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概要:
◆设备简介:技术高、进步快、种类多、价值大。半导体行业技术高、进步快,一代产品需要一代工艺,而一代工艺需要一代设备。IC制造设备主要分为光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散\离子注入设备、湿法设备、买入(首次)过程检测等六大类,其中光刻机约占总体设备销售额的18%,刻蚀机约占20%,薄膜设备约占20%。
◆市场规模:全球预计超亿美元,中国大陆约占20%。SEMI预计年半导体设备市场将增长20.7%,达到亿美元,创历史新高。年中国大陆市场需求规模约占全球的15%左右,年预计占比将达到20%,约亿美元。
◆竞争格局:从总体到局部,市场集中度高。半导体设备市场集中度高,主要有美日荷厂商垄断。总体上看,半导体设备市场CR10超60%,前五名分别为应用材料、拉姆研究、东京电子、阿斯麦和科磊半导体;局部上看,每一大类设备市场均呈现寡头竞争格局,前两名厂商占据一半以上的市场份额。
◆国产化情况:国产自给率低,技术加速追赶。根据中国电子专用设备工业协会数据,预计年国产泛半导体设备销售额约亿元,但真正的IC设备国内市场自给率仅有5%左右,国产替代空间巨大。在02专项的统筹规划下,国内半导体厂商分工合作研发不同设备,涵盖了主要设备种类。国内厂商仍处于技术追赶期,但随着摩尔定律趋近极限,技术进步放缓,国内厂商与全球龙头技术差距正在逐渐缩短,我们认为未来3-5年将是半导体设备国产替代黄金战略机遇期。
报告内容:
1、概览篇:全球垄断,02专项顶层设计求突破
1.1、设备简介:技术高、进步快、种类多、价值大
半导体行业技术高、进步快,一代产品需要一代工艺,而一代工艺需要一代设备。半导体产业技术进步主要有两大方向:一是制程越小→晶体管越小→相同面积上的元件数越多→性能越高→产品越好;二是硅片直径越大→硅片面积越大→单个晶圆上芯片数量越多→效率越高→成本越低。
半导体工艺流程主要包括单晶硅片制造、IC设计、IC制造和IC封测。单晶硅片制造需要单晶炉等设备,IC制造需要光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散\离子注入设备、湿法设备、过程检测等六大类设备。半导体设备中,晶圆代工厂设备采购额约占80%,检测设备约占8%,封装设备约占7%,硅片厂设备等其他约占5%。
一般情况下,不同的晶圆尺寸和制程的IC制造产线所需的设备数量不同。以每1万片/月产能计算,12寸产线所需的设备数量要比8寸产线多,12寸先进制程产线所需的设备数量要比12寸成熟制程产线设备多。
半导体设备属于高端制造装备,其价值量较高。比如高端EUV光刻机单价甚至超过1亿美金。总体上看,IC制造设备市场中刻蚀机、光刻机、薄膜设备的价值量占比较高。
1.2、市场规模:全球预计超亿美元,中国大陆占比超20%
年全球半导体设备市场规模预计超亿美元。根据年12月12日SEMI在SEMICONJapan展览会上发布年终预测报告显示,年新的半导体制造设备的全球销售额预计将增加9.7%达到亿美元,超过年创下的亿美元的历史新高。预计年设备市场将收缩4.0%至亿美元,但年将增长20.7%,达到亿美元,创历史新高。年中国大陆市场规模占比超20%,约亿美元。根据SEMI数据,年中国大陆半导体设备销售额82.3亿美元,同比增长27%,约占全球的15%,预计年占比将超过20%,约亿美元。
1.3、竞争格局:从总体到局部,市场集中度高
半导体设备市场集中度高,CR10超60%。全球半导体设备生产企业主要集中于欧美、日本、韩国和我国台湾地区等,以美国应用材料、荷兰阿斯麦、美国泛林集团、日本东京电子、美国科天等为代表的国际知名企业起步较早,经过多年发展,凭借资金、技术、客户资源、品牌等方面的优势,占据了全球集成电路装备市场的主要份额。
1.4、国产化情况:国产设备自给率低,技术加速追赶
国产设备自给率低,进口替代空间大。供给端看,根据中国电子专用设备工业协会对国内42家主要半导体设备制造商的统计,年国产半导体设备销售额为89亿元,自给率约为14.3%。中国电子专用设备工业协会统计的数据包括LED、显示、光伏等设备,我们认为实际上国内集成电路IC设备国内市场自给率仅有5%左右,在全球市场仅占1-2%。
02专项顶层设计,技术加速追赶。年之前,我国集成电路设备基本全进口,中国只有3家集成电路设备厂商,由北方微电子、北京中科信和上海微电子分别承接国家“”计划中的刻蚀机、离子注入机和光刻机项目。年,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(-年)》设立国家科技重大专项——极大规模集成电路制造装备及成套工艺科技项目(简称02专项)研发国产化设备,并于年开始实施。年之前我国12英寸国产设备为空白,只有2种8英寸设备。
在02专项的统筹规划下,国内半导体厂商分工合作研发不同设备,涵盖了主要设备种类。目前已有20种芯片制造关键装备、17种先进封装设备,通过大生产线验证进入海内外销售。
国内IC制造设备工艺覆盖率仍比较低,国产厂商技术加速追赶。国产全部IC设备在逻辑IC产线上65/55nm工艺覆盖率才31%,40nm工艺覆盖率仅17%,28nm工艺覆盖率仅16%;在存储芯片产线上的工艺覆盖率大概约为15-25%。随着摩尔定律放缓,国产厂商技术加速追赶。以北方华创刻蚀机为例,年研发出8寸nm设备,比国际大厂晚8年;年研发出12寸65nm设备,比国际大厂晚6年;年研发出12寸28nm设备,比国际大厂晚3~4年;年研发12寸14nm设备,比国际大厂晚2~3年。
2、设备篇:大国重器,均呈现寡头竞争格局
2.1、硅片制造设备
2.1.1、硅片制造难度大,设备种类多
硅片是半导体、光伏电池生产的主要原材料,90%以上的集成电路都是制作在高纯、优质的硅片上的。(1)半导体硅片的制造难度大于光伏硅片。半导体硅片纯度要求达到99.%,即11个9以上,而普通太阳能级多晶硅材料纯度通常在5-8个9左右。(2)硅片直径越大制造难度越大。硅片制备工艺流程包括:单晶生长→截断→外径滚磨(定位槽或参考面处理)→切片→倒角→表面磨削→(刻蚀)→边缘抛光→双面抛光→单面抛光→最终清洗→(外延/退火)→包装等。
硅片直径的增大可降低单个芯片的制造成本,目前mm硅片已成为业内主流,年全球12寸出货面积约占硅片总体的66.1%。
硅片制造过程中涉及到单晶炉、滚磨机、切片机、倒角机、研磨设备、CMP抛光设备、清洗设备、检测设备等多种生产设备。其中单晶炉、抛光机、测试设备是主要设备,分别约占硅片厂设备投资的25%、25%、20%。日本在硅片制备设备产业中占有相对优势,其产品覆盖了硅片制造的全套设备。
单晶生长分为直拉(CZ)法和区熔(FZ)法。目前90%以上硅片采用直拉法(CZ)生产,区熔法(FZ)制备的硅片主要用于功率半导体、光敏二极管、红外探测器等领域。
2.1.2、硅片国产化推动硅片制造设备国产化
过去:受市场需求不足的影响,产业化推进较为缓慢。我国的硅片制备设备经过了30多年的发展,已可提供直径mm以下的硅片制备设备,但受市场需求量较少和国外二手设备的冲击,国产设备发展的门类并不齐全。在mm硅片制备设备的发展上,国内研发了单晶炉、多线切割机等几种关键设备,也通过了mm硅片生产试验线的验证。但与国外设备相比,受市场需求不足的影响,产业化推进较为缓慢,同时也影响了设备技术的进步。
现在:政策需求双轮驱动,大硅片国产化指日可待。根据ICInsights数据,年全球硅片需求万片(等效8寸),国内需求万片。预计年国内对12寸大硅片需求从42万片增加到万片;年对8寸硅片需求从70万片增加到96.5万片。受政策鼓励与市场需求的双重驱动,多家企业正在中国积极布局半导体大硅片项目。国内规划中的12寸大硅片合计:万片,覆盖国内需求。国内规划中的8寸大硅片合计:万片,总投资规模超过亿元,覆盖国内需求。
硅片设备产业化推进加快,国产厂商迎来发展良机。单晶炉方面,晶盛机电承担的02专项“mm硅单晶直拉生长设备的开发”、“8英寸区熔硅单晶炉国产设备研制”两大项目均已通过专家组验收,8寸直拉单晶炉和区熔单晶炉均已实现产业化,客户包括有研半导体、环欧半导体、金瑞泓等;12寸直拉单晶炉产业化推进中,未来有望为国内大硅片项目供货。南京晶能12寸直拉单晶炉已进入新昇半导体大硅片产线。
2.2、晶圆制造设备——光刻机
2.2.1、光刻机发展历史
在集成电路制造工艺中,光刻是决定集成电路集成度的核心工序,该工序的作用是将电路图形信息从掩模版上保真传输、转印到半导体材料衬底上。光刻工艺的基本原理是,利用涂敷在衬底表面的光刻胶的光化学反应作用,记录掩模版上的电路图形,从而实现将集成电路图形从设计转印到衬底的目的。
光刻机分为无掩模光刻机和有掩模光刻机两大类。无掩模光刻机又称直写光刻机,按照所采用的辐射源的不同可分为电子束直写光刻机、离子束直写光刻机、激光直写光刻机,分别用于不同的特定应用领域。例如,电子束直写光刻机主要用于高分辨率掩模版、集成电路原型验证芯片的制造,以及特种器件的小批量制造;激光直写光刻机主要用于特定的小批量芯片的制造。
有掩模光刻机又分为接触/接近式光刻机和投影式光刻机。接触式光刻出现于20世纪60年代,是小规模集成电路(SSI)时代的主要光刻手段,主要用于生产制程在5μm以上的集成电路。接近式光刻机于20世纪70年代在小规模集成电路与中规模集成电路(MSI)时代早期被广泛应用,主要用于生产制程在3μm以上的集成电路。目前接触\接近式光刻机的国外生产商主要有德国的苏斯公司、奥地利EVG公司,国内生产商主要有中电科45所、中科院光电技术研究所等。
投影光刻机自20世纪70年代中后期开始替代接触\接近式光刻机,是先进集成电路大批量制造中的唯一光刻形式。早期的投影光刻机的掩模版与衬底图形尺寸比例为1:1,通过扫描方式完成整个衬底的曝光过程。随着集成电路特征尺寸的不断缩小和衬底尺寸的增大,缩小倍率的步进重复光刻机问世,替代了图形比例为1:1的扫描光刻方式。当集成电路图形特征尺寸小于0.25μm时,由于集成电路集成度的进一步提高,芯片面积更大,要求一次曝光的面积增大,促使更为先进的步进扫描光刻机问世。通过配置不同的曝光光源,步进扫描技术可支撑不同的工艺技术节点,从KrFmm、ArFmm、ArFmm浸没式,直至EUV光刻。在0.18μm工艺节点后,高端光刻机厂商基本采用步进扫描技术,并一直沿用至今。
投影光刻机的基本分辨率R=K1*λ/NA,其中K1为工艺因子,根据衍射成像原理,其理论极限值是0.25;NA为光刻机成像物镜的数值孔径;λ为所使用的光源的波长。提高投影光刻机分辨率的理论和工程途径是增大数值孔径NA,缩减波长λ,减小K1。
采用ArF干法曝光方式最大支持65nm成像分辨率,45nm以下及更高成像分辨率无法满足,故而需要引入浸没式光刻方法。浸没式光刻方法通过将镜头像方下表面与圆片上表面之间充满液体(通常是折射率为1.44的超纯水),从而提升了成像系统的有效数值孔径(NA=1.35)。采用ArF浸没式光刻技术,考虑光刻物理极限的限制和设备的实际工作能力,其最小分辨率可实现38nm。为了实现更小的工艺线宽(CD)要求,目前通过采用多重图形技术(Multi-patternTechnology)可以支撑至7nm节点工艺。
为了提高光刻分辨率,在采用准分子光源后进一步缩短曝光波长,引入波长10~14mm的极紫外光EUV作为曝光光源。EUV光刻机研发难度及费用极大,英特尔、三星和台积电都曾对光刻机龙头ASML投资,以支持EUV光刻设备研发,并希望取得EUV设备的优先权。ASML从事EUV光刻机的研制已是第12个年头了,甚于“十年磨一剑”。年,姗姗来迟的EUV光刻机终于进入了量产阶段。
2.2.2、光刻机竞争格局
步进扫描投影光刻机的主要生产厂商包括ASML(荷兰)、尼康(日本)、佳能(日本)和SMEE(中国)。ASML于1年推出了TWINSCAN系列步进扫描光刻机,采用双工件台系统架构,可以有效提高设备产出率,已成为应用最为广泛的高端光刻机。ASML在光刻机领域一骑绝尘,一家独占全球70%以上的市场份额。国内厂商上海微电子(SMEE)研制的90nm高端步进扫描投影光刻机已完成整机集成测试,并在客户生产线上进行了工艺试验。
2.3、晶圆制造设备——刻蚀机
2.3.1、刻蚀原理及分类
刻蚀是使用化学或者物理方法有选择地从硅片表面去除不需要材料的过程。通常的晶圆加工流程中,刻蚀工艺位于光刻工艺之后,有图形的光刻胶层在刻蚀中不会受到腐蚀源的显著侵蚀,从而完成图形转移的工艺步骤。
刻蚀分为湿法刻蚀和干法刻蚀两种。早期普遍采用的是湿法刻蚀,但由于其在线宽控制及刻蚀方向性等多方面的局限,3μm之后的工艺大多采用干法刻蚀,湿法刻蚀仅用于某些特殊材料层的去除和残留物的清洗。
干法刻蚀也称等离子刻蚀。干法刻蚀是指使用气态的化学刻蚀剂(Etchant)与圆片上的材料发生反应,以刻蚀掉需去除的部分材料并形成可挥发性的反应生成物,然后将其抽离反应腔的过程。刻蚀剂通常直接或间接地产生于刻蚀气体的等离子体,所以干法刻蚀也称等离子体刻蚀。
等离子体刻蚀机可以根据等离子体产生和控制技术的不同而大致分为两大类,即电容耦合等离子体(capacitivelycoupledplasma,CCP)刻蚀机和电感耦合等离子体(Inductivelycoupledplasma,ICP)刻蚀机。在集成电路生产线上,等离子体刻蚀设备通常按照被刻蚀材料的种类分为硅刻蚀设备、金属刻蚀设备和电介质刻蚀设备三大类。
CCP刻蚀机主要用于电介质材料的刻蚀工艺,如逻辑芯片工艺前段的栅侧墙和硬掩模刻蚀,中段的接触孔刻蚀,后段的镶嵌式和铝垫刻蚀等,以及在3D闪存芯片工艺(以氮化硅/氧化硅结构为例)中的深槽、深孔和连线接触孔的刻蚀等。
ICP刻蚀机主要用于硅刻蚀和金属刻蚀,包括对硅浅沟槽(STI)、锗(Ge)、多晶硅栅结构、金属栅结构、应变硅(Strained-Si)、金属导线、金属焊垫(Pad)、镶嵌式刻蚀金属硬掩模和多重成像(MultiplePatteming)技术中的多道工序的刻蚀等。另外,随着三维集成电路(3DIC)、CMOS图像传感器(CIS)和微机电系统(MEMS)的兴起,以及硅通孔(TSV)、大尺寸斜孔槽和不同形貌的深硅刻蚀应用的快速增加,多个厂商推出了专为这些应用而开发的刻蚀设备。
随着工艺要求的专门化、精细化,刻蚀设备的多样化,以及新型材料的应用,上述分类方法已变得越来越模糊。除了集成电路制造领域,等离子体刻蚀还被广泛用于LED、MEMS及光通信等领域。
2.3.2、刻蚀机行业发展趋势及竞争格局
随着芯片集成度的不断提高,生产工艺越来越复杂,刻蚀在整个生产流程中的比重也呈上升趋势。因此,刻蚀机支出在生产线设备总支出中的比重也在增加。而刻蚀机按刻蚀材料细分后的增长速度,则根据工艺技术的发展阶段不同呈现此消彼长的状况。例如,当0.13μm工艺的铜互连技术出现时,金属刻蚀设备的占比大幅下降,而介质刻蚀设备的占比大幅上升;30nm之后的工艺中出现的多重图像技术及越来越多的软刻蚀应用,则使得硅刻蚀设备的占比快速增加。
国际巨头泛林集团、东京电子、应用材料均实现了硅刻蚀、介质刻蚀、金属刻蚀的全覆盖,占据了全球干法刻蚀机市场的80%以上份额。国内厂商中微半导体在介质刻蚀领域较强,其产品已在包括台积电、海力士、中芯国际等芯片生产商的20多条生产线上实现了量产;5nm等离子体蚀刻机已成功通过台积电验证,将用于全球首条5nm工艺生产线;同时已切入TSV硅通孔刻蚀和金属硬掩膜刻蚀领域。北方华创在硅刻蚀和金属刻蚀领域较强,其55/65nm硅刻蚀机已成为中芯国际Baseline机台,28nm硅刻蚀机进入产业化阶段,14nm硅刻蚀机正在产线验证中,金属硬掩膜刻蚀机攻破28-14nm制程。
2.4、晶圆制造设备——薄膜生长设备
2.4.1、薄膜生长设备分类
采用物理或化学方法是物质(原材料)附着于衬底材料表面的过程即为薄膜生长。薄膜生长广泛用于集成电路、先进封装、发光二极管、MEMS、功率器件、平板显示等领域。
根据工作原理的不同,集成电路薄膜沉积可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和外延三大类。
2.4.2、薄膜生长设备竞争格局
PVD领域,AMAT一家独大,约占全球市场份额的80%以上;CVD领域,AMAT、LAM、TEL三家约占全球市场份额的70%以上。国内设备厂商中北方华创薄膜设备产品种类最多,目前其28nm硬掩膜PVD已实现销售,铜互连PVD、14nm硬掩膜PVD、AlPVD、LPCVD、ALD设备已进入产线验证。中微半导体的MOCVD在国内已实现国产替代。沈阳拓荆的65nmPECVD已实现销售。
2.5、晶圆制造设备——扩散及离子注入设备
在集成电路制造过程中,掺杂主要有扩散和离子注入两种工艺,扩散属于高
温工艺,而离子注入工艺属于低温工艺。
扩散工艺是向硅材料中引人杂质的一种传统方法,控制圆片衬底中主要载流子的类型、浓度和分布区域,进而控制衬底的导电性和导电类型。扩散工艺设备简单,扩散速率快,掺杂浓度高,但扩散温度高,扩散浓度分布控制困难,难以实现选择性扩散。
离子注入工艺是指使具有一定能量的带电粒子(离子)高速轰击硅衬底并将其注入硅衬底的过程。离子注入能够在较低的温度下,可选择的杂质种类多,掺杂剂量控制准确,可以向浅表层引人杂质,但设备昂贵,大剂量掺杂耗时较长,存在隧道效应和注人损伤。
2.5.1、扩散炉分类及竞争格局
扩散炉广泛用于分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金等工艺中,因此按照功能不同,有时也称扩散炉为退火炉、氧化炉。扩散炉主要分为卧式扩散炉和立式扩散炉。
卧式扩散炉是一种在圆片直径小于mm的集成电路扩散工艺中大量使用的热处理设备,其特点是加热炉体、反应管及承载圆片的石英舟(QuartzBoat)均呈水平放置,因而具有片间均匀性好的工艺特点。
2.5.2、离子注入机分类及竞争格局
离子注入机是集成电路装备中较为复杂的设备之,根据注入离子的能量和剂量的不同,离子注入机大体分为低能大束流离子注入机、中束流离子注入机和高能离子注入机3种类型。其中,低能大束流离子注入机是目前占有率最高的注入机,适用于大剂量及浅结注入,如源漏极扩展区注入、源漏极注入、栅极掺杂以及预非晶化注入等多种工艺。中束流离子注入机可应用于半导体制造中的沟道、阱和源漏极等多种工艺。高能离子注入机在逻辑、存储、成像器件、功率器件等领域应用广泛。
2.6、晶圆制造设备——湿法设备
湿法工艺是指在集成电路制造过程中需要使用化学药液的工艺,主要有湿法清洗、化学机械抛光和电镀三大类。
2.6.1、湿法清洗机
湿法清洗是指针对不同的工艺需求,采用特定的化学药液和去离子水,对圆片表面进行无损伤清洗,以去除集成电路制造过程中的颗粒、自然氧化层、有机物、金属污染、牺牲层、抛光残留物等物质。
清洗机主要分为槽式清洗机和单圆片清洗机。槽式清洗技术是由美国无线电公司(RCA)于年提出的,它是通过多个化学槽体、去离子水槽体和干燥槽体的配合使用,完成圆片清洗工艺。
随着28nm及更先进工艺的湿法清洗对圆片表面小颗粒的数量及刻蚀均匀性的要求越来越高,同时必须达到图形无损干燥。而槽式圆片清洗机的槽体内部化学药液的差异性、干燥方式,以及与圆片接触点过多,导致无法满足这些工艺需求,现已逐渐被单圆片清洗机取代,目前槽式圆片清洗机在整个清洗流程中约占20%的步骤。
槽式圆片清洗机主要厂商有日本的迪恩士(SCREEN)、东京电子(TokyoElectron)和JET,三家约占全球75%以上的市场份额。韩国的SEMES和KCTECH主要供给韩国市场。
单圆片清洗设机主要厂商有日本的迪恩士、东京电子和美国泛林集团提供,三家约占全球70%以上的市场份额。在国内的单圆片湿法设备厂商中,盛美半导体独家开发的空间交变相位移(SAPS)兆声波清洗设备和时序气穴振荡控制(TEBO)兆声波清洗设备已经成功进入韩国及中国的集成电路生产线并用于大规模生产。北方华创的清洗机也成功进入中芯国际生产线。
2.6.2、化学机械抛光设备
化学机械抛光(CMP)是指圆片表面材料与研磨液发生化学反应时,在研磨头下压力的作用下进行抛光,使圆片表面平坦化的过程。圆片表面材料包括多晶硅、二氧化硅、金属钨、金属铜等,与之相对应的是不同种类的研磨液。
化学机械抛光能够将整个圆片高低起伏的表面研磨成一致的厚度,是一种圆片全局性的平坦化工艺。
CMP工艺在芯片制造中的应用包括浅沟槽隔离平坦化(STICMP)、多晶硅平坦化(PolyCMP)、层间介质平坦化(ILDCMP)、金属间介质平坦化(IMDCMP)、铜互连平坦化(CuCMP)。
CMP设备主要分为两部分,即抛光部分和清洗部分。抛光部分由4部分组成,即3个抛光转盘和一个圆片装卸载模块。清洗部分负责圆片的清洗和甩干,实现圆片的“干进干出”。
CMP设备主要生产商有美国AMAT和日本Ebara,其中AMAT约占CMP设备市场60%的份额,Ebara约占20%的份额。国内CMP设备的主要研发单位有天津华海清科和中电科45所,其中华海清科的抛光机已在中芯国际生产线上试用。
2.6.3、电镀设备
电镀是指在集成电路制造过程中,用于加工芯片之间互连金属线所采用的电化学金属沉积。随着集成电路制造工艺的不断发展,目前电镀已经不限于铜线的沉积,还涉及锡、锡银合金、镍等金属的沉+积,但金属铜的沉积仍是其中最主要的部分。
2.7、晶圆制造设备——工艺检测设备
工艺检测设备是应用于工艺过程中的测量类设备和缺陷(含颗粒)检查类设备的统称。集成电路芯片制造工艺流程中在线使用的工艺检测设备种类繁多,应用于前段芯片制造工艺的主要检测设备分为:圆片表面的颗粒和残留异物检查;薄膜材料的厚度和物理常数的测量;圆片在制造过程中关键尺寸(CD)和形貌结构的参数测量;套刻对准的偏差测量。
随着芯片结构的不断细微化和工艺的不断复杂化,工艺检测设备在先进的前段生产线中起着越来越重要的作用。目前工艺检测设备投资占整个前端工艺设备总投资的10%~15%。
工艺检测设备的供应商主要有科磊半导体、应用材料、日立高新等,国内厂商主要有上海睿励科学仪器和深圳中科飞测科技。
2.8、封装测试设备
根据SEMI数据,年全球封装测试设备市场高速增长27.89%,销售额达到83.1亿美元。年中国大陆半导体封装测试设备与封装模具市场增长了18.6%,达到.1亿元,约为30.53亿美元(按统计局年度平均汇率计笲:1美元=6.75元),其中封装设备市场14亿美元,测试设备与封装模具市场为16.53亿美元。年国内半导体设备市场规模为82.3亿美元,封装测试设备占比超过1/3,达到37.1%。
2.9、启示:各类产品均呈现寡头竞争格局
通过上文对全球设备龙头的梳理,我们发现:每大类设备市场中,最终都形成了寡头竞争的格局,前三名厂商占据了绝大部分的市场份额,呈现强者恒强大者恒大的特点。
3、龙头篇:他山之石,研发+并购铸就龙头(简略,详见原文档)
3.1、ASML:光刻机龙头,一骑绝尘
3.1.1、核心产品:光刻机
ASML是全球光刻机绝对龙头。年,ASML由飞利浦与先进半导体材料国际(ASMI)合资成立,总部位于荷兰;年在阿姆斯特丹和纳斯达克交易所上市;年开展客户联合投资创新项目,三星、英特尔和台积电共同向ASML注资加速开发EUV;年公司EUV光刻机量产出货。
3.2、AMAT:五项第一,近乎全能
3.2.1、核心产品:PVD+CVD+刻蚀+离子注入+湿法+检测
AMAT(应用材料)是全球薄膜生长设备龙头。AMAT创建于年,年10月1日在美国纳斯达克上市,年成为全球最大的半导体设备制造商,并蝉联这一头衔至今。AMAT通过数次并购活动,不断扩充产品线,基本涵盖了半导体前道制造的主要设备,包括原子层沉积ALD、物理气相沉积PVD、化学气相沉积CVD、刻蚀ETCH、离子注入、快速热处理RTP、化学机械抛光CMP、电镀、测量和圆片检测设备等。
3.3、LamResearch:刻蚀机龙头,CVD第三
3.3.1、核心产品:刻蚀+CVD
LamResearch(泛林集团、科林研发、拉姆研究)是全球刻蚀设备龙头,成立于年,总部位于美国加利福尼亚州,年5月在纳斯达克上市。年3月,2.25亿美元收购了CMP设备制造商OnTrakSystemsInc。年,收购了BullenSemiconductor。年,收购了SEZAG。年,以33亿美元收购了NovellusSystems。
3.4、TEL:四项第二,涂布/显影第一
3.4.1、核心产品:刻蚀机+CVD+涂布/显影+扩散炉+清洗
TEL(东京电子)于年在日本东京成立;年,与ThermcoProductsCorp合作开始生产半导体设备;年,在东京证券交易所上市;年,与美国公司拉姆研究合作,引进当时一流的美国技术,在日本本土开始生产刻蚀机。目前公司主要产品包括半导体设备和平板显示设备,半导体设备又包括刻蚀机、CVD、涂布/显影机和清洗机等。年TEL的涂布/显影机销售额约占全球87%的市场份额,全球第一;刻蚀机约占全球26%的市场份额,全球第二;CVD约占全球20%的市场份额,全球第二;氧化扩散炉约占全球20%的市场份额,全球第二;清洗机约占全球20%的市场份额,全球第二。
3.5、KLA-Tencor:过程检测设备龙头
3.5.1、核心产品:过程检测设备
KLA-Tencor(科磊半导体、科天半导体)是全球过程检测设备龙头,年成立于美国加州硅谷。年收购Tencor,原KLA专注于缺陷检测解决方案,而Tencor则致力于量测解决方案。合并后的KLA-Tencor凭借其良好的现金流大肆进行收购,扩充KLA-Tencor的产品组合,不断强化公司的竞争优势。目前,公司在检测与量测领域拥有70%以上的市场占有率,全球第一。
3.6、SCREEN:湿法设备龙头
3.6.1、核心产品:清洗机
SCREEN(迪恩士、斯库林、网屏)是全球清洗机龙头,成立于年,总部位于日本。公司产品主要包括半导体设备、显示设备、PCB设备等。半导体设备产品主要有清洗机、蚀刻、显影/涂布等,其中清洗机约占全球50%以上的市场份额,全球第一。年,单晶圆清洗机销售额占全球39%市场份额,全球第一;分批式清洗机约占全球49%的市场份额,全球第一;spinscrubber清洗机约占全球69%的市场份额,全球第一。
3.7、ASMPT:封装设备龙头
3.7.1、核心产品:封装设备+SMT设备
ASMPT(ASM太平洋科技、先域)是全球最大的封装和SMT设备供应商,总部位于新加坡,于年在香港从代理模塑料及封装模具起家,并于年在香港上市。公司主要产品包括封装设备、SMT设备和封装材料,其中封装设备约占全球25%的市场份额,全球第一;SMT设备约占全球22%的市场份额,全球第一;封装材料约占全球8.8%的市场份额,全球第三。
3.8、Teradyne:测试设备龙头
3.8.1、核心产品:自动测试机(ATE)
Teradyne(泰瑞达)是全球测试机龙头,创立于年,总部位于美国马萨诸塞州。,在纽交所上市;1年,收购GenRad电路板测试业务。,收购EagleTest,闪存测试市场;收购NextestSystems,加强公司模拟测试业务;,收购LitePoint;,收购Danish
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