半導(dǎo)體設(shè)備的重要性

半導(dǎo)體設(shè)備是整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要支撐，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展不斷推動著半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模的擴(kuò)大。

半導(dǎo)體設(shè)備處于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游的關(guān)鍵位置，先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)備對先進(jìn)制程的推進(jìn)有著至關(guān)重要的作用。

為了更好匹配下游客戶的工藝提升，半導(dǎo)體設(shè)備的技術(shù)更新和產(chǎn)品迭代速度需與之保持同步甚至超前。

這些設(shè)備分別對應(yīng)硅片制造、集成電路制造、封裝、測試，以及在流程中涉及到的清洗、取放、純化等工序，分別用在集成電路生產(chǎn)工藝的不同工序里，屬于半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的支撐環(huán)節(jié)。

設(shè)備需求與市場規(guī)模雙雙增長

近年來，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張仍在繼續(xù)，對半導(dǎo)體設(shè)備的需求穩(wěn)定增長，全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售的增速明顯。

2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為712億美元，同比增長19．1％，而在2021年半導(dǎo)體設(shè)備市場仍維持高增長。

下游需求帶動半導(dǎo)體設(shè)備市場整體發(fā)展，全球性的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移使得半導(dǎo)體設(shè)備市場呈現(xiàn)顯著的區(qū)域性差異。

2020年中國大陸地區(qū)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為187．2億美元，同比增長39．2％，國內(nèi)大陸半導(dǎo)體設(shè)備首次占比全球第一。

根據(jù) SEMI 的預(yù)測，預(yù)計(jì)2021全球晶圓廠設(shè)備支出逾900億美元，年復(fù)合增長率高達(dá)44％；

全球半導(dǎo)體制造商將在2021年年底前開始建設(shè)19座新的晶圓廠，并在2022年再開工建設(shè)10座。

比手術(shù)室更清潔的環(huán)境

在將硅放入芯片制造機(jī)中之前，首先需要一個無塵室。單個晶體管比病毒小很多倍。僅有一小點(diǎn)灰塵會造成嚴(yán)重破壞，并浪費(fèi)數(shù)百萬美元的精力。

為了減輕這種風(fēng)險，芯片制造商需要將其機(jī)器安置在基本上沒有灰塵的房間中。

為了維持這種環(huán)境，空氣不斷被過濾，只有很少的人進(jìn)入。如果在芯片生產(chǎn)線上出現(xiàn)一兩個以上的工人，這可能表明出現(xiàn)了問題。

即使采取了所有這些預(yù)防措施，也不能保證硅片也不會被人觸摸或暴露在空氣中。

如果半導(dǎo)體材料等級達(dá)不到要求，則會影響最終芯片的性能、穩(wěn)定性和良率。

也就是說，這些材料的質(zhì)量和水平直接決定了電子元器件和整機(jī)產(chǎn)品的性能。

過濾在半導(dǎo)體設(shè)備中的前置作用

對于半導(dǎo)體設(shè)備本身而言，化學(xué)品的潔凈程度對設(shè)備的利用效率，性能和運(yùn)行成本至關(guān)重要。

為了達(dá)到和保持所需的高純度，合適的過濾器選擇變得尤為重要。過濾器可將污染物降至最低，避免芯片受到影響，確保機(jī)臺以峰值效率進(jìn)行工作。

以此來去除雜質(zhì)，提高純度，從而保障芯片制造的每個環(huán)節(jié)中設(shè)備加工的良率。

過濾、分離、純化這一步驟幾乎貫穿了整個芯片制造環(huán)節(jié)，對于包括半導(dǎo)體設(shè)備在內(nèi)的整個流程來講都至關(guān)重要。

先進(jìn)工藝為清洗設(shè)備帶來新增長點(diǎn)

清洗設(shè)備是將晶圓表面上產(chǎn)生的顆粒、有機(jī)物、自然氧化層、金屬雜質(zhì)等污染物去除，以獲得所需潔凈表面的工藝設(shè)備。

除了受益于半導(dǎo)體行業(yè)景氣周期上行，半導(dǎo)體工藝升級也將為清洗設(shè)備帶來新增長機(jī)遇，隨著芯片先進(jìn)制程的進(jìn)步以及芯片結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，清洗設(shè)備市場有望量價提升。

2020年清洗設(shè)備市場規(guī)模約為25．39億美元，清洗設(shè)備重要性日益凸顯，國內(nèi)企業(yè)在此進(jìn)展穩(wěn)定。

清洗步驟數(shù)量是芯片制造工藝步驟占比最大的工序，約占所有芯片制造工序步驟的30％以上。

根據(jù) Gartner 數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)2024年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場規(guī)模將達(dá)到32億美元。

目前國內(nèi)有盛美半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)和至純科技等企業(yè)在濕法工藝設(shè)備端提供中高階濕法制程設(shè)備，芯源微清洗設(shè)備也在積極跟進(jìn)。

IC和LED產(chǎn)能擴(kuò)張推動涂膠顯影設(shè)備增長

涂膠和顯影是光刻前后的重要步驟，設(shè)備以不同工藝所用的光刻膠、關(guān)鍵尺寸等方面的差異來分類。

2020年全球前道涂膠顯影設(shè)備銷售額為19．05億美元。

全球范圍內(nèi)，東京電子和SCREEN兩家公司幾乎壟斷了所有前道涂膠顯影市場，東京電子在我國的市占率更是超過90％。

國內(nèi)企業(yè)則以芯源微為代表，芯源微用于前道晶圓制造的涂膠顯影設(shè)備尚處于新進(jìn)階段。

預(yù)計(jì)隨著IC和LED產(chǎn)能擴(kuò)張，在持續(xù)的研發(fā)投入下，芯源微有望完成技術(shù)突破和市場突圍，預(yù)計(jì)到2022年有望超過25億美元。

刻蝕設(shè)備增速顯著 與國際差距縮小

刻蝕設(shè)備按原理分類可以分為濕法刻蝕和干法刻蝕，濕法刻蝕是指利用溶液的化學(xué)反應(yīng)刻蝕，干法刻蝕則是用氣體與等離子體技術(shù)對材料進(jìn)行刻蝕。

刻蝕市場以干法工藝為主，本土企業(yè)發(fā)展較為成熟，國內(nèi)刻蝕廠商主要包括中微公司、屹唐半導(dǎo)體和北方華創(chuàng)，近年整體業(yè)績持續(xù)增長，與國際先進(jìn)企業(yè)差距逐漸縮小。

刻蝕設(shè)備近年來增速顯著，2022年有望達(dá)到183．9億美元。

CMP設(shè)備初步打破壟斷

化學(xué)機(jī)械拋光，即CMP技術(shù)，是通過化學(xué)腐蝕和機(jī)械研磨相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)晶圓表面的平坦化。

2019年，全球CMP設(shè)備市場規(guī)模約23億美元，這其中70％的銷售額來自應(yīng)用材料，25％來自日本的荏原機(jī)械。

國內(nèi)方面，華海清科已經(jīng)實(shí)現(xiàn)12英寸CMP設(shè)備的量產(chǎn)，國產(chǎn)化率為10％，已初步打破國外壟斷。

結(jié)尾：

隨著產(chǎn)業(yè)的不斷升級和演進(jìn)，以過濾器為代表的這些鮮被大眾關(guān)注的領(lǐng)域開始逐漸進(jìn)入了人們的視線，愈發(fā)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可忽視的一環(huán)。

追根究底，半導(dǎo)體材料也是伴隨著工藝節(jié)點(diǎn)的進(jìn)步而發(fā)展起來的一大領(lǐng)域，而隨著工藝結(jié)點(diǎn)越來越先進(jìn)，對半導(dǎo)體材料的等級要求越來越高，包括潔凈度、純度等。