面对美国半导体设备的禁售封锁,国产半导体设备厂商也在奋力寻求突破和成长。在这过程中也涌现出了一批有潜力的本土半导体设备厂商,他们也将成为中国半导体设备国产化率提高的希望。 10月4日晚间,中芯国际(SMIC)在港交所发布公告称,经过多日与供货商进行询问和讨论后,中芯国际知悉,美国商务部工业与**局(BIS)已根据美国出口管制条例EAR744.21(b),向中芯国际的部分供货商发出信函,对于向中芯国际出口的部分美国设备、配件及原物料,会受到美国出口管制规定的进一步限制,须事前申请出口许可证后,才能向中芯国际继续供货。 随着贸易战的层层加码,美国正逐渐将魔爪伸向先进半导体制程代工企业。半导体设备是半导体制造的关键,SEMI报告指出2019年全球半导体制造设备销售总额为598亿美元。*新的数据显示,全球半导体设备TOP15的厂商中,日本企业占大头,共有8家日本企业排在前15之列,美国企业有4家,欧洲企业2家,还有一家在中国香港上市的新加坡企业。2019年,美国设备企业销售收入在全球半导体设备行业占49%,排在**位的应用材料,其产品横跨CVD、 PVD、刻蚀、CMP、RTP等除光刻机外的几乎所有半导体设备。此外,Lam Research、KLA居行业第四、第五位。也就是说,虽然入围TOP15的美企数量比日企少,但是销售收入却不低,占了半壁江山。这显示了整个世界对美国半导体设备企业的强依赖性,也成为美国制裁中国半导体产业的底气。 面对美国半导体设备的禁售封锁,国产半导体设备厂商也在奋力寻求突破和成长。在这过程中也涌现出了一批有潜力的本土半导体设备厂商,以寻求在各种半导体设备领域实现突破,他们也将成为中国半导体设备国产化率提高的希望。
1、单晶炉—晶盛机电 制作硅片,是芯片生产的**道环节,硅单晶炉是制作硅片的主要装置。半导体单晶炉以美国、德国、日本等国家为主,国际单晶炉厂商代表有美国的QUANTUM DESIGN、Kayex、德国的PVA TePla AG、Gero及日本的Ferrotec等,国内厂商代表有晶盛机电、南京晶能、京运通、华盛天龙、上海汉虹、理工晶科、中国电科二所、北方华创等。 国内半导体单晶炉设备起步于2008年推出的02专项“国产300mm硅材料成套加工设备示范线工程”,该项目面向90-65nm极大规模集成电路用硅单晶及抛光片制备技术需求,研究开发包括单晶炉在内的多种关键设备。该项目推出后,晶盛机电、金瑞泓、有研总院、西安理工大学等单位承担并先后完成验收,形成了我国硅片制造设备的技术基础。 目前国内大部分厂商所生产的为太阳能单晶炉,在半导体单晶炉方面,部分厂商在6-8英寸已实现国产替代,但12英寸与国际水平仍存在差距,据悉目前国内可生产12英寸半导体单晶炉的厂商仅有晶盛机电和南京晶能。 晶盛机电目前已完成了8英寸硬轴直拉硅单晶炉、6 英寸碳化硅单晶炉外延设备的开发。其中碳化硅单晶炉已经交付客户使用,外延设备、抛光设备完成技术验证,12英寸半导体单晶炉已经在国内知名客户中产业化应用。此外,公司增加了半导体抛光液、阀门、磁流体部件、16-32 英寸坩埚等新产品的研发和市场开拓力度,产业链配套优势逐步显现。 晶盛机电早年从光伏设备行业起步,逐步进入半导体设备领域,如今又从单一的硅单晶炉设备,向切片、抛光、外延设备等拓展,甚至研发出了第三代碳化硅半导体设备。以下为其主要半导体领域产品。 产品 型号 单晶炉 全自动晶体生长炉TDR135A-ZJS、区熔硅单晶炉FZ100A-ZJS、 截断机 全自动半导体单晶硅截断机ABS812-ZJS、金刚线半导体硅棒截断机、全自动晶体截断磨面复合加工一体机SCM150S-ZJS 滚磨机 全自动半导体单晶硅滚磨机AGR812-ZJS、全自动晶体滚磨一体机EDP150-ZJS、半导体单晶硅棒滚磨一体机RGM8C1000-ZJS 抛光机 全自动单片式8英寸半导体硅片抛光机6DZ-ZJS、半导体单晶硅抛光机 研磨机 双面研磨机32B-ZJS
2、热处理设备—北方华创 热处理设备包括卧式炉、立式炉和快速升温炉(RTP)等,主要是对硅片进行氧化、扩散、退火等工艺处理。 氧化是将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂的氛围中进行高温热处理,在硅片表面发生化学反应形成氧化膜的过程,是集成电路工艺中应用较广泛的基础工艺之一。氧化膜的用途广泛,可作为离子注入的阻挡层及注入穿透层(损伤缓冲层)、表面钝化、绝缘栅材料以及器件保护层、隔离层、器件结构的介质层等等。 扩散是在高温条件下,利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中,使其具有特定的浓度分布,达到改变材料的电学特性,形成半导体器件结构的目的。在硅集成电路工艺中,扩散工艺用于制作PN结或构成集成电路中的电阻、电容、互连布线、二极管和晶体管等器件。 退火也叫热退火,集成电路工艺中所有在氮气等不活泼气氛中进行热处理的过程都可称为退火,其作用主要是消除晶格缺陷和消除硅结构的晶格损伤。为了使金属(Al和Cu)和硅基行成良好的基础,以及稳定Cu配线的结晶结构并去除杂质,从而提高配线的可靠性,通常需要把硅片放置在惰性气体或氩气的环境中进行低温热处理,这个过程被称为合金。以上工艺广泛用于半导体集成电路、先进封装、电力电子、微机械、光伏电池制造,北方华创的立式炉、卧式炉设备达到国内半导体设备的优越水平,成为了主流厂商扩散氧化炉设备的优选。 北方华创不仅是热处理设备的龙头,还是光伏、锂电、半导体的硅刻蚀、薄膜沉积、清洗设备,甚至第三代碳化硅半导体设备的龙头之一。其产品覆盖半导体装备、真空装备、新能源锂电池装备和精密元器件。其中半导体装备产品如下, 产品 型号 等离子刻蚀设备 NMC508C硅刻蚀机 NMC508DTE硅深槽刻蚀机 NMC508M铝金属刻蚀机 NMC612C硅刻蚀机 NMC612D硅刻蚀机 NMC612G 刻蚀机 NMC612M氮化钛金属硬掩膜刻蚀机 HSE系列等离子刻蚀机 BMD P230等离子去胶机 ELEDE® 380G+/G380C刻蚀机 ELEDE® 380E PSS刻蚀机 DSE200系列等离子刻蚀机 GDE C200系列等离子刻蚀机 GSE C200系列等离子刻蚀机 物**相沉积设备 eVictor AX30 Al pad 物**相沉积系统 exiTin H630 TiN 金属硬掩膜物**相沉积系统 Promi 系列ALD 系统 Polaris G620系列通用溅射系统 Polaris T系列硅通孔物**相沉积系统 Polaris B系列 Bumping 物**相沉积系统 eVictor GX20系列通用溅射系统 iTops i233溅射系统 iTops A230 氮化铝溅射系统 化学气相沉积设备 HORIS L6371 多功能 LPCVD HORIS P8571A 管式PECVD设备 SES630A 硅APCVD系统 Esther 200单片硅外延系统 EPEE550 等离子化学气相沉积系统 EPEE i800 等离子体增强化学气相沉积系统 APS 系列 SiC晶体生长系统 THEORIS 302 / FLOURIS 201立式低压化学气相沉积系统 氧化扩散设备 THEORIS 302/FLOURIS 201 立式氧化炉 THEORIS 302/FLOURIS 201 立式退火炉 THEORIS 302/FLOURIS 201 立式低压化学气相沉积系统 THEORIS 302/FLOURIS 201 立式合金炉 HORIS L6371 多功能 LPCVD HORIS D8572A 卧式扩散/氧化系统 HORIS D8573AL 卧式低压扩散炉 SiC-650系列高温炉 清洗设备 Bcube系列WE1200A槽式黑硅制绒清洗机 Bcube系列WC1000A 槽式清洗机 Bcube系列WC3000A、WC2000A、WC1000A 全自动槽式清洗机 Bcube系列WE3000A、WE2000A、WE1000A全自动湿法腐蚀设备 Bcube系列WC2000M、WC1000M手动槽式清洗机 Bcube系列WE2000M、WE1000M 手动湿法腐蚀设备 Bpure系列 石英舟/管清洗机 Bpure系列 WE3000A、WE2000A全自动槽式清洗机 D-Ark系列 在线式多晶制绒清洗机 D-Ark系列 在线式湿法刻蚀设备 EGC 磨边后清洗机 Saqua系列 SC3000A单片清洗机 Saqua系列 SC3000A 堆叠式单片清洗机 紫外固化设备 UVC 紫外线固化炉 原子层沉积设备 Polaris PE系列PEALD 设备 Polaris A系列ALD 设备 Promi+ 系列手动ALD 设备
3、光刻设备—上海微电子 全球光刻机市场处于寡头垄断状态,2017年全球光刻胶销售额中,ASML(荷兰)占据全球76%的市场份额、尼康(日本)11%、佳能(日本)6%。而优异7nm制程的EUV极紫外光光刻机设备领域,完全被ASML垄断,目前世界上*先进的ASML EUV极紫外光光刻机单价达到一亿美元以上,且供不应求。 光刻是晶圆生产的核心环节,包括光刻机和涂胶显影机。我国的光刻机技术比较落后,*先进的上海微电子也只能量产90nm的沉浸式光刻机。据报道,上海微电子将在2021年完成首台28nm国产光刻机的交付。以下为其半导体领域主要产品 领域 产品 IC领域 600系列光刻机 500系列光刻机 晶圆缺陷自动检测设备 晶圆对准/键合设备 硅片边缘曝光设备 平板显示 200系列光刻机 激光封装设备 长短寸测量设备 STW260张网设备 金属掩模测量设备 LED/MEMS/功率器件 LED/MEMS/功率器件 300系列光刻机 激光退火设备
4、涂胶显影设备—芯源微 作为光刻机的输入即曝光前光刻胶涂覆和输出即曝光后图形的显影,涂胶显影机的性能不仅对细微曝光处的形成造成直接影响,而且其显影工艺的图形质量和误差控制对后续蚀刻、离子注入工艺中的图形转移结果也有着深刻的影响。目前国际上前道晶圆加工领域中涂胶显影设备主要被日本东京电子(TEL)所垄断。TEL在中国大陆的涂胶显影设备市场中,处于优良垄断地位。据统计,在中国大陆的涂胶显影设备市场中,TEL的市占率超过90%,国内厂商占比4%。 国内企业在涂胶显影机领域,芯源微是行业龙头,是我国唯壹能突破28nm技术的公司。其自2018年实现量产突破,前道 I-line 涂胶显影机在长江存储上线进行了工艺验证,前道 Barc(抗反射层)涂胶设备在上海华力通过了验证。近年公司也开始切入湿法清洗设备领域,跟盛美股份,至纯科技和北方华创等展开竞争。以下为其半导体领域产品, 产品 型号 涂胶显影设备 KS-FT200/300前道8/12寸涂胶显影机 KS-C30012寸集束型涂胶显影机 KS-S30012寸星型涂胶显影机 KS-S300-SP12寸喷雾式涂胶机 KS-S150星型全自动涂胶显影机 KS-M300半自动机台 清洗设备 KS-CF300/200-8SR全自动SCRUBBER清洗机 KS-S300-SR单片清洗机 去胶设备 KS-S300-ST单片湿法去胶机 KS-S150-4ST星型去胶机 刻蚀设备 KS-S300-E单片湿法刻蚀机
5、刻蚀设备—中微公司 刻蚀是硅片进行光刻之后*重要的流程,包括硅刻蚀、金属刻蚀和介质刻蚀设备等。2019年全球刻蚀机市场份额由三家国际厂商瓜分,来自美国硅谷的泛林半导体占53%,位于日本的东京电子东京电子占19%,同样是美国硅谷的应用材料占18%。尽管近年来刻蚀行业的后起之秀如雨后春笋,但这三家国际巨头仍共占全球九成以上的市场份额。 目前,我国的刻蚀设备是比较先进的,中微公司的**代电介质刻蚀设备已广泛应用于28到7nm后段制程以及10nm前段制程,北方华创的硅刻蚀机也在14nm工艺上取得了重大进展。中微公司是该领域的龙头,是国内半导体设备研发投入强度*大的公司之一,*新定增融资约100亿元,用于研发7nm 以下制程的 CCP 刻蚀设备、介质刻蚀设备、优异 MEMS 等离子体刻蚀设备、先进3nm技术的多晶硅刻蚀、3D NAND 多层台阶刻蚀、ALE 原子层刻蚀设备、CVD 设备等。以下为半导体产品, 产品 型号 刻蚀机 Primo D-RIE® Primo AD-RIE® Primo SSC AD-RIE™ Primo iDEA® Primo HD-RIE™ Primo TSV® Primo nanova® MOCVD Prismo D-BLUE® Prismo A7® Prismo HiT3™
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