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半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備行業(yè)發(fā)展情況及發(fā)展趨勢(shì)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 微導(dǎo)納米    2023-12-11

①半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備行業(yè)發(fā)展情況

A、薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)

根據(jù)Maximize Market Research數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模從2017年的125億美元擴(kuò)大至2020年的172億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為11.2%。預(yù)計(jì)至2025年市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)340億美元。

B、薄膜沉積設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率低

我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備經(jīng)過(guò)最近幾年快速發(fā)展，在部分領(lǐng)域已有一定的進(jìn)步，但整體國(guó)產(chǎn)設(shè)備特別在核心設(shè)備化上的國(guó)產(chǎn)化率仍然較低。

半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備行業(yè)基本由AMAT、ASM、Lam、TEL等國(guó)際巨頭壟斷。近年來(lái)隨著國(guó)家對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)投入及部分民營(yíng)企業(yè)的興起，我國(guó)半導(dǎo)體制造體系和產(chǎn)業(yè)生態(tài)得以建立和完善。半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率雖然由2016年的5%提升至2020年的8%，但總體占比尤其是中高端產(chǎn)品占比較低。

C、各類(lèi)薄膜沉積設(shè)備發(fā)展態(tài)勢(shì)

從半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備的細(xì)分市場(chǎng)上來(lái)看，根據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2019年全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備中PECVD、PVD、ALD設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模占比分別為33%、23%和11%；2020年全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備中PECVD、PVD、ALD設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模占比分別為34%、21%和12.8%。

在半導(dǎo)體制程進(jìn)入28nm后，由于器件結(jié)構(gòu)不斷縮小且更為3D立體化，生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)厚度更薄的膜層，以及在更為立體的器件表面均勻鍍膜。在此背景下，ALD技術(shù)憑借優(yōu)異的三維共形性、大面積成膜的均勻性和精確的膜厚控制等特點(diǎn)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)愈加明顯，在半導(dǎo)體薄膜沉積環(huán)節(jié)的市場(chǎng)占有率也將持續(xù)提高。

②半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)

A、半導(dǎo)體行業(yè)景氣度帶動(dòng)設(shè)備需求增長(zhǎng)

隨著半導(dǎo)體行業(yè)整體景氣度的提升，全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，拉動(dòng)市場(chǎng)對(duì)薄膜沉積設(shè)備需求的增加。薄膜沉積設(shè)備行業(yè)一方面長(zhǎng)期受益于全球半導(dǎo)體需求增加與產(chǎn)線產(chǎn)能的擴(kuò)充，另一方面受益于技術(shù)演進(jìn)帶來(lái)的增長(zhǎng)機(jī)遇，包括制程進(jìn)步、多重曝光與3D NAND存儲(chǔ)技術(shù)，全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將因此高速增長(zhǎng)。

Maximize Market Research預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模在2025年將從2020年的172億美元擴(kuò)大至340億美元，保持年復(fù)合13.3%的增長(zhǎng)速度。

B、進(jìn)口替代空間巨大

近年來(lái)，在國(guó)家政策的拉動(dòng)和支持下，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，整體實(shí)力顯著提升，設(shè)計(jì)、制造能力與國(guó)際先進(jìn)水平不斷縮小，但半導(dǎo)體先進(jìn)設(shè)備制造仍然相對(duì)薄弱。

《中國(guó)制造2025》對(duì)于半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)化提出明確要求：在2020年之前，90-32nm工藝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到50%，實(shí)現(xiàn)90nm光刻機(jī)國(guó)產(chǎn)化，封測(cè)關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到50%。在2025年之前，20-14nm工藝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到30%，實(shí)現(xiàn)浸沒(méi)式光刻機(jī)國(guó)產(chǎn)化。為推動(dòng)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)家先后設(shè)立國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)和國(guó)家集成電路基金，國(guó)家集成電路基金首期募資1,387億元，二期募資超過(guò)2,000億元。

伴隨著國(guó)家鼓勵(lì)類(lèi)產(chǎn)業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)投資基金不斷的落實(shí)與實(shí)施，本土半導(dǎo)體及其設(shè)備制造業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展契機(jī)，而薄膜沉積設(shè)備作為半導(dǎo)體制造的核心設(shè)備，將會(huì)迎來(lái)巨大的進(jìn)口替代市場(chǎng)空間。

C、薄膜要求提高衍生設(shè)備需求

在晶圓制造過(guò)程中，薄膜發(fā)揮著形成導(dǎo)電層或絕緣層、阻擋污染物和雜質(zhì)滲透、提高吸光率、阻擋刻蝕等重要作用。由于芯片的線寬越來(lái)越窄、結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，薄膜性能參數(shù)精細(xì)化要求也隨之提高，如先進(jìn)制程的前段工藝對(duì)薄膜均勻性、顆粒數(shù)量控制、金屬污染控制的要求逐步提高，臺(tái)階覆蓋能力強(qiáng)、薄膜厚度控制精準(zhǔn)的ALD設(shè)備因此被引入產(chǎn)線。

D、先進(jìn)制程增加導(dǎo)致設(shè)備市場(chǎng)攀升

隨著集成電路制造不斷向更先進(jìn)工藝發(fā)展，單位面積集成的電路規(guī)模不斷擴(kuò)大，芯片內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，所需要的薄膜層數(shù)越來(lái)越多，對(duì)絕緣介質(zhì)薄膜、導(dǎo)電金屬薄膜的材料種類(lèi)和性能參數(shù)不斷提出新的要求。在90nmCMOS工藝大約需要40道薄膜沉積工序。在3nm FinFET工藝產(chǎn)線，則超過(guò)100道薄膜沉積工序，涉及的薄膜材料由6種增加到近20種，對(duì)于薄膜顆粒的要求也由微米級(jí)提高到納米級(jí)。只有薄膜沉積設(shè)備的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步才能支撐集成電路制造工藝向更小制程發(fā)展。

目前，半導(dǎo)體行業(yè)的薄膜沉積設(shè)備中，PVD設(shè)備與CVD設(shè)備均已初步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，而ALD設(shè)備作為先進(jìn)制程所必須的工藝設(shè)備，在大規(guī)模量產(chǎn)方面國(guó)內(nèi)廠商尚未形成突破。當(dāng)技術(shù)節(jié)點(diǎn)向14納米甚至更小的方向升級(jí)時(shí)，與PVD

設(shè)備和CVD設(shè)備相比，ALD設(shè)備的必要性更加凸顯。目前，基于供應(yīng)鏈安全考慮，國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商正面臨更多的機(jī)會(huì)。面對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備向高精度化與高集成化方向發(fā)展的趨勢(shì)，以及國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加快的背景下，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體ALD設(shè)備迎來(lái)前所未有的發(fā)展契機(jī)。