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大基金二期开启晶圆厂国产化黄金期
作者:admin    发布于:2020-06-16 11:40   

大基金是国内半导体行业的重要风向标。大基金一期已投资完毕,总投资额1387亿元,公开投资公司23家,累计投资项目达70个左右。分领域来看,一期投资项目中集成电路制造占比最高,达67%,设计和封测分别占17%和10%,而设备和材料仅占6%。

大基金二期已于2019年底完成筹资,注册本为2041.5亿元,远高于一期的1387亿元,且其投资方向将主要集中在一期基金覆盖较少的半导体设备与材料领域。

一二期基金协同配合,完成半导体产业的全产业链布局,本土半导体材料企业有望打破相关领域技术垄断,实现产能崛起,并将带来更大的投资机会。

由于2019年上半年,中美贸易战的不确定性,全球各大晶圆厂都推迟了产能增加计划,但是并没有取消。随着2019年下半年中美贸易的复苏和5G市场的爆发,2019年全年全球晶圆产能还是维持了720万片的增加。

根据TrendForce的数据,2019年全球晶圆代工行业的市场规模约654亿美元,同比持平。19Q4台积电营收104亿美元,市占率达到约52.7%。三星、联电、联华电子与中芯国际紧随其后,市占率分别达到17.8%、8.0%、6.8%、4.3%。

2020年伴随5G及数据中心的需求增长,行业或进入复苏通道。全球晶圆产能将在2020年至2022年将迎来增加高峰期,机构预计三年增加量分别为1790万片,2080万片和1440万片,在2021年将创下历史新高。

晶圆制造是半导体产业中重要一环,生产过程中会涉及多种材料,包含硅、掩膜版、光刻胶、电子气体、CMP抛光材料、湿化学品、溅射靶材等。

其中硅的占比最高,整个晶圆制造材料超过三分之一,比重为相关材料市场第一位。半导体硅片是生产集成电路、分立器件、传感器等半导体产品的关键材料,是半导体产业链基础性的一环。

从半导体器件产值来看,全球95%以上的半导体器件采用硅作为衬底材料,从目前来看,硅片仍将维持主流半导体材料的地位。作为半导体生产重要原材料,硅片制备技术将对半导体产业发展产生一定的影响。

半导体设备主要可以分为前道设备和后道设备,前道设备是指晶圆加工设备,后道设备是指封装测试设备。前道设备完成芯片的核心制造,后道设备完成芯片的包装和整体性能测试,因此前道设备通常技术难度更高。

前道的晶圆加工工艺包括氧化、扩散、退火、离子注入、薄膜沉积、光刻、刻蚀、化学机械平坦化(CMP)等,这些工艺并不是单一顺序执行,而是在制造每一个元件时选择性地重复进行。一个完整的晶圆加工过程中,一些工序可能执行几百次,整个流程可能需要上千个步骤,通常耗时六到八个星期。

1.扩散区,一般认为是进行高温工艺及薄膜沉积的区域,主要设备是高温扩散炉和湿法清洗设备。

芯片的制造流程中,硅片表面通过氧化的方式生长一层氧化层,通过在氧化层上刻印图形和刻蚀,达到对硅衬底进行扩散掺杂,激活硅片的半导体属性,从而形成有效的PN结。

高温炉市场主要被外资品牌占据,如应用材料、日本日立、东京电子等企业,CR3市场份额超过90%。内资品牌中,北方华创12英寸立式氧化炉实现产线应用。

2.光刻区,主要设备是光刻机以及涂胶/显影设备等用来配合完成光刻流程的一系列工具组合。

光刻机通过一系列的光源能量、形状控制手段,将光束透射过画着线路图的掩模,经物镜补偿各种光学误差,将线路图成比例缩小后映射到硅片上,然后使用化学方法显影,得到刻在硅片上的电路图。

光刻机市场规模约160亿美元,3大龙头拥有95%市场。国外EUV光刻机龙头为ASML、尼康、佳能等,ASML为龙头已能够实现前道5nm光刻。

刻蚀设备市场规模约115亿美金,海外前3大供应商拥有94%市场份额。目前全球硅基刻蚀主要厂商为Lam(泛林集团)和AMAT(应用材料),两者拥有97%的市场份额,介质刻蚀主要厂商为TEL(东京电子)和Lam(泛林集团),拥有97%的市场份额。

中微半导体是唯一打入台积电7nm制程的中国设备商,北方华创的8英寸等离子蚀刻机进入中芯国际,封装环节刻蚀机基本实现国产化,国产化率近90%

离子注入设备全球市场规模16亿美元,半导体离子注入设备在整个半导体设备支出占比大约为3%。在每条NAND Flash、DRAM、Logic生产线上都需要30台以上的离子注入机,随着芯片制程升级与工序增多,对离子注入机的需求会不断攀升。

国内目前仅有北京中科信的少量离子注入机进入晶圆制造厂,离子注入机国产化率几乎为0。

凯世通的太阳能离子注入机已推出三代产品,达到国际先进水平,并将集成电路离子注入机作为研发和市场推广的主力。目前全球只有凯世通、美国Intevac公司、日本真空3家公司从事太阳能离子注入机的生产制造且凯世通市占率独占鳌头。未来凯世通将切入半导体装备无人区离子注入机领域,有望迅速进击国内市场。

5.薄膜区,主要负责生产各个步骤或在那个介质层与金属层的沉积,所采用的温度低于扩散区中设备的工作温度,核心设备包括CVD以及PVD,可能用到的其他设备还包括SOG系统、RTP以及湿法清洗设备。

薄膜沉积是集成电路制造过程中必不可少的环节,传统的薄膜沉积工艺主要有PVD、CVD等气相沉积工艺。

全球CVD市场上,应用材料占据龙头地位,全球市场份额达到30%,其次是东京电子和拉姆研究,市场集中度较高。国内市场上,北方华创的LPCVD,以及沈阳拓荆的PECVD,已通过主流晶圆代工厂验证,实现了小批量生产交付。

抛光是刻蚀硅片后的重要环节,抛光工艺主要是化学机械化平坦化(CMP),通过机械研磨和化学液体溶解“腐蚀”的综合作用使硅片表面高度光滑。对于200mm及以下硅片,CMP传统上只用对表面抛光,背后仍然保留刻蚀后的表面,背面大约要比表面粗糙三倍左右。

目前,全球CMP抛光材料厂商主要以海外厂商为主,包括Cabot、Hitachi、Fujimi、Versum、Dow等。其中CMP抛光液主要厂商Cabot、Hitachi、Fujimi、Versum、Dow以及安集科技市占率分别为36.0%、15.0%、11.0%、10.0%、6.0%与2.5%,前四大厂商合计占比约72%,行业集中度较高。CMP抛光垫行业中,Dow占据绝大部分份额,市占率达76%。此外,Cabot、Fujibo与TWI的市占率分别为12%、6%与3%。国内厂商鼎龙股份积极转型,配合本土晶圆厂建设研发导入抛光垫。

全球半导体设备市场集中度较高,主要设备龙头CR4达57%。主要核心设备领域仍然海外厂商主导,全球半导体设备厂商CR4达到57%,CR10达到78%,市场集中度相对较高。国内设备厂家在单晶炉、刻蚀、沉积、划片、减薄等环节实现逐步突破,多个中高端产业链环节依赖国外进口。

集成电路就在沉积、光刻、刻蚀、抛光等步骤的不断重复中成型,整个制造工艺环环相扣,任一步骤出现问题,都可能造成整个晶圆不可逆的损坏,因此每一项工艺的设备要求都很严格。

随着信息技术进步,物联网、大数据、人工智能、5G通信、汽车电子等新型应用市场带来巨量芯片增量需求,国内晶圆厂面临重要行业机遇,长期性与规模性的下游投资将对半导体制造厂商创造极佳的成长环境。

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