中国半导体设备现状,蚀刻机一枝独秀

时间:2019-07-16 来源: 旅游
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在整个半导体产业链中,中国投入最多资金的就属晶圆代工部份。具体来说,晶圆代工就是在硅晶圆上制作电路与电子元件,这个步骤为整个半导体产业链中技术最复杂,且资金投入最多的领域。

以处理器为例,其所需处理步骤可达数百道,且各类加工机台先进又昂贵,动辄数千万美元起跳。而一个成熟的晶圆代工厂其设备投入占总设备比重在70%80%之间。

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晶圆制造中各设备价值比重(资料来源:招商证券)

氧化:其目的在于生成二氧化硅薄膜用硅作为半导体原材料的重要因素之一就是硅容易生长出二氧化硅膜层,这样在半导体上结合一层绝缘材料,就可用做掺杂阻挡层,表面绝缘层,及元件中的绝缘部分。

气化炉市场主要以国际大厂为主,如Themco,Centrotherm Thermal Solutions等。而中国也有北方华创供应相关设备,目前中芯,华力微电子,长江存储等厂商已采用。此外,中电科48所,青岛旭光等在氧化炉方面也取得重大进展。市场预估氧化炉今明两年中国需求共约20亿美元。

光刻:为整个晶圆代工流程中最重要的工序之一其原理是在晶圆片表面覆盖一层具有高度光敏感性光阻剂,再用光线透过掩模照射在晶圆片表面,被光线照射到的光阻剂会发生反应,最终达到电路图的移转。

XX目前,世界光刻机的领导者是ASML。此外,德国的SUSS,日本的尼康和美国的Ultratech也有很强的实力。在中国,有许多光刻机制造商,如上海微电子,CLP 45和CLP 48,但主要技术在65nm和28nm之间,这与国际制造商的实力有很大不同。市场预计今年和明年中国的光刻机需求将分别达到38亿美元和51亿美元。

蚀刻:通过曝光光致抗蚀剂区域去除晶片最外层的过程。主要分为两类:湿法蚀刻和干法蚀刻。为了简单区分,湿蚀刻限于2微米以上的图案尺寸,而干蚀刻用于精细的先进电路。

蚀刻机的主要国际供应商是Applied Materials,Lam Research等。中国的技术正在慢慢赶上。它即将登陆该公司的中卫半导体,其自主研发的5nm等离子蚀刻机通过台积电(2330-TW 5nm工艺线。而北华创是14nm技术)取得了一些突破。市场估计今年和明年中国的蚀刻机需求将分别达到15亿美元和20亿美元。

抛光:晶圆表面的全面平面化,用于后续的薄膜沉积工艺。美国应用材料公司,Rtec公司等是主要的国际供应商,而中国则拥有CLP设备和盛美半导体。然而,Lu的产品刚刚进入8英寸晶圆厂,而12英寸相关设备仍在开发中,这显然与国际巨头存在差距。市场预计今年和明年中国抛光机需求将达到3.77亿美元和5.11亿美元。

离子注入:这是用于控制半导体中杂质量的关键步骤,半导体表面附近的掺杂技术。优点是精确控制杂质质量,重新改变杂质分布,以及在低温下操作。

离子注入机的主要供应商是AMAT,中国的一些电子设备公司只能供应它们。市场预计今年和明年中国的离子注入机需求将达到5亿美元和7亿美元。

沉积:PVD沉积是一个物理过程。该技术通常使用惰性气体如氩气。在高真空中加速氩离子以使靶飞溅后,目标原子一个接一个地溅射,导致颗粒溅射。击中材料沉积在晶片表面上。

薄膜沉积设备的主要供应商包括应用材料,Vaportech,Lam Research,ASM,Tokki等。中国的相关设备制造商包括北华创和沉阳沱景。北华创是中国薄膜沉积设备的领导者,目前的技术已达到14纳米。市场预计今年和未来中国对薄膜沉积设备的需求将达到15亿美元和20亿美元。

测试:在制造晶圆之前将有一个晶圆加工过程。在测试期间,检测每个芯片的电路功能。

晶片内测试设备包括CDSEM(扫描电子显微镜),AOI(自动光学检测机)等。中国只处于这个领域的初期阶段。该行业由KLA-Tencor,应用材料,日立,鲁道夫和Camtek等主要国际公司主导。

从以上可以看出,每个晶片制造设备中的光刻机,蚀刻机和薄膜沉积设备的产值最大,生产难度也最高。除了蚀刻机,中威半导体还成功成为台积电供应商的一员。光刻机和薄膜沉积的半导体设备,以及中国工厂技术仍然远离国际制造商,短期内仍然不容易赶上。

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