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1、中国刻蚀机行业研究报告,2021,刻蚀技术分为湿法刻蚀和干法刻蚀，干法刻蚀是目前主流的刻蚀技术，其 中以等离子体干法刻蚀为主导，干法刻蚀占刻蚀市场份额的90 。在干刻工 艺中，根据等离子体产生和控制技术的不同，又分为电容耦合等离子体 CCP刻蚀机和电感耦合等离子体ICP刻蚀机,芯片前道制造三大核心工艺技术刻蚀设备,01,从技术覆盖面与设备工艺角度，中国厂商在刻蚀领域技术水平与国际半导 体巨头存在一定差距，但中微公司已打破国际半导体巨头垄断局面，中微 公司等离子体刻蚀设备已被广泛应用于国际一线客户的生产线。中微公司 与北方华创作为中国刻蚀领域技术领先企业，将引领国产替代进程加速。,在刻蚀领域技术
2、水平，中国与国际半导体巨头差距逐渐缩小，但 仍存在一定差距,02,自“02专项”起，中国半导体产业相关政策的陆续发布与实施，增强产业创 新能力和国际竞争力，努力实现核心技术及产品国产化，促进中国半导体 产业链自主可控化。在良好的政策环境下，国家产业投资基金及民间资本 也以市场化的投资方式进入半导体产业，中国半导体设备行业将迎来前所 未有的发展契机，有助于中国半导体设备行业技术水平提高。,国家政策大力扶持下，国产替代迎来曙光,03,中国将成为全球最大半导体设 备市场 中国半导体产业供需缺口大，进口替代是中长期内产业,主要逻辑。从需求端分析，随着经济的不断发展，中国,已成为了全球电子产品生产及消费
3、市场，半导体器件需,求持续旺盛。未来随着互联网、大数据、云计算、物联,网、人工智能、5G 等高新技术产业和战略性新兴产业,进一步发展，中国半导体器件消费还将持续增加。2020,年，中国成为最大半导体设备市场，2015至2020年中,国半导体设备市场从49亿美元增长至187.2亿美元，,CAGR达30.7 ，远高于全球增长速度平均水平。,摘要,干法刻蚀：干法刻蚀是把暴露于空气中产生的等离子体通过光刻胶中开出的窗口，使刻蚀气体分解、电离，由产生的活性基及离子对基板进行刻蚀的工艺过程。 湿法刻蚀：湿法刻蚀是把腐蚀硅片放在化学腐蚀液里去除表面层材料的工艺过程。 光刻胶：掩模对准曝光机，曝光系统，光刻系
4、统等，是制造芯片的核心装备。 氧化物：属于化合物，其组成中只含两种元素，其中一种一定为氧元素，另一种若为金属元素，则称为金属氧化物；若另一种不为金属元素，则称之为非金属氧化物 电容型刻蚀机： CCP利用电容耦合产生等离子体的刻蚀机。 电感耦合性刻蚀机： ICP利用电感耦合产生等离子体的刻蚀机。 掩模版：内部刻着线路设计图的玻璃板。 掩膜台：承载掩模版运动的设备，运动控制精度是nm级。 硅片：用硅晶制成的圆片。硅片有多种尺寸，尺寸越大产率越高。,名词解释,行业综述,01,02,晶圆制造设备从类别上讲可分为刻蚀、 光刻、薄膜沉积、检测、涂胶显影等， 其合计投资总额通常约占晶圆厂投资 总额75，其中
5、刻蚀设备、光刻设备、 薄膜沉积设备是集成电路前道生产工 艺中最重要的三类设备。 刻蚀技术分为湿法刻蚀和干法刻蚀， 湿法刻蚀各向异性较差，侧壁容易产 生横向刻蚀造成刻蚀偏差，通常用于 工艺尺寸较大的应用，或用于干法刻 蚀后清洗残留物。目前主流刻蚀技术， 以等离子体干法刻蚀为主导。 随着集成电路芯片制造工艺的进步， 线宽不断缩小、芯片结构3D化。普遍 使用的浸没式光刻机受到波长限制， 14纳米及以下逻辑器件微观结构加工 将通过等离子体刻蚀和薄膜沉积工艺多 重模板效应来实现，使得加工步骤增多 。刻蚀机有望成为更关键且投资占比最 高设备。,刻蚀工艺,干法刻蚀,介质刻蚀,硅刻蚀,90,金属刻蚀,湿法刻蚀
6、,10,81,6,8,5,晶圆 制造 设备,封装 设备,测试 设备,其他 设备,刻蚀设备, 24,光刻机/光刻胶, 23,检测设备, 13,其他沉积设备, 9,薄膜沉积设备, 18,CMP/表面处理/清洁, 13,芯片制造核心设备应用概述刻蚀机 光刻、刻蚀和薄膜沉积是芯片前道制造三大核心工艺技术，刻蚀分为湿法和干法刻蚀，干法刻蚀是目前主流的 刻蚀技术，其中以等离子体干法刻蚀为主导，干法刻蚀占刻蚀市场份额的90 主流刻蚀工艺技术划分集成电路各类设备销售额占比,刻蚀工艺技术简易原理图,刻蚀机工艺原理,刻蚀工艺的目的是把图形从光刻胶转移到待刻蚀的薄膜上。在干刻工艺中，根据等离子体产生和控制技术的不
7、同，又分为电容耦合等离子体CCP刻蚀机和电感耦合等离子体ICP刻蚀机,电容耦合等离子体CCP刻蚀机和电感耦合等离子体 ICP刻蚀机，两种刻蚀机由于等离子体产生的方式不 同，刻蚀机的结构、性能特点也存在比较大的差异。 两者之间各有所长，互相之间并非替代性关系，而是 互补关系。 电容型刻蚀机即CCP利用电容耦合产生等离子体，这 种等离子密度较低，但能量较高，适合刻蚀氧化物、 氮氧化物等较硬介质材料和掩膜等。在集成电路结构 中有底层器件和上层线路，底层器件只有一层，而上 层线路则有几十层，电容耦合型刻蚀机属于上层线路 刻蚀工作。 电感耦合性刻蚀机即ICP利用电感耦合产生等离子体。 这种等离子密度高，
8、能量较低，但调控起来更灵活， 可独立控制离子密度和能量，适合刻蚀单晶硅、多晶 硅、金属等硬度不高或比较薄的材料。电感耦合性刻 蚀机属于下层器件刻蚀工作。 当前市场普遍使用沉浸式光刻机受波长限制，关键尺 寸无法满足要求，须采用多重模板工艺，利用刻蚀工 艺实现更小尺寸，使得刻蚀技术及相关设备更加重要。,氧化,氧化硅刻蚀,硅片,光刻胶涂胶,掩膜版与硅片对 准与曝光,氧化物,氧化物 光刻胶,光刻胶显影,光刻胶,除去光刻胶,光刻胶,氧化物,氧化物,氧化物,氧化物,采用多重曝光和多重刻蚀技术理论上可实现7nm制程，但需要数倍增加 曝光和刻蚀步骤，导致工艺复杂、量产难度大。假设需1000个加工步骤， 单个步
9、骤合格率即使达到99 ，1000个步骤后合格率就趋近于0。因此只 有每个步骤合格率达到99.99 ，才能实现总体合格率90 以上。,刻蚀机行业市场规模,全球半导体设备行业复苏，受益于下游晶圆巨大需求、服务器云计算和5G基础建设的发展，带动相关芯片的 需求，刻蚀机市场规模增速稳定提升,全球半导体行业市场规模，2015-2020年全球刻蚀机市场规模，2013-2025年预测 单位：亿美元单位：亿美元,3,351.70,3,389.30,4,122.20,4,687.70,4,123.07,4,403.89,0,1,000,2,000,3,000,4,000,5,000,6,000,2015,201
10、6,2017,2018,2019,2020,全球半导体市场复苏，下游厂商业绩超预期，为国产化提供了良好的外部环境。 从半导体产业发展来看，过往10年里全球半导体销售额稳定增长，从2015年 3,351.7亿美元增长至2020年的4404亿美元，CAGR约为3.3。 2020年，尽管受到新冠疫情带来巨大冲击，但受益于下游晶圆巨大需求、服务 器云计算和5G基础建设的发展，带动相关芯片需求，半导体行业复苏得以支撑。,2013年，全球刻蚀设备市场规模仅40亿美元，2019年市场规模达115亿美元。 随着存储制造对刻蚀设备的需求激增，2025年预计全球刻蚀市场规模为155 亿美元，CAGR达12 。存储
11、器是半导体销售额中占比最大一类芯片产品，占 半导体市场份额35 。DRAM和NAND存储器占据90 存储器份额，采用存储 单元堆叠式布局，需要更多通孔和导线等的刻蚀。,40,115,155,0,50,100,150,200,250,2013,2019,2025,CAGR：19.2,CAGR：5.1,CAGR：12,01,02,发展前景,刻蚀机行业发展现状,全球刻蚀设备市场呈现垄断格局，泛林半导体、东京电子和应用材料公司占据主要市场份额。中国刻蚀机领域 先进企业中微公司和北方华创作为后起之秀，部分技术水平和应用领域已达国际同类产品标准,中国设备厂商在中国政策和中国下游晶圆厂商的空前支持下，将迎来
12、追赶国 际半导体巨头的曙光。长江存储成立于2016年，是一家主营中国自行研发为 3DNAND存储器的IDM企业。2018-2020年，在刻蚀机设备招标中，为中国刻 蚀机设备厂商提供支持，中国刻蚀设备厂商中微公司和北方华创，数量分别 获标达14.2 和3.1 。 随着中国刻蚀设备技术不断突破，且获得中国下游客户的支持，在这种相互 合作下，中国刻蚀设备厂商有望与中国存储器厂商共同成长。中微公司与北 方华创自主研发的刻蚀设备正逐步打破国际领先企业在中国市场的垄断，已 被海内外主流集成电路厂商所接受。,55,20,19,6,泛林半导体,东京电子,应用材料,其他,全球刻蚀设备市场呈现垄断格局，泛林半导体
13、、东京电子和应用材料公司占据 主要市场份额。中微公司高端刻蚀设备虽然在销售规模上离全球半导体设备巨 头尚有一定差距，但其部分技术水平和应用领域已达到国际同类产品的标准， 并已应用于全球最先进的7nm和5nm生产线。 刻蚀机除了按照电容和电感耦合等离子体进行大分类外，还可按被刻蚀材料的 不同进行细分。其中硅刻蚀(占47 )，介质刻蚀(占48 )、金属刻蚀(3 )以及其他 占2 。介质刻蚀领域，东京电子和泛林半导体两家独大占52 和40 。 2019年中国在刻蚀领域国产化率达18，中微公司和北方华创处于主导地位。,54.4,14.2,10.5,7.6,全球刻蚀机市场份额，2017年长江存储公司已中
14、标刻蚀机数量占比，2020年 单位：百分比单位：百分比 3.1,泛林半导体 中微公司 东京电子 应用材料 北方华创 SCREEN 其他,刻蚀机行业发展趋势（1/2）,半导体行业支撑数十万亿经济产值，在半导体设备领域技术不断突破下，全球半导体设备市场规模持续增长， 中国大陆已成为全球第二大半导体设备市场,半导体行业经济产值图半导体设备市场规模，2015-2020年,半导体设备位于产业链的上游端，其市场规模随着下游半导体的技术发展和,市场需求而波动。2015至2020年，在智能手机和消费电子快速发展的推动下，,半导体设备进入持续上升行业周期，全球半导体设备市场规模从356.3亿美元 增长至711.
15、9亿美元，GACR达14.8 。,2020年，中国成为最大的半导体设备市场，市场空间达187.2亿美元。2020年，,受到新冠疫情影响下，中国是唯一保持持续增长的地区，市场规模在全球占 比逐年提升，GACR达30.7 .,2019年，全球刻蚀机市场规模达115亿美元，占全球半导体设备市场的19.2 。,半导体设备是半导体制造的基石，对行业发展有先导性，刻蚀机设备属于半导 体产业链上游核心设备之一。根据半导体行业内的制造理论，半导体产品制造 需超前电子系统开发新一代工艺，而半导体设备要超前半导体产品制造开发新,一代产品。因此半导体设备行业是芯片制造基石，擎起整个现代电子信息产业，,是半导体行基础
16、和核心。目前，晶圆制造主流工艺制程为7nm，则对应半导体,制造设备行业目前至少已在研发5nm甚至3nm节点工艺，需要超前一代至两代。,半导体制造产业链中，半导体设备价值普遍占比较高，一条制造先进半导体产 品的生产线投资中制造设备价值约占总投资规模75 以上，因此半导体产业的 高速发展衍生出巨大的设备需求市场。,软件、网络、电商、 传媒、大数据应用,电子系统,半导体制造,半导体设备,年产值十万亿美,年产值十万亿美元,年产值万亿美,年产值万亿美元,年产值千亿美,年产值千亿美元,年产值百亿美,年产值百亿美元,412.4 356.3,566.2,645.3,597.5,711.9,15.7,37.3,14.0,-7.4,19.1,-20,0,20,40,60,80,0,200,400,600,800,201520162017201820192020 全球半导体设备销售额,YOY,49.0,64.6,82.3,131.1 134.5,187.2,31.8,27.4,59.3,2.6,39.2,0,20,40,60,80,100,0,50,100,150,100200,2015 2016 2017
