2022半导体刻蚀设备行业报告-多频共振驱动刻蚀市场国产替代未来可期.docx

《2022半导体刻蚀设备行业报告-多频共振驱动刻蚀市场国产替代未来可期.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022半导体刻蚀设备行业报告-多频共振驱动刻蚀市场国产替代未来可期.docx（37页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、1刻蚀设备在半导体产业链中地位突出61.1 半导体设备投资占比巨大，刻蚀设备是其中重要一环61.2 先进工艺不断演进，干法刻蚀大势所趋82市场+技术双轮驱动，刻蚀设备迎来市场机遇122.1 市场端：终端应用需求上行，刻蚀设备市场快速发展122.2 技术端：先进制程拉动刻蚀用量，复杂结构打开设备市场163日美厂商头部集中国产替代前景广阔193.1 海外龙头居于垄断地位，研发并购筑起行业壁垒193.1.1 :泛林集团(LamResearch):全球第一大刻蚀设备提供商203.1.2 应用材料(AMAT):半导体核心设备巨头213.2 刻蚀设备国产化率低，国产替代空间广213.3 国内产线建设持续加

2、码，积极导入国产设备推动放量244投资建议284.1 中微公司：集成电路装备领先企业284.2 北方华创：国产半导体设备龙头30风险提不32附录33图表目录图1:半导体设备产业链示意图6图2:2018晶圆Th产线建设成本变化6图3:2018半导体设备支出及投资占比变化6图4:2019半导体设备细分产品结构7图5:2019全球半导体设备市场需求规模格局8图6:2020中国刻蚀设备相关领先企业技术进展情况8图7:刻蚀是去除沉积层形成电路图形的工艺8图8:各向同性与各向异性蚀刻9图9:湿法与干法刻蚀9图10:2021主流刻蚀工艺份额9图11:刻蚀工艺按材料分类10图12:刻蚀工艺分类11图13:电容

3、性和电感性等离体刻蚀设备11图14:原子层刻蚀工艺12图15:刻蚀设备市场份额占比12图16:等离子体刻蚀设备市场份额及占比12图17:2012-2021年全球半导体设备市场规模（亿美元）13图18:2013-2025年全球刻蚀设备市场规模及预测（亿美元）13图19:中国新建5G基站数量（万个）14图20:2021年中国市场5G手机月度出货量统计情况14图21:商用5G+5nm芯片对比14图22:2016-2023年国内存储芯片行业市场规模及预测15图23:2013-2020年全球半导体存储器细分市场规模（单位：亿美元）15图24:2020年全球半导体存储器细分市场结构15图25:全球人工智能

4、芯片市场规模16图26:国内人工智能芯片市场规模16图27:台积电先进制程发展路径16图28:不同工艺的刻蚀次数（单位：次）16图29:半导体先进制程发展17图30:FinFET沿栅方向的剖面图17图31:先进制程刻蚀方法17图32:先进工艺增加刻蚀难度17图36:选择性刻蚀易产Th畸形氧化层18图37:DRAM结构18图38:多重图案化19图39:2020年全球刻蚀设备竞争格局19图40:泛林集团收购与整合路线图20图41:2011-2020财年泛林集团营业收入及同比增长20图42:2011-2020财年泛林集团净利润及同比增长20图43:应用材料收购与整合路线图21图44:2011-201

5、9财年应用材料营业收入及同比增长21图45：2011-2019财年应用材料净利润及同比增长21图46:半导体设备国产化率22图47:国内主要刻蚀设备Th产商22图48：2019全球刻蚀机市场竞争格局23图49:2016-2019年营业收入（亿美元）23图50:2016-2019年归母净利润（亿美元）23图51:2016-2019年研发投入（亿美元）23图52:各厂商刻蚀设备与刻蚀工艺对比23图53:2013-2020年全球半导体设备行业分地区销售额24图54:中国大陆未来几年晶圆制造扩产情况（截至2021年6月）25图55:长江存储刻蚀机采购情况（截至2020年12月）25图56:华虹六厂刻蚀

6、机采购情况（截至2020年12月）25图57:长江存储单年国产刻蚀机采购比例26图58:半导体设备产业政策26图59:大基金一期投资比例27图60:大基金投资半导体设备企业27图61:中微公司刻蚀设备28图62:中微公司营收及增速29图63:中微公司净利润及增速29图64:2016-2020年中微公司研发投入（亿元）29图65:中微公司重大科研项目30图66:北方华创产品及应用领域31图67:北方华创营收及增速31图68:北方华创净利润及增速31图69:2018-2020年北方华创分业务营收（亿元）31图74:2015-2020财年泛林集团研发支出情况33图75:泛林集团产品线情况34图76:

7、2015-2019财年营业收入按业务拆分35图77:2015-2019财年营业收入按地区拆分35图78:2015-2019财年应用材料研发支出情况35图79:应用材料产品36刻蚀设备在半导体产业链中地位突出1.1 半导体设备投资占比巨大，刻蚀设备是其中重要一环半导体设备在硅片制造、前道及后道工艺中举足轻重。半导体设备即主要应用于半导体制造和封测流程的设备。半导体设备行业是半导体制造的基石，是半导体行业的基础和核心。从产业链来看，半导体设备的上游主要是单晶硅片制造以及IC设计，下游则主要为IC封测。根据半导体设备在IC制造中应用的场景不同，一般可以分为氧化炉、涂胶显影设备、光刻机、刻蚀机、离子注

8、入机、清洗设备、质量/电学检测设备、CMP设备、CVD设备和PVD设备等。图1:半导体设备产业链示意图IC设计IC制造IC测试IC封测切割装片焊线老化试验单晶硅制造数据来源：前略产业研究院，东方证券研究所先进制程驱动产线建设成本上行，半导体设备资本支出占比提升。通常，一条90nm制程芯片的晶圆Th产线建设成本为20亿美元，当制程微缩至20nm时成本达到67亿美元，翻了三倍之多。而半导体设备作为半导体产线投资的主要投入项，不仅种类繁多，而且具有非常高的技术要求，也导致设备的价格非常昂贵，设备在Th产线的资本支出占比也逐渐提高。根据高新智库研究表明，在90nm制程中设备支出占比为70%，到了20n

9、m制程占比达到85%，从14亿美元提高到57亿美元，提高了约4倍。图2=2018晶圆Th产线建设成本变化图32018半导体设备支出及投资占比变化建设成本（亿美元）设备支出（亿美元）设备投资占比8070 -60 -50 -40 3020206760-50 -40 -30 -20 -10-90%- 80%- 70%- 60%- 50%- 40%- 30%20%IC制造设备占半导体设备比例达80%-光刻、刻蚀和沉积设备为主要组成部分。从产品细分结构来看，目前供应的半导体设备主要为IC制造设备，其占市面上半导体设备的比重约为80%；在这些10制造设备中，以光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备为主，根据SEMI

10、测算数据，当前这三类半导体设备分别约占市面上半导体设备的24%、20%和20%。 光刻：光刻是半导体芯片Th产流程中最复杂、最关键的工艺步骤，其利用曝光和显影在光阻层上刻画几何图形结构，然后通过刻蚀工艺将光推模上的图形转移到所在衬底上，具有耗时长、成本高的特点。光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平。光刻机是芯片制造中光刻环节的核心设备，技术含量、价值含量极高。 刻蚀：刻蚀工艺是半导体制造工艺中的关键步骤，对于器件的电学性能十分重要。其利用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程，目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。如果刻蚀过程中出现失误，将造成难以恢复的硅片报废，因

11、此必须进行严格的工艺流程控制。 薄膜沉积：薄膜沉积是集成电路制造过程中必不可少的环节。薄膜沉积是指任何在硅片衬底上沉积一层膜的工艺，这层膜可以是导体、绝缘物质或者半导体材料。薄膜沉积有化学和物理工艺之分，具体而言可分为化学气相沉积、物理气相沉积和其他沉积三大类。图4:2019半导体设备细分产品结构其他设备,5%数据来源：SEMI，前眠产业研究院，东方证券研究所中国大陆占据全球半导体设备市场约四分之一，技术仍处于追赶状态。中国大陆的半导体设备需求量大，2019年中国的半导体设备市场规模占到了全球的一半，其中中国大陆的半导体设备市场规模占全球的22.4%，略低于中国台湾。中国大陆在市场需求占据很大

12、份额的同时，半导体设备自给率很低，技术仍处于追赶状态，先进半导体设备技术仍由美欧日等国主导。其中美国的等离子刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、检测设备、测试设备、表面处理设备等设备的制造技其他,4.53%欧洲,3.87%数据来源：SEMI,前瞳产业研究院,东方证券研究所刻蚀设备有望率先完成国产替代。从国内市场来看，刻蚀机尤其是介质刻蚀机，是我国最具优势的半导体设备领域，也是国产替代占比最高的重要半导体设备之一。目前我国主流设备中，去胶设备、刻蚀设备、热处理设备、清洗设备等的国产化率均已经达到20%以上。而这之中市场规模最大的则要数刻蚀设备。我国目前在刻蚀设备商代表公司为中微公司、北方华创以及

13、屹唐股份。图6:2020中国刻蚀设备相关领先企业技术进展情况1设备国产化率设备类型国内领先企业已具备技术在研技术采购量刻蚀设备20%介质刻蚀机中微半导体65-5nm3nm大于50台，5nm已打入台积电硅刻蚀机北方华创65-28nm14-5nm大于20台金属刻蚀机北方华创65-28nm14nm/数据来源：前瞻产业研究院、东方证券研究所1.2 先进工艺不断演进，干法刻蚀大势所趋刻蚀是用化学或物理方法对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的过程,进而形成光刻定义的电路图形。刻蚀的基本目标是在涂胶的硅片上正确的复制掩模图形，有图形的光刻胶层在刻蚀中不受到腐蚀源显著的侵蚀，这层掩蔽膜用来在刻蚀中保

14、护硅片上的特殊区域而选择性地刻蚀掉未被光刻胶保护的区域。在通常的CMOS工艺流程中，刻蚀都是在光刻工艺之后进行的。从这一点来看，刻蚀可以看成在硅片上复制所想要图形的最后主要图形转移工艺步骤。图7:刻蚀是去除沉积层形成电路图形的工艺BeforeetchlilmtobeetchAfteretch数据来源：半导体行业观察，东方证券研究所按照刻蚀工艺划分刻蚀主要分为干法刻蚀以及湿法刻蚀。干法刻蚀主要利用反应气体与等离子体进行刻蚀，利用等离子体与表面薄膜反应，形成挥发性物质，或者直接轰击薄膜表面使之被腐蚀的工艺。干法刻蚀可以在某一特定方向上进行切割，使得实现理想中纳米（nm）级的超精细图案轮廓。湿法刻蚀工艺主要是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀，该刻蚀方法会导致材料的横向纵向同时腐蚀，会导致一定的线宽损失。目前来看，干法刻蚀在半导体刻蚀中占据绝对主流地位，市场占比约90%。图9:湿法与干法刻蚀图8:各向同性与各向异性蚀刻上下左右刻旧遽度相同持定方向刻凶灌法刻忖区计谈删镇区域一千；6用於加孑!k国数据来源：SKHynix 东方证券研究所数据来源：OLEDIndustry，东方证券研究所