半导体设备出货大增48%,清洗设备迎国产替代机遇

股战场   / 06月30日 09:11 发布

在产业转移大潮下,2017年到2020年间,全球近半晶圆厂在中国落地生根。随着新厂的陆续落成,半导体设备的采购高峰期已经到来。一季度,国内半导体设备出货较去年同期大增48%!


清洗设备作为半导体制造最核心的设备之一,长期被外资所垄断,从历史渊源及现实教训看,国产替代要求迫切。我国一些企业逐渐打破技术壁垒,在大基金的大力扶持下,清洗设备国产化有望加快!


是谁呢?


1


受益下游扩产

半导体设备持续回暖


不知不觉,2020年已经过去了一半。回顾过去半年,在疫情影响下,大多数行业的日子并不好过。


要说完全不受疫情影响的行业,掰掰指头一只手就够了。除了大家都能想到的抗疫产品外,半导体设备可以称得上为数不多的、抗住了疫情冲击的领域。


根据SEMI6月3日发布的最新报告,2020年首季全球半导体设备出货金额约为155.7亿美元,较2019年第4季减少13%,但仍比2019年同期成长13%。


其中,中国大陆出货金额达35亿美元,较2019年同期大增48%


这数据着实超出不少人的意料,那为什么会出现这种情况呢?


正所谓“工欲善其事,必先利其器”,半导体设备在半导体产业链中处于非常核心的地位,且成员众多,包括了扩散设备、光刻设备、刻蚀设备、清洗设备、注入设备、沉积设备、抛光设备、检测设备等。


其中,晶圆制造设备约占80%,如光刻设备、刻蚀设备、清洗设备等,测试设备大约占9%,封装设备大约占7%,其他设备大约占4%。



由此我们可以分析推导得出,半导体设备出货量主要是由晶圆制造的需求来决定。也就是,由晶圆厂开工情况来决定。


那对半导体行业有所关注的小伙伴,肯定记得SEMI的这组统计数据(一定要记得!):


2017年至2020年期间,全球将有62座新晶圆厂投产,其中将有26座新晶圆厂座落中国大陆,占比达42%


截至2019年底,中国大陆在建的12寸晶圆厂共16条,投资额合计6058亿元,8寸晶圆厂共6条,投资额合计247亿元;另外计划建设的晶圆厂13条,其中有披露投资额的合计4946亿元。



一般来说,新晶圆厂从建立到生产,周期大概为2年而晶圆厂设备采购时间一般为投产前1年左右开始,投产后1年完成相关晶圆厂设备采购。


这就意味着,当前正值半导体设备的采购高峰期


就今年来看,虽然疫情影响尚未消退,但全球几大核心晶圆制造商仍在持续扩产,纷纷抛出超出市场预期的资本开支计划。


台积电:正在推进5nm扩建和3nm试产工作,今年计划资本支出150-160亿美元。


三星半导体:19年资本支出达到199亿美元,目前正在进行5nmEUV的投建,预计2021年投产。


中芯国际:今年的资本支出计划上调至43亿美元,同时拟募资200亿元人民币投入12英寸芯片厂房等新建产能项目。


长江存储:继去年3D64层堆栈闪存国产化取得关键突破后,计划在今年扩产64层闪存产能。国家存储器基地二期工程建成后产能达到30万片晶圆/月,是一期工程的3倍。


积塔半导体、华虹半导体等晶圆厂也在积极地进行制程竞赛,未来将持续投入先进制程的量产推进。


这些都无一例外地利好半导体设备行业。


整体来看,受益于新建成晶圆厂设备采购及其扩产需要,半导体设备采购高峰已经到来,光刻设备、刻蚀设备、清洗设备等半导体设备需求将迎来提升机遇!


2


赛道好!

清洗设备将率先实现国产替代


在半导体设备中,光刻机一直是国人心中的一根刺。


全球最顶尖的光刻机厂商荷兰ASML垄断了全球80%以上的高端光刻机市场。目前,一台先进的光刻机价值可达10亿元。


但也不是有钱就能买的。因ASML核心技术来自美国,所以产品卖给谁不全由公司自己说了算。因众所周知的不可描述的原因,中国就被排除在销售名单之外。


从投资占比看,光刻机无疑是半导体设备价值最大的,可占设备投资的24%。其次占比较大的还有刻蚀设备、清洗设备,占比分别为10%和5%-6%。



而我们之所以盯上的是清洗设备,原因是:


① 相比光刻机,清洗设备价值量虽低于光刻机,但技术门槛也要低很多,更容易实现国产替代。


② 相比刻蚀设备,虽二者国产化程度类似,但清洗设备贯穿于半导体制造各环节,使用频次更多,市场空间更大。


因此,本文才着重于突出清洗设备的国产替代机会。


那么,半导体清洗设备到底是什么?有哪些用途?在半导体制造中起何作用?


我们知道,半导体作为精密器件,但在制造中不可避免会引入一些颗粒、有机物、金属和氧化物等污染物,这些沾污如不及时清理,可能造成后续制造工艺的失败,最终造成器件的电性失效等严重危害。



为了保障芯片的良率及性能,在晶圆制造过程中需要将上述各种污染物控制在工艺要求的范围之内,而清洗设备,就是半导体制造中专门用于清理晶圆沾污的关键设备


当前,清洗已经贯穿芯片制造的全流程。


包括硅片制造、光刻、刻蚀、沉积、封测等在内的重复性工序后均设置了清洗工序,清洗步骤数量约占所有芯片制造工序步骤的30%以上,是所有芯片制造工艺步骤中占比最大的工序



从清洗设备对晶圆制造环节成本影响来看,假如晶圆沾污有100个颗粒,清洗掉80颗,那良率就是80%。良率越高,晶圆成本支出越少,所取得的效益越高。


到28nm以下工艺节点,良率对成本的影响会越来越大。如果从80%的良率提升到85%,那一个点的提高就可能是每月几十至几百万美金的成本节约。


据盛美半导体估计,每月十万片的DRAM工厂,1%的良率提升可为客户每年提高利润3000-5000万美元。


由此来看,清洗设备对半导体制造生产线的良率和经济效益均起着至关重要的的影响。所以,清洗设备的性能越高,越容易受到下游厂商的青睐。


就目前看,国外在清洗设备领域起步更早,产品性能相对更高,当前全球清洗设备市场主要被日系企业所占据,迪恩士(DNS)市占率约50%、东京电子(Tokyo Electron)约30%。


其他企业如美国Lam Research、韩国SEMES和KCTECH等也占据了较高的市场份额,其中韩国SEMES和KCTECH主要供给韩国市场。


而我国作为清洗设备最大的下游需求市场,目前国内清洗设备的国产化率只有不到20%。这就意味着其设备需求将不得不依赖于日本、美国企业。


我们知道,中日因历史原因存在某些争端,美对我断供,印企业抵制取消我订单...


这些事件给我们敲响警钟,从供应链安全角度考虑,国内清洗设备需要降低对日企等外资的依赖度。


我们注意到,大基金二期已经开展实质性投资,其表态将对在刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持,推动龙头企业做大最强,形成系列化、成套化装备产品。


整体来看,随着半导体大厂产线的开出与产能的增加,清洗设备作为最重要的设备之一,市场规模将进一步扩大。


清洗设备相对更容易实现国产替代,当前产业链国产化要求较为迫切,相信在大基金的加码扶持下,我国清洗设备将迎来技术突破和国产化加快的机遇期。


3


先进制程带来增长机遇

本土龙头已现


根据上文的分析,我们可归纳,未来清洗设备的增长空间将来自于三方面:


① 下游晶圆厂陆续建成招标,清洗设备等设备需求都将大大提升。


② 芯片制造工艺不断升级,制造流程增多,清洗频率将有所增加,清洗设备的需求量将不断提升。


③ 芯片工艺的进步及芯片结构的复杂化,推动清洗设备价值的持续提升。


据统计,在晶圆制造过程中,清洗设备的清洗流程可重复超过200次。从55nm、40nm、28nm至14nm、7nm及以下,随着节点越来越小,20nm以下超过三分之一的工艺步骤是清洗步骤。基本上每两个步骤就要进行一次清洗。



立鼎产业研究网估算,16nm技术节点工艺步骤约为1000步,7nm技术将超过1500步。清洗步数越来越多,时间越来越长,对设备本身的性能要求也会越来越高。


目前,清洗设备主要分为槽式设备和单片式设备两种。二者各有优缺点。


槽式清洗是将25片或50片晶圆放入清洗槽中集中清洗。优点是,清洗效率高、成本低。缺点是,浓度较难控制,可能产生交叉污染等。


单片式清洗是将每一片晶圆送至各个腔体进行单独喷淋式清洗。优点是容易控制清洗质量,也可提高单片晶圆不同位置的清洗均匀度,但清洗效率相对要低,且成本偏高。


从应用领域看,槽式清洗设备主要用在炉管前的清洗、去胶和薄膜沉积前的清洗、钛刻蚀前清洗和氧化层/氮化硅刻蚀的清洗。


但当工艺节点缩小到45nm以下时,单片式设备清洗效率较高,为了提高清洗性能,晶圆厂已开始逐步切换至单片清洗设备。


就是说,在芯片先进工艺中,单片清洗已逐步取代槽式清洗成为主流


然而,无论是单片式设备还是槽式清洗设备,都被国外巨头所垄断,两大国际巨头迪恩士(DNS)和东京电子(Tokyo Electron)合计占到全球市场份额的80%。


国内现在从事半导体清洗设备的企业较少,主要是盛美半导体、北方华创、至纯科技、芯源微等几家企业。


其中,盛美半导体为国内半导体清洗设备龙头企业,公司通过长时间的研发和技术积累,成功打破国外的技术垄断,于2011年首次取得韩国知名存储器厂商海力士的正式订单。


2015年,国内首台具有自主知识产权的高端12英寸半导体设备——12英寸45纳米半导体单片晶圆清洗设备启运海力士,这打破了国产设备在海外销售的零记录。


目前,公司主要产品单片式清洗设备已打入晶圆制造领域的中芯国际、海力士、华虹集团、合肥长鑫等;封装领域的长电科技、通富微电等;硅片制造领域的上海新昇、金瑞泓等先进客户供应商体系。


据上交所披露,盛美半导体已完成科创板IPO辅导,公司拟募集资金18亿元用于半导体设备的研发,有望助力公司进一步巩固市场地位,增强盈利能力!


北方华创为综合实力强劲的半导体设备供应商。在半导体清洗设备方面,公司收购美国半导体设备生产商Akrion Systems LLC之后,主要产品为单片及槽式清洗设备,可适用于技术节点为65nm、28nm工艺的芯片制造。


目前公司产品已广泛应用于集成电路、半导体照明、先进封装、微机电系统、电力电子、化合物和功率器件等领域。


至纯科技是国内高纯工艺系统龙头,于2015年进军半导体清洗设备领域,主要研发方向为14nm单晶圆和槽式清洁设备。


公司已经具备生产8-12寸高阶单晶圆湿法清洗设备和槽式湿法清洗设备的相关技术,去年5月,公司第一台清洗设备顺利交付,目前产品能够覆盖包括晶圆制造、先进封装、太阳能在内多个下游行业的市场需求。


2019年,公司获得中芯国际、德州仪器、燕东、华润的湿法设备重复订单,新增华虹集团ICRD、台湾力晶等企业订单,并与长江存储、合肥长鑫等国内最主流存储器厂商建立了密切合作关系。


就这三家企业比较来看,它们体量相对较大,核心产品存在差异。


盛美半导体主要为单片式清洗设备,产品线最为丰富,具有显著技术优势,在单片式领域市占率居第一位。


北方华创和至纯科技主要以槽式清洗设备为主,北方华创自有单片清洗设备相对低端,至纯科技的单片式清洗设备正处于客户验证阶段。


所以,三家公司现在正面竞争较少。


另外,芯源微生产的前道清洗机Spin Scrubber设备目前已经达到国际先进水平,在中芯国际、上海华力等多个客户处通过工艺验证,且获得了国内多家晶圆厂商的重复订单。来源——中富聚焦


已经有0人打赏共0水晶币
赞(44) | 评论 (14)
分享到:
06月30日 09:11 来自网站 举报