破,先進(jìn)工藝刻蝕次數(shù)也不斷提升。晶圓代工行業(yè)呈現(xiàn)越來(lái)越高的資金和技術(shù)壁 壘,如今晶圓廠一條 28nm 的 4 萬(wàn)/月的生產(chǎn)線需要 40-50 億美元資本開(kāi)支,研發(fā)新一代制程節(jié)點(diǎn) 可能需要數(shù)十億美元,如此龐大的投入構(gòu)筑起了高資金和技術(shù)壁壘。而隨著“摩爾定律”放緩, 從7納米到5納米乃至3納米,每一個(gè)制程節(jié)點(diǎn)都舉步維艱,擁有高端制程能力的公司屈指可數(shù), 而對(duì)于不同節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品研發(fā)也需要海量的資金投入。而隨著先進(jìn)制程工藝不斷演進(jìn),所需要的刻 蝕次數(shù)也逐漸增多,從 65nm 制程的 20 次增加至 5nm 制程的 160 次,復(fù)雜度提升了 8 倍,顯著 提升了半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量。

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邏輯電路制程不斷微縮,F(xiàn)inFET 成為當(dāng)前主流工藝。邏輯電路工藝不斷的向著微型化發(fā)展,基 于傳統(tǒng)平面 MOSFET結(jié)構(gòu)的晶胞單元不斷的縮小,漏、源的間距也不斷的減小,柵極的控制力就 不斷的減弱,導(dǎo)致器件的性能惡化,同時(shí)增加了靜態(tài)的功耗。當(dāng)半導(dǎo)體工藝向更高技術(shù)節(jié)點(diǎn)挺進(jìn)時(shí),平面結(jié)構(gòu)制程工藝逐漸達(dá)到極限難以突破,3D 結(jié)構(gòu)的 FinFET 工藝逐漸成為主流。與平面晶 體管相比,F(xiàn)inFET 器件改進(jìn)了對(duì)溝道的控制,從而減小了短溝道效應(yīng),同時(shí)能夠更好地對(duì)溝道進(jìn) 行靜電控制。然而,當(dāng)工藝制程來(lái)到 3nm 之后,鰭片(Fin)寬度達(dá)到 5nm(等于 3nm 節(jié)點(diǎn))時(shí), FinFET 將接近實(shí)際極限,再向下就會(huì)遇到瓶頸。此時(shí)全環(huán)柵晶體管 GAA 有望延續(xù)半導(dǎo)體技術(shù)經(jīng) 典“摩爾定律”的新興技術(shù)路線,進(jìn)一步增強(qiáng)柵極控制能力,克服當(dāng)前技術(shù)的物理縮放比例和性 能限制。

先進(jìn)工藝結(jié)構(gòu)增加刻蝕難度與刻蝕步驟,對(duì)刻蝕設(shè)備提出了更高的要求。半導(dǎo)體邏輯電路的不斷 微縮,包括技術(shù)本身進(jìn)化的需求,刻蝕工藝在不斷迭代,像 Multiple Patterning 技術(shù)、基于金屬 硬掩模的雙大馬士革工藝等等,都提高了刻蝕的難度,相應(yīng)刻蝕機(jī)制造的難度也隨之增加。同時(shí) 先進(jìn)制程增加了刻蝕的步驟,多次刻蝕要求每一個(gè)步驟的精確度足夠高,才能保證整體生產(chǎn)的良 率。

存儲(chǔ)工藝革新帶動(dòng)刻蝕需求提升。NAND Flash 技術(shù)不斷成熟和進(jìn)步,現(xiàn)已經(jīng)邁入 3D NAND 時(shí) 代,3D NAND 采用將存儲(chǔ)單元立體堆疊的方式,使得儲(chǔ)存能力提升明顯,而其技術(shù)復(fù)雜程度較 2D 有顯著提升。3D NAND 需要先經(jīng)過(guò)干法和濕法刻蝕形成柱形通孔和 3D NAND 單元,由內(nèi)層 依次形成沉積氧化層-氮化層-氧化層結(jié)構(gòu)后形成浮柵層,然后刻蝕多余的 FG 使之能夠?qū)崿F(xiàn)完全隔離,最后通過(guò)多步沉積形成 3D NAND Flash。3D NAND 形成過(guò)程中需要用到多步刻蝕,并且要 保證刻蝕的各向異性和盡量小的偏差,對(duì)于刻蝕設(shè)備和相應(yīng)技術(shù)都有著極高的要求。

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高深寬比通道刻蝕與選擇性刻蝕等步驟使 3D NAND 刻蝕難度全面升級(jí)。在 96 層 3D NAND 中縱 橫比高達(dá) 70:1,每塊晶圓中有一萬(wàn)億個(gè)微小孔通道,孔道隨著疊加層數(shù)而增多,故保證孔道的均 勻性和平整性才能保證器件的性能。其中,克服不完全刻蝕、弓形刻蝕、扭曲以及堆疊頂部和底 部之間的 CD 差異成為刻蝕 3D NAND 工藝中面臨的巨大挑戰(zhàn)。此外,選擇性刻蝕是 3D NAND 刻 蝕工藝中的關(guān)鍵步驟,刻蝕的均一性直接影響后續(xù)柵極電介質(zhì)的沉積質(zhì)量,但隨著堆疊層數(shù)增加, 畸形氧化沉積層變厚,嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致氧化層塌陷,影響芯片性能。因此,3D NAND 更高堆疊 層數(shù)的突破將帶來(lái)刻蝕難度的極大提升,器件性能的突破也往往伴隨著刻蝕工藝的長(zhǎng)足進(jìn)步。

DRAM 微縮工藝?yán)瓌?dòng)刻蝕設(shè)備需求。DRAM 制程工藝進(jìn)入 20nm 以后,由于制造難度越來(lái)越高, 內(nèi)存芯片制造廠商對(duì)工藝的定義已經(jīng)不是具體的線寬,而是分成了 1x、1y、1z,大體來(lái)講,1xnm 制程相當(dāng)于 16~19nm、1y-nm 相當(dāng)于 14~16nm,而 1z-nm 則相當(dāng)于 12~14nm。如今傳統(tǒng)的 DRAM 面臨越來(lái)越嚴(yán)峻的微縮挑戰(zhàn),隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)持續(xù)朝更小的技術(shù)節(jié)點(diǎn)邁進(jìn),DRAM 電 路圖形密度增大,多重圖案化重復(fù)次數(shù)增加,極大地增加了刻蝕工藝的設(shè)備需求。

3 日美廠商頭部集中,國(guó)產(chǎn)替代前景廣闊

3.1 海外龍頭居于壟斷地位,研發(fā)并購(gòu)筑起行業(yè)壁壘

半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備市場(chǎng)主要由美日廠商主導(dǎo)。半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備領(lǐng)域長(zhǎng)期由海外龍頭壟斷,根據(jù)中商 情報(bào)網(wǎng)統(tǒng)計(jì),全球刻蝕企業(yè)前三大分別是泛林半導(dǎo)體(Lam Research)、東京電子(TEL)、應(yīng) 用材料(AMAT),全球市占率合計(jì) 91%,其中泛林半導(dǎo)體以 45%的市場(chǎng)份額遙遙領(lǐng)先,東京電 子和應(yīng)用材料則分別占據(jù) 28%和 18%的市場(chǎng)份額。

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3.1.1:泛林集團(tuán)(Lam Research):全球第一大刻蝕設(shè)備提供商

泛林集團(tuán)成立于 1980 年,總部位于美國(guó)加利福尼亞州,是全球領(lǐng)先的綜合性半導(dǎo)體設(shè)備龍頭企 業(yè)。公司立足刻蝕設(shè)備領(lǐng)域,通過(guò)并購(gòu)不斷提升競(jìng)爭(zhēng)能力,構(gòu)建技術(shù)壁壘和擴(kuò)充產(chǎn)品線。公司核 心產(chǎn)品包括刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備和去光阻和清洗設(shè)備,其中刻蝕設(shè)備多年來(lái)的全球市場(chǎng)份額一 直超過(guò) 50%,并與臺(tái)積電、中芯國(guó)際、鎂光科技、三星電子等建立了深厚的業(yè)務(wù)合作關(guān)系。公司 在 2020 財(cái)年的營(yíng)業(yè)收入達(dá)到 146.26 億美元,同比增長(zhǎng) 46%;凈利潤(rùn)達(dá)到 39.08 億美元,同比增 長(zhǎng) 74%。

3.1.2 應(yīng)用材料(AMAT):半導(dǎo)體核心設(shè)備巨頭

應(yīng)用材料成立于1967年,總部位于加利福尼亞州圣克拉拉。經(jīng)過(guò)五十余年的發(fā)展并購(gòu),公司已經(jīng) 成為全球半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域規(guī)模最大的供應(yīng)商。公司產(chǎn)品品類非常完備,能夠完成晶圓前道加工與 后道封測(cè)的絕大部分工藝環(huán)節(jié),其中物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、離子注入等多項(xiàng)設(shè)備在全球 市場(chǎng)中市占率排第一。公司與英特爾、三星電子、臺(tái)積電、鎂光科技等構(gòu)建了深度的長(zhǎng)期合作關(guān) 系,其中三星電子和臺(tái)積電常年為公司的前兩大客戶。公司在 2019 財(cái)年的營(yíng)業(yè)收入達(dá)到 172 億 美元,同比增長(zhǎng) 18%;凈利潤(rùn)達(dá)到 36 億美元,同比增長(zhǎng) 34%。

3.2 刻蝕設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率低,國(guó)產(chǎn)替代空間廣

國(guó)產(chǎn)刻蝕設(shè)備自給率不足兩成,國(guó)內(nèi)廠商有望迅速崛起。在 2020 年,核心集成電路設(shè)備的國(guó)內(nèi) 市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)化率不足 10%,而刻蝕設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率約 20%,是目前國(guó)產(chǎn)替代占比最高的重要半導(dǎo)體 設(shè)備之一,也有望率先完成國(guó)產(chǎn)替代。

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從需求端看,隨著全球貿(mào)易摩擦給半導(dǎo)體供應(yīng)鏈帶來(lái)的不確定性,國(guó)內(nèi)晶圓廠更傾向于購(gòu)買(mǎi)國(guó)產(chǎn) 設(shè)備。從政策環(huán)境上來(lái)看,我國(guó)政府對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)更加重視,推出有針對(duì)性的行業(yè)優(yōu)惠扶 持政策和以專項(xiàng)的形式組織一批國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備公司進(jìn)行一系列重點(diǎn)工藝和技術(shù)的攻關(guān)。從資本 角度來(lái)看,政府成立一批國(guó)家產(chǎn)業(yè)投資基金,大力度投資半導(dǎo)體設(shè)備、半導(dǎo)體材料等基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。 國(guó)內(nèi)刻蝕設(shè)備細(xì)分龍頭如北方華創(chuàng)、中微公司等在等離子體刻蝕設(shè)備領(lǐng)域產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)顯著,已達(dá)到 世界領(lǐng)先水平。因此,刻蝕領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化替代前景廣闊,在需求、政策、資本、技術(shù)等多因素推動(dòng) 下,有望加速實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。

對(duì)比國(guó)際刻蝕龍頭,國(guó)內(nèi)刻蝕企業(yè)在規(guī)模、研發(fā)、技術(shù)等差距顯著。國(guó)內(nèi)刻蝕領(lǐng)域雖然已經(jīng)涌現(xiàn) 出多家實(shí)力雄厚的公司,如北方華創(chuàng)和中微公司,但國(guó)內(nèi)刻蝕設(shè)備生產(chǎn)廠商在全球刻蝕設(shè)備市場(chǎng) 的市占率較低,與世界頭部企業(yè)在多方面存在較大差距。從營(yíng)業(yè)收入和歸母凈利潤(rùn)角度看,北方華創(chuàng)和中微公司雖然在近年均呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),但是總規(guī)模與國(guó)際巨頭差距懸殊。從研發(fā)投入 角度看,雖然北方華創(chuàng)和中微公司研發(fā)投入占營(yíng)業(yè)收入比重超過(guò)國(guó)外企業(yè),但是研發(fā)投入總規(guī)模 仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)際龍頭企業(yè)。在國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)基金和行業(yè)政策的大力扶持下, 二者的研發(fā)投 入有望迎來(lái)大幅提升。在技術(shù)水平上,國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)尚未攻克一些頂尖刻蝕技術(shù),與國(guó)際巨頭存 在較大差距。北方華創(chuàng)和中微公司均未涉足目前行業(yè)最尖端的 ALE 技術(shù),而泛林集團(tuán)的 ALE 已經(jīng) 實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。在先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)上,泛林集團(tuán)的 5nm 刻蝕應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段,3nm 刻蝕應(yīng)用正在 驗(yàn)證階段,而國(guó)內(nèi)企業(yè)尚處在 5nm 刻蝕應(yīng)用的驗(yàn)證階段和 3nm 刻蝕應(yīng)用的研發(fā)階段。

國(guó)內(nèi)刻蝕龍頭企業(yè)的部分技術(shù)已達(dá)到國(guó)際一流水平。在目前廣泛使用的高密度等離子刻蝕設(shè)備上, 中微公司的 ICP 和 CCP 刻蝕設(shè)備與泛林集團(tuán) DRIE 刻蝕設(shè)備的刻蝕效果相當(dāng)。同時(shí),中微公司的 介質(zhì)刻蝕已經(jīng)進(jìn)入臺(tái)積電 7nm/5nm 產(chǎn)線,是唯一一家進(jìn)入臺(tái)積電產(chǎn)線的國(guó)產(chǎn)刻蝕設(shè)備生產(chǎn)商。北 方華創(chuàng)在ICP刻蝕領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)顯著,已量產(chǎn)28nm制程以上的刻蝕設(shè)備,同時(shí)已經(jīng)突破14nm技術(shù), 并進(jìn)入中芯國(guó)際 14nm 產(chǎn)線驗(yàn)證階段。隨著國(guó)內(nèi)刻蝕龍頭緊跟先進(jìn)制程發(fā)展,加大研發(fā)投入,積 極并購(gòu)與整合,整體國(guó)產(chǎn)刻蝕設(shè)備水平有望快速迭代升級(jí)并完成刻蝕領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替代。

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3.3 國(guó)內(nèi)產(chǎn)線建設(shè)持續(xù)加碼,積極導(dǎo)入國(guó)產(chǎn)設(shè)備推動(dòng)放量

中國(guó)大陸成為全球最大半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng),承接半導(dǎo)體制造產(chǎn)能重心轉(zhuǎn)移。根據(jù) SEMI 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù), 2020 年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 712 億美元,增速為 24%。在 2020 年,中國(guó)大陸半導(dǎo)體設(shè) 備市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的 26.3%,首次超越中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)。作為半 導(dǎo)體設(shè)備中的核心設(shè)備,國(guó)產(chǎn)刻蝕設(shè)備有望隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模的快速增長(zhǎng)而迎來(lái)黃金 發(fā)展期。

中芯國(guó)際等國(guó)內(nèi)晶圓廠積極擴(kuò)產(chǎn),拉動(dòng)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備需求。在半導(dǎo)體需求高漲以及芯片自制政 策推動(dòng)下,中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)等國(guó)內(nèi)晶圓代工廠未來(lái)數(shù)年擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃仍相當(dāng)積極。根據(jù)芯思想研 究院統(tǒng)計(jì),截至 2021 年 6 月我國(guó)晶圓制造擴(kuò)產(chǎn)的 Fab 廠有 16 家,規(guī)劃產(chǎn)能超過(guò) 90 萬(wàn)片,產(chǎn)能將在 2021-2023 年逐步釋放。隨著多家晶圓廠研發(fā)產(chǎn)線在中國(guó)大陸的投產(chǎn),國(guó)內(nèi)晶圓廠建設(shè)密集 期到來(lái),各個(gè)晶圓廠也會(huì)加速新一輪半導(dǎo)體設(shè)備的采購(gòu),將為半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備的提供更加廣闊的 舞臺(tái)。

新增產(chǎn)能建設(shè)積極導(dǎo)入國(guó)產(chǎn)設(shè)備,國(guó)產(chǎn)刻蝕設(shè)備中標(biāo)量進(jìn)一步提升。根據(jù)國(guó)內(nèi)晶圓廠主要招投標(biāo) 數(shù)據(jù)顯示,海外龍頭供應(yīng)廠商占據(jù)最大份額,國(guó)內(nèi)龍頭公司北方華創(chuàng)、中微公司、屹唐股份處于 加速導(dǎo)入過(guò)程。以長(zhǎng)江存儲(chǔ)設(shè)備招中標(biāo)情況,截至 2020 年 12 月,長(zhǎng)江存儲(chǔ)共累計(jì)招標(biāo) 348 臺(tái)刻 蝕設(shè)備,其中美國(guó)廠商 Lam Research 占據(jù)超過(guò)一半的采購(gòu)量,達(dá) 187 臺(tái);而國(guó)內(nèi)廠商中微公司、 北方華創(chuàng)、屹唐股份分別中標(biāo) 50 臺(tái)、18 臺(tái)、13 臺(tái),國(guó)產(chǎn)化率高達(dá) 23.85%。以華虹六廠設(shè)備招 中標(biāo)情況為例,截至 2020 年 12 月,華虹六廠共累計(jì)招標(biāo) 81 臺(tái)刻蝕設(shè)備,其中 Lam Research 依 舊占據(jù)超過(guò)一半的采購(gòu)量,達(dá) 45 臺(tái);國(guó)內(nèi)廠商中微半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)分別中標(biāo) 15 臺(tái)、1 臺(tái),國(guó) 產(chǎn)化率約為 19.75%。根據(jù)亞化咨詢研究數(shù)據(jù)顯示,2018、2019 年長(zhǎng)江存儲(chǔ)采購(gòu)的國(guó)產(chǎn)刻蝕機(jī)占 比迅速提升,預(yù)計(jì) 2023 年將突破 40%,刻蝕設(shè)備國(guó)產(chǎn)替代未來(lái)可期。

半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備行業(yè)研究:多頻共振驅(qū)動(dòng)市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)替代未來(lái)可期

國(guó)家政策陸續(xù)出臺(tái),驅(qū)動(dòng)國(guó)產(chǎn)刻蝕設(shè)備行業(yè)持續(xù)發(fā)力。近年來(lái)國(guó)家加大對(duì)于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策的扶 持力度,多項(xiàng)重磅文件相繼出臺(tái),主要表現(xiàn)在對(duì)于整個(gè) IC 產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的政策優(yōu)待以及對(duì)于半導(dǎo)體 設(shè)備行業(yè)的相關(guān)規(guī)劃與推動(dòng)。其中《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》和《科技部重點(diǎn)支持集成 電路重點(diǎn)專項(xiàng)》等一系列政策推動(dòng)了一批國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備公司進(jìn)行了一系列重點(diǎn)工藝和技術(shù)的攻 關(guān),使得我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)涌現(xiàn)出了一批擁有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè),有效促進(jìn)了我國(guó)半導(dǎo)體 設(shè)備行業(yè)的發(fā)展。

國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)基金一期投資方向集中于存儲(chǔ)器和先進(jìn)工藝生產(chǎn)線,而對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備的投資力 度較小。大基金一期規(guī)模 1387 億元,已于 2018 年基本投資完畢,撬動(dòng) 5145 億元的地方基金以 及私募股權(quán)投資基金,總計(jì)約6500億元資金投入集成電路行業(yè)。從資金流向來(lái)看,芯片制造獲得 投資 515.42 億元,占比 47%;芯片設(shè)計(jì)獲得投資 215.69 億元,占比 20%;而半導(dǎo)體設(shè)備僅獲得 投資 24.68 億元,占比 2%,主要獲投企業(yè)有中微公司、北方華創(chuàng)、沈陽(yáng)拓荊等。

大基金二期實(shí)力雄厚,著重布局投資半導(dǎo)體設(shè)備等薄弱環(huán)節(jié)。大基金二期將重點(diǎn)支持國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體 設(shè)備等產(chǎn)業(yè)發(fā)展:(1)二期基金將對(duì)在刻蝕機(jī)、薄膜設(shè)備、測(cè)試設(shè)備和清洗設(shè)備等領(lǐng)域已布局 的企業(yè)保持高強(qiáng)度的持續(xù)支持,培育中國(guó)大陸“應(yīng)用材料”的企業(yè)苗子;(2)加快開(kāi)展光刻機(jī)、 化學(xué)機(jī)械研磨設(shè)備等核心設(shè)備以及關(guān)鍵零部件的投資布局,填補(bǔ)國(guó)產(chǎn)工藝設(shè)備空白;(3)督促 制造企業(yè)提高國(guó)產(chǎn)裝備驗(yàn)證及采購(gòu)比例。半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備作為半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié),中微 公司、北方華創(chuàng)等優(yōu)秀刻蝕企業(yè)已獲大基金青睞,隨著大基金二期全面進(jìn)入了投資階段,其中更 多有潛力的企業(yè)有望持續(xù)受益。

半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備行業(yè)研究:多頻共振驅(qū)動(dòng)市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)替代未來(lái)可期

4 重點(diǎn)公司分析

4.1 中微公司:集成電路裝備領(lǐng)先企業(yè)

中微公司(688012)深耕芯片制造刻蝕領(lǐng)域,研制出了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)電介質(zhì)刻蝕機(jī)。公司主 要產(chǎn)品為用于 IC集成電路領(lǐng)域的等離子體刻蝕設(shè)備(CCP、ICP)、深硅刻蝕設(shè)備(TSV)、LED領(lǐng)域 的 MOCVD 設(shè)備等。公司等離子體刻蝕設(shè)備已被廣泛應(yīng)用于國(guó)際一線客戶從 65 納米到 14 納米、 7 納米和 5 納米的集成電路加工制造及先進(jìn)封裝。

公司 2020 年?duì)I收穩(wěn)步增長(zhǎng),凈利潤(rùn)保持高增。從歷年?duì)I收規(guī)模來(lái)看,公司依托在刻蝕設(shè)備等主 要產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣泛的客戶群體實(shí)現(xiàn)了高速增長(zhǎng),業(yè)務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2020 年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè) 收入 22.73 億元,比上年增長(zhǎng) 17%;實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn) 4.92 億元,同比增長(zhǎng) 160%。

公司持續(xù)致力于半導(dǎo)體核心設(shè)備的研發(fā)升級(jí),高端設(shè)備產(chǎn)品和技術(shù)處于世界先進(jìn)水平。公司 2017-2020 年的研發(fā)投入持續(xù)增長(zhǎng),2020 年研發(fā)投入 5.9 億元,同比增加 39%,研發(fā)費(fèi)用率為 14.6%,主要用于研發(fā)存儲(chǔ)器的 CCP 和 ICP 刻蝕設(shè)備等。在邏輯集成電路制造環(huán)節(jié),公司開(kāi)發(fā)的 12 英寸高端刻蝕設(shè)備已運(yùn)用在國(guó)際知名客戶最先進(jìn)的生產(chǎn)線上并用于 5 納米、5 納米以下器件中 若干關(guān)鍵步驟的加工;同時(shí),公司根據(jù)先進(jìn)集成電路廠商的需求持續(xù)進(jìn)行設(shè)備開(kāi)發(fā)和工藝優(yōu)化。 在 3D NAND 芯片制造環(huán)節(jié),公司的電容性等離子體刻蝕設(shè)備技術(shù)已應(yīng)用于 64 層和 128 層的量 產(chǎn),電感性等離子體刻蝕設(shè)備技術(shù)已應(yīng)用于 64 層的量產(chǎn),同時(shí)公司根據(jù)存儲(chǔ)器件客戶的需求正在 開(kāi)發(fā)極高深寬比的刻蝕設(shè)備和工藝。

4.2 北方華創(chuàng):國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備龍頭

北方華創(chuàng)(002371)是由北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司和北京北方微電子基地設(shè)備工藝 研究中心有限責(zé)任公司戰(zhàn)略重組而成。北方華創(chuàng)主營(yíng)半導(dǎo)體裝備、真空裝備、新能源鋰電裝備及 精密元器件業(yè)務(wù),為半導(dǎo)體、新能源、新材料等領(lǐng)域提供解決方案。公司現(xiàn)有四大產(chǎn)業(yè)制造基地, 營(yíng)銷服務(wù)體系覆蓋歐、美、亞等全球主要國(guó)家和地區(qū)。

半導(dǎo)體刻蝕設(shè)備行業(yè)研究:多頻共振驅(qū)動(dòng)市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)替代未來(lái)可期

北方華創(chuàng)業(yè)績(jī)持續(xù)高增長(zhǎng),龍頭地位進(jìn)一步穩(wěn)固。2020 年全年公司實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 60.6 億元,同比增 長(zhǎng) 49.2%,歸母凈利潤(rùn) 5.4 億元,同比增長(zhǎng) 73.8%,扣非后凈利潤(rùn)達(dá) 2.0 億元,同比增長(zhǎng) 180.8%。 公司 2016年以來(lái)營(yíng)業(yè)收入和凈利潤(rùn)呈現(xiàn)出顯著增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),2016-2020 年公司營(yíng)收和凈利潤(rùn)復(fù)合增 速分別達(dá) 39%和 55%。

分業(yè)務(wù)來(lái)看,近年來(lái)電子工藝裝備,尤其半導(dǎo)體裝備營(yíng)收占比逐漸提升,成為公司主要收入來(lái)源。 2020 年公司電子工藝裝備業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收 48.7 億元,占總營(yíng)收比重達(dá) 80.4%,同比增長(zhǎng) 52.6%, 其中主營(yíng)業(yè)務(wù)為半導(dǎo)體設(shè)備的子公司北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司 2020 年?duì)I收為 41.6 億元,占 總營(yíng)收比重達(dá) 68.6%,同比增長(zhǎng) 60.2%,凈利潤(rùn) 1.8 億元,同比大增 1.3 倍;主營(yíng)業(yè)務(wù)為真空設(shè) 備的子公司北方華創(chuàng)真空技術(shù)有限公司 2020 年?duì)I收 7.1 億元,同比增長(zhǎng) 17.1%,凈利潤(rùn) 6839.1 萬(wàn)元,同比增長(zhǎng) 35.9%,主要受益于下游新能源光伏產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng),真空、熱工設(shè)備持續(xù)增長(zhǎng)。

研發(fā)投入穩(wěn)健增長(zhǎng),下游產(chǎn)品持續(xù)滲透。公司近年來(lái)研發(fā)支出持續(xù)上升,2020 年研發(fā)支出整體超 過(guò) 16 億元,同比增長(zhǎng) 41.4%。公司在半導(dǎo)體設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域研發(fā)取得多項(xiàng)成果,知識(shí)產(chǎn)權(quán)數(shù)量逐 年增長(zhǎng),截至2020年底累計(jì)獲得授權(quán)專利2,894件。2020年公司研發(fā)投入占營(yíng)收的比例為26.6%, 研發(fā)人員數(shù)量占比為 23.7%,研發(fā)實(shí)力愈加雄厚。公司核心產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)占據(jù)重要市場(chǎng)份額, 目前多款 14nm 設(shè)備在生產(chǎn)線評(píng)估驗(yàn)證,多款 10nm 設(shè)備處于研發(fā)中,5/7nm 先進(jìn) IC 裝備的研發(fā) 也正在推進(jìn)。目前來(lái)看,公司下游產(chǎn)品開(kāi)始逐步進(jìn)入大型晶圓制造廠商,相關(guān)產(chǎn)品也在持續(xù)滲透。


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2022-02-16
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