一、產(chǎn)業(yè)基本概念
光刻膠作為掩膜材料在半導(dǎo)體加工工藝中起到了圖形復(fù)制和傳遞的作用,而一旦刻蝕工藝(或者其他工藝)完成,光刻膠的使命也就完成,必須將其完全清除干凈,這一工序就是去膠。
二、設(shè)備分類與產(chǎn)業(yè)鏈情況
去膠分為濕法去膠和干法去膠。
1.濕法去膠
濕法去膠是將帶有光刻膠的晶圓片浸泡在適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)溶劑中溶解或者分解光刻膠,將晶圓表面的光刻膠去除。在濕法刻蝕前,光刻膠的表面都經(jīng)過了表面加固處理,這使得光刻膠在大部分去膠液中都不溶解或者很難完全溶解。這種情況下,在進(jìn)行濕法去膠前還需要用等離子體去掉最上面的一層膠。濕法去膠的主要缺點(diǎn)是去膠周期長,容易引進(jìn)無機(jī)雜質(zhì),并且操作麻煩。
2.干法去膠
干法去膠主要是等離子去膠,通常采用等離子體氧化或分解等方式去除光刻膠。
等離子去膠機(jī)是廣泛應(yīng)用于去膠的設(shè)備。去膠機(jī)通過氧原子和光刻膠在等離子體環(huán)境中發(fā)生反應(yīng)來去除光刻膠。光刻膠的基本成分是碳?xì)渚酆衔铮踉涌梢院芸斓睾凸饪棠z反應(yīng)生成一氧化碳、二氧化碳和水等,這些生成物會被真空系統(tǒng)抽走。干法去膠既不需要化學(xué)試劑,也不需要加溫。
干法去膠工藝中必須關(guān)注的是由于離子轟擊對晶圓片表面器件的損傷。盡管目前干法去膠技術(shù)已經(jīng)得到了極大的改進(jìn),比如采用順流去膠機(jī)可以大大減少等離子體對器件的損傷,但是隨著低介電材料在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用,技術(shù)人員又面臨著新的挑戰(zhàn),他們需要研發(fā)新的工藝和設(shè)備,使得在工藝生產(chǎn)中不會損傷非常敏感的材料,正是由于這些因素,濕法去膠工藝仍然被使用。目前,半導(dǎo)體制造廠家通常是濕法去膠和干法去膠兩種去膠方式一起使用,濕法去膠作為干法去膠的有益補(bǔ)充。
三、全球半導(dǎo)體設(shè)備現(xiàn)狀與趨勢
(一)全球晶圓廠建設(shè)熱潮帶動半導(dǎo)體設(shè)備市場高速增長
2021年半導(dǎo)體制造設(shè)備全球銷售總額達(dá)到1026億美元,創(chuàng)歷史新高,比2020年710億美元的歷史記錄增長44.3%。展望未來,受益于消費(fèi)電子、5G、汽車電子、IoT需求拉動,頭部晶圓廠為應(yīng)對各種芯片缺貨不斷擴(kuò)充產(chǎn)能,廠商紛紛擴(kuò)大投資,帶動了大量半導(dǎo)體設(shè)備的采購需求,SEMI預(yù)計(jì)2022年全球半導(dǎo)體制造設(shè)備市場總額將擴(kuò)大到1140億美元。前端(晶圓制造)方面,SEMI預(yù)計(jì)包括晶圓加工、廠務(wù)設(shè)備和光罩設(shè)備在內(nèi)的設(shè)備2021年擴(kuò)大43.8%,達(dá)到880億美元的新紀(jì)錄;2022年將增長12.4%達(dá)到約990億美元;2023年預(yù)計(jì)將略微降低0.5%至984億美元。在后端(封裝和測試)方面,SEMI統(tǒng)計(jì)全球封裝設(shè)備市場2020年增長了33.8%,在2021年大增81.7%至70億美元;受先進(jìn)封裝應(yīng)用驅(qū)動,2022年將繼續(xù)增長4.4%。半導(dǎo)體測試設(shè)備市場在2021年度增長29.6%至78億美元,在5G和高性能計(jì)算(HPC)應(yīng)用的需求推動下,2022年將繼續(xù)增長4.9%。
(二)美歐日韓壟斷全球半導(dǎo)體設(shè)備市場
目前中國已成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備消費(fèi)市場,但設(shè)備市場被外企嚴(yán)重壟斷。全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體設(shè)備龍頭企業(yè)以美國、日本和歐洲公司為主,呈現(xiàn)寡頭壟斷,CR5市占率超過65%。2021年全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商TOP15榜單中,美國應(yīng)用材料以241.72億美元收入穩(wěn)居榜單第一,光刻機(jī)大廠荷蘭ASML以217.75億美元收入排名第二,之后的前三依次為日本東京電子(172.78億美元)、美國泛林集團(tuán)(165.24億美元)、美國科磊(81.65億美元)。
排名第6至第15的公司分別為:日本愛德萬(39.07億美元)、美國泰瑞達(dá)(37.03億美元)、日本SCREEN(36.32億美元)、韓國SEMES(24.86億美元)、日本日立高科(預(yù)計(jì)24.53億美元)、日本迪斯科(21.67億美元)、荷蘭ASMI(20.24億美元)、日本尼康(19.98億美元)、中國香港ASM太平洋科技(17.39億美元)、日本Kokusai Electric(16.38億美元)。
榜單中的前五名廠商的總營收(879.07億美元)貢獻(xiàn)了半導(dǎo)體制造設(shè)備行業(yè)的85%以上營收,同時(shí),榜單中美國有四家,均在前七中,日本7家;荷蘭2家;韓國1家,中國香港1家,說明美國、日本、荷蘭在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域的強(qiáng)勢地位。
全球Top15設(shè)備商沒有中國企業(yè),中國半導(dǎo)體設(shè)備明顯落后于美國、荷蘭、日本等,國產(chǎn)化率整體不足20%,相對較低,供給和需求嚴(yán)重不匹配,國產(chǎn)替代、自主可控需求迫切。
四、中國半導(dǎo)體設(shè)備現(xiàn)狀與趨勢
(一)中國半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模持續(xù)增長,成為全球最大的市場
中國大陸設(shè)備市場在2013年之前占全球比重為10%以內(nèi),2014~2017年提升至10~20%,2018年之后保持在20%以上,份額呈逐年上行趨勢。2020~2021年,國內(nèi)晶圓廠投建、半導(dǎo)體行業(yè)加大投入,大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模首次在全球排首位,2021達(dá)到296.2億美元,同比增長58%,占比28.9%。2022年,韓國領(lǐng)跑全球,但大陸設(shè)備市場規(guī)模有望保持較高比重。預(yù)估2022年中國半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模有望達(dá)329.48億美元,同比增長11.24%。
(二)中國半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化率較低,市場和政策利好推動國產(chǎn)化設(shè)備替代
雖然中國半導(dǎo)體專用設(shè)備企業(yè)銷售規(guī)模不斷增長,但整體國產(chǎn)率還處于較低的水平,目前中國半導(dǎo)體專用設(shè)備仍主要依賴進(jìn)口。根據(jù)中國本土主要晶圓廠設(shè)備采購情況的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),目前中國主要本土晶圓廠設(shè)備的國產(chǎn)化情況如下:
設(shè)備樣機(jī)測試到上線需要經(jīng)過長時(shí)間的研發(fā)和多階段的測試,而這些研發(fā)和測試費(fèi)用相當(dāng)高,并且在企業(yè)沒有訂單保證的情況下難以進(jìn)行,為此中國政府更多的是對下游制造企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼,由制造企業(yè)的產(chǎn)線來幫助設(shè)備企業(yè)進(jìn)行機(jī)臺試驗(yàn),這就意味著當(dāng)制造企業(yè)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,還需要另外抽出人員、精力來進(jìn)行機(jī)臺試驗(yàn),而這些對于制造廠的產(chǎn)能是沒有貢獻(xiàn)的,制造企業(yè)的積極性未能調(diào)動起來,導(dǎo)致產(chǎn)線機(jī)臺驗(yàn)證效率較低。此外,目前晶圓廠都處于產(chǎn)能擴(kuò)產(chǎn)和滿產(chǎn)情況,因此沒有多余產(chǎn)線用于設(shè)備產(chǎn)線驗(yàn)證,對于設(shè)備的驗(yàn)證不積極,導(dǎo)致設(shè)備國產(chǎn)化率提升難度較大。
歐美對中國高端技術(shù)的引進(jìn)都保持封鎖態(tài)度,中國等非盟國團(tuán)體雖然可以購買設(shè)備和技術(shù),但最先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備都會被列入禁運(yùn)名單,一般只會允許落后兩代左右的技術(shù)登陸,核心技術(shù)及關(guān)鍵零部件進(jìn)口難度可想而知。
整體來看,全球半導(dǎo)體設(shè)備由寡頭壟斷已久的局面仍未改變,但在國內(nèi)政策與資金等多方面資源的強(qiáng)力支持下,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備將繼續(xù)挑戰(zhàn)提升在國內(nèi)及國際市場的滲透率。
受益于晶圓廠和封測廠的快速擴(kuò)產(chǎn),2013~2020年中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模呈現(xiàn)逐年增長態(tài)勢,增速波動變化。2022年中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額超過350億美元,位居全球第一位。
從行業(yè)內(nèi)的企業(yè)競爭情況看,據(jù)中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示,2022年下班半年,隨著國內(nèi)疫情得到有效的控制,在國內(nèi)集成電路和太陽能電池市場的推動下,中國半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)得到了快速的增長。
總體來說,部分關(guān)鍵裝備和材料已實(shí)現(xiàn)從無到有,離子注入機(jī)、刻蝕機(jī)等進(jìn)入國內(nèi)外8英寸或12英寸生產(chǎn)線。我國集成電路產(chǎn)業(yè)正逐漸步入規(guī)模高速增長、經(jīng)營不斷改善、產(chǎn)品有所突破、環(huán)境持續(xù)優(yōu)化的時(shí)期。
五、全球&中國半導(dǎo)體去膠設(shè)備市場現(xiàn)狀與預(yù)測
(一)全球半導(dǎo)體去膠設(shè)備快速增長
去膠設(shè)備主要用于曝光后將光刻膠從晶圓上移除,以此來保證晶圓順利進(jìn)入下一步制造步驟。去膠工藝可分為濕法去膠和干法去膠,濕法去膠主要采用溶劑對光刻膠進(jìn)行溶解;干法去膠主要采用離子轟擊的方法去除表面光刻膠,為當(dāng)前主流技術(shù)。
隨著近兩年晶圓產(chǎn)能的不斷擴(kuò)充,半導(dǎo)體去膠設(shè)備市場不斷增長。據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì),2022年全球去膠設(shè)備行業(yè)市場規(guī)模為7億美元左右,同比增長7.41%,保持穩(wěn)定增長。去膠設(shè)備國產(chǎn)化水平超60%。目前國際上主流的去膠設(shè)備生產(chǎn)商主要集中在中國、韓國、日本和美國。
在全球通貨膨脹背景下,智能手機(jī)及個(gè)人電腦需求減退,以存儲用半導(dǎo)體為主的半導(dǎo)體市場行情惡化,因此出現(xiàn)了壓縮投資的動向。根據(jù)SEMI預(yù)測,2023年全球半導(dǎo)體前道供工序設(shè)備投資額將同比減少22%,降至760億美元。有可能在2024年投資將再次恢復(fù),同比增長21%至920億美元。市場的回調(diào)將帶動全球去膠設(shè)備的進(jìn)一步回歸增長,預(yù)計(jì)將繼續(xù)以5.40%左右的年復(fù)合增長率擴(kuò)張至2025年的8.2億美元。
(二)中國去膠設(shè)備市場迎來國產(chǎn)替代新機(jī)遇
我國半導(dǎo)體設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程取得了不小的進(jìn)步,但是在中高端制程能力欠缺較為嚴(yán)重,在歐美聯(lián)合封鎖和打壓下,國產(chǎn)化成為國家和半導(dǎo)體行業(yè)不得已的選擇,我國半導(dǎo)體設(shè)備公司迎來了發(fā)展的良機(jī)。中國的半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模,增速將會長期高于全球半導(dǎo)體設(shè)備市場增速。
SEMI報(bào)告數(shù)據(jù)顯示,2022年國內(nèi)晶圓廠商半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化率較2021年明顯提升,從21%提升至35%。去膠設(shè)備已實(shí)現(xiàn)較高比例國產(chǎn)設(shè)備采用率,且在2020-2022年維持較高水平,CMP、薄膜沉積、量測等設(shè)備2022年國產(chǎn)設(shè)備采用率均有提高,其中去膠設(shè)備國產(chǎn)采用率達(dá)91%,但在價(jià)值量較高設(shè)備領(lǐng)域內(nèi)國產(chǎn)化率較低。在國產(chǎn)化設(shè)備替代的帶動下,國內(nèi)已有和待建晶圓廠積極對接國產(chǎn)設(shè)備企業(yè),帶動國內(nèi)去膠設(shè)備企業(yè)增長。目前去膠設(shè)備占前道設(shè)備比例約為1-1.5%,根據(jù)SEMI 2022年統(tǒng)計(jì),中國半導(dǎo)體設(shè)備市場約為330億美元。因此,根據(jù)集微咨詢(JW Insights)測算,2022年中國半導(dǎo)體去膠設(shè)備市場規(guī)模達(dá)到25億元左右,并且將保持相對穩(wěn)定的增長。
六、中國半導(dǎo)體去膠設(shè)備行業(yè)競爭格局與主要國產(chǎn)企業(yè)介紹
從中國去膠設(shè)備行業(yè)市場競爭格局來看,干法去膠設(shè)備領(lǐng)域的主要參與者包括屹唐半導(dǎo)體、稷以科技、泰仕半導(dǎo)體等企業(yè),據(jù)統(tǒng)計(jì),2022年,前五大廠商的市場份額合計(jì)超過90%,CR5為93.50%,行業(yè)集中度高。
(一)屹唐半導(dǎo)體
北京屹唐半導(dǎo)體科技股份有限公司(簡稱“屹唐半導(dǎo)體”)是一家總部位于北京,以中國、美國、德國為基地,全球化運(yùn)營的半導(dǎo)體設(shè)備公司,主要從事集成電路制造中半導(dǎo)體晶圓處理設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。
2016年5月,屹唐半導(dǎo)體成功收購了總部位于美國硅谷的半導(dǎo)體設(shè)備公司Mattson Technology Inc.(簡稱 “Mattson”)。Mattson成立于1988年,總部位于美國加州費(fèi)力蒙特,是世界著名半導(dǎo)體制造設(shè)備供應(yīng)商之一。收購后,屹唐半導(dǎo)體主要為全球半導(dǎo)體芯片制造廠商提供干法去膠、干法刻蝕、快速熱處理、毫秒級快速退火等設(shè)備及應(yīng)用方案,其中干法去膠、快速熱處理、毫秒級快速退火設(shè)備在各自細(xì)分領(lǐng)域的市場份額均處于世界前列,主要客戶涵蓋全球主要芯片制造廠商。
根據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì),屹唐半導(dǎo)體憑借31.29%的市場占有率位居全球第一,公司的去膠設(shè)備已被用于長江存儲、華虹集團(tuán)等國內(nèi)外知名的存儲芯片和邏輯電路制造企業(yè)。
(二)稷以科技
稷以科技成立于2015年,是一家專注于等離子體技術(shù)應(yīng)用的半導(dǎo)體設(shè)備公司,為業(yè)內(nèi)提供一流的等離子體應(yīng)用整體解決方案,主要應(yīng)用于化合物半導(dǎo)體制造、硅基半導(dǎo)體制造、半導(dǎo)體封裝、LED芯片、汽車電子等領(lǐng)域。公司核心團(tuán)隊(duì)人員均來自國內(nèi)外半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)軍公司,團(tuán)隊(duì)經(jīng)驗(yàn)豐富,在技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用、銷售以及客戶技術(shù)支持上都具備全方位的行業(yè)競爭力。
稷以科技完成億元級D輪融資,公司現(xiàn)在的股東包括中芯聚源、元禾璞華,浦東科創(chuàng)、至純科技、臨港科創(chuàng)投等半導(dǎo)體行業(yè)知名機(jī)構(gòu)。
在等離子去膠設(shè)備領(lǐng)域,稷以科技設(shè)備銷量快速增長,全年設(shè)備出貨33臺,訂單超過50臺。根據(jù)2022年中國投標(biāo)網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),半導(dǎo)體去膠設(shè)備招標(biāo)可統(tǒng)計(jì)71臺,稷以科技中標(biāo)17臺,整體可統(tǒng)計(jì)市占率23.6%;細(xì)分到等離子去膠設(shè)備領(lǐng)域,全年可統(tǒng)計(jì)招標(biāo)數(shù)量41臺,稷以科技可統(tǒng)計(jì)中標(biāo)15臺,可統(tǒng)計(jì)市占率36.7%,招標(biāo)客戶包括杭州積海、上海積塔、各高校實(shí)驗(yàn)室,并且隨著稷以科技產(chǎn)品平臺化和多樣化的而發(fā)展,公司市場份額逐步增大。設(shè)備在眾多性能以及工藝方面超過海外龍頭企業(yè),打破了海外廠商壟斷的局面。
(三)邑文電子
邑文科技成立于2011年,主營業(yè)務(wù)為半導(dǎo)體前道工藝設(shè)備的研發(fā)、制造,公司主要產(chǎn)品為刻蝕工藝設(shè)備和薄膜沉積工藝設(shè)備,應(yīng)用于半導(dǎo)體(IC及OSD)前道工藝階段,尤其是化合物半導(dǎo)體和MEMS等特色工藝領(lǐng)域。在等離子去膠領(lǐng)域,邑文電子產(chǎn)品工藝應(yīng)用類型有去膠、低溫去膠、打底膜、去碳膜、等離子清洗等工藝。應(yīng)用于Si基工藝、化合物(包含GaN&GaAs&SiC等)、MEMS領(lǐng)域、濾波器、光通信、微顯示、光學(xué)微加工、封裝等領(lǐng)域。