半导体前道设备：前沿科技驱动未来制造，探索高效前道工艺解决方案 头豹词条报告系列

Leadleo.com 半导体前道设备：前沿科技驱动未来制造，探索高效前道工艺解决方案头豹词条报告系列 李 李震鹏·头豹分析师 2024-09-13未经平台授权，禁止转载版权有问题？点此投诉 制造业/专用设备制造业/电子和电工机械专用设备制造/半导体器件专用设备制造 信息科技/半导体 行业： 行业定义 半导体前道设备是指在半导体制造过程中用于执行前… AI访谈 行业分类 按照半导体工艺流程，半导体前道设备可以分为如下… AI访谈 行业特征 半导体前道设备行业特征包括： AI访谈 发展历程 半导体前道设备行业目前已达到4个阶段 AI访谈 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 AI访谈 行业规模 半导体前道设备行业规模暂无评级报告 AI访谈SIZE数据 政策梳理 半导体前道设备行业相关政策6篇 AI访谈 竞争格局 AI访谈数据图表 摘要半导体前道设备市场持续增长，受智能设备、新兴技术需求及工艺突破驱动。行业高度集中，国际巨头主导，但中国企业正加速崛起。政策支持与资本投入推动国产化进程，市场规模不断扩大。未来，AI芯片、自动驾驶技术及政府投资将进一步刺激市场需求，预计市场将持续增长。 行业定义[1] 半导体前道设备是指在半导体制造过程中用于执行前端工序步骤的专用机器与装置，前道工序包括从硅晶圆的生产到其表面处理、图案转移及刻蚀等多个环节，是半导体生产中的关键阶段。半导体前道设备包括晶圆制造设备、光刻机、刻蚀设备、沉积设备和离子注入设备。晶圆制造设备负责将硅单晶棒切割成薄片并抛光，光刻机将电路图案转移到晶圆表面，刻蚀设备刻蚀出图案，沉积设备在晶圆上沉积薄膜层，而离子注入设备则注入掺杂 剂以调节材料的电导性。半导体前道设备的精度和性能直接影响芯片的质量和生产效率。 [1]1：https://www.stats.… 2：https://www.semi.… 3：国家统计局2017年国民… 行业分类[2] 按照半导体工艺流程，半导体前道设备可以分为如下类别： 半导体前道设备行业基于工艺的分类 薄膜沉积设备 薄膜沉积主要分为化学沉积设备（CVD）、物理沉积设备（PVD）以及原子层沉积设备（ALD），以各类方式将原子、离子、活性反应基团等在衬底表面进行吸附，并在适当的位置发生化学反应或聚结，渐渐形成几纳米至几微米不等厚度的金属、介质、或半导体材料薄膜。 光刻机 光刻机主要负责将微小的电路图形从光罩（掩模版）投影到涂有光刻胶的晶圆上，通过特定波长的光源使得图形能够被精确显现和刻蚀，是光刻工艺的核心设备，目前全球先进工艺为以Low-NAEUV作为光源的第五代光刻机，制成可达到3-7nm。 刻蚀设备 刻蚀工艺在半导体器件制造中通过物理或化学方法选择性地去除晶圆表面不需要的材料，以实现掩模图形的正确复制。刻蚀方法分为湿法刻蚀以及干法刻蚀其中干法刻蚀又分为电容耦合等离子体（CCP）以及电感耦合等离子体（ICP）。 涂胶显影设备 涂胶显影设备是半导体制造过程中用于在晶圆表面均匀涂布光刻胶并在曝光后进行显影处理的关键设备。这些设备通过旋涂、喷涂或浸涂技术，将光刻胶均匀地涂布在晶圆表面，并在显影步骤中去除不需要的光刻胶，以显现出所需的图形，包括涂胶机、喷胶机和显影机。随着集成电路制造工艺自动化程度及客户对产能要求的不断提升，在200mm（8英寸）及以上的大型生产线 上，此类设备一般都与光刻设备联机作业，组成配套的圆片处理与光刻生产线，与光刻机配合完成精细的光刻工艺流程。 半导体前道设备分类 清洗设备 清洗是贯穿半导体产业链的重要工艺环节，用于去除半导体硅片制造、晶圆制造和封装测试每个步骤中可能存在的杂质，避免杂质影响芯片良率和芯片产品性能。随着芯片制造工艺先进程度的持续提升，对晶圆表面污染物的控制要求不断提高，每一步光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后，都需要一步清洗工序，根据清洗介质的不同，目前半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线。 抛光设备 （CMP） CMP设备系依托CMP技术的化学-机械动态耦合作用原理，通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合作用，实现晶圆表面多余材料的高效去除与全局纳米级平坦化——全局平整落差5nm以内的超高平整度;其是一种集摩擦 学、表/界面力学、分子动力学、精密制造、化学/化 工、智能控制等多领域最先进技术于一体的设备，是集成电路制造设备中较为复杂和研制难度较大的专用设备之一。 离子注入设备 离子注入是通过加速带电离子并将其注入到固体靶材中，以改变其物理、化学或电气特性的工艺。根据离子能力的不同，离子注入设备可以分为低能大束流离子注入机、中束流离子注入机、高能离子注入机，此外，按照束流大小，还可以将离子注入设备划分为小束、中束、强流和超强流离子注入机。 热处理设备 热处理设备的主要应用包括氧化、扩散、退火以及合金等工艺，其目的是通过氧化、扩散、退火等工艺来改变硅片的电学特性和结构，按照设备形态可分为立式炉、卧式炉和快速热处理炉。 去胶设备 在刻蚀/离子注入等图形化工艺完成后，晶圆表面剩余光刻胶已完成图形转移和保护层的功能。此时为避免影响后续集成电路芯片制造工艺效果，需要通过去胶工艺进行完全清除。去胶工艺可分为湿法和干法两类，湿法去胶工艺使用溶剂对光刻胶等进行溶解;干法去胶工艺 可视为等离子刻蚀技术的延伸，主要通过等离子体和薄膜材料的化学反应完成，是目前的主流工艺。 [2]1：https://www.amec… 2：https://semicondu… 3：https://www.asml.… 4：http://www.kingst… 5：https://www.appli… 6：http://www.ime.ca… 7：https://www.unibri… 8：拓荆科技；ASML；SA… 行业特征[3] 半导体前道设备行业特征包括： 1.行业集中度高，国际巨头占据主要市场份额。 2.国产化进程加速，政策和资本助力国产设备发展。 3.下游需求推动设备技术创新与升级。 1行业集中度高，少数国际巨头占据主要市场份额，但中国企业正在崛起 半导体前道设备行业由少数国际企业主导，尤其是在光刻、刻蚀和薄膜沉积设备领域。例如，阿斯麦 （ASML）凭借其EUV光刻机在全球市场中占据垄断地位，2023年售出的53台EUV光刻机全部由ASML提供，占据市场100%的份额。类似地，东京电子（TEL）和应用材料（AMAT）分别在刻蚀和薄膜沉积设备市场中处于领导地位。这种高度集中化的市场结构使得新进入者面临极高的技术和资本壁垒，短期内难以突破现有格局。然而，随着中国政策支持和资本投入的不断加大，中国企业正在逐步缩小差距，并加速在全球市场中的布局，推动了国产化进程。 2政策支持与资本助推，国产化进程加速发展 在中国政府的强力支持下，中国半导体前道设备行业的国产化进程显著提速。自2020年以来，中国成为全 球最大的半导体前道设备市场，政策引导和大规模资本投入为国产设备的崛起提供了坚实基础。中国企业 如中微公司在等离子体刻蚀设备领域取得突破，已成功应用于7nm及更先进的工艺产线；北方华创则在PVD、CVD等设备领域实现技术升级，占据一定市场份额。 3下游需求驱动，设备技术创新与升级持续推进 启动期1980~2000 1.1980年代初，中国政府意识到半导体产业的重要性，开始实施“863计划”，将集成电路列为重点 发展领域，为半导体前道设备技术的引进和自主研发奠定了基础。 随着下游应用市场（如智能手机、消费电子和新能源汽车）对高性能芯片需求的增加，半导体前道设备行业的技术创新和升级成为必然趋势。以智能手机市场为例，自2012年以来，中国已经成为全球最大的智能手机市场，2023年出货量达到2.71亿台。为了满足市场对高性能芯片的需求，半导体制造商不断提升前道设备的精度和工艺水平，并且随着下游市场对更复杂工艺和更高集成度的需求日益增加，设备制造商在技术迭代和创新方面的投入不断加大，促使设备在精度、效率和稳定性上持续进步，推动了整体行业的升级与发展。 [3]1：http://www.kcsemi… 2：http://www.e-gov.… 3：ASML；深圳宽诚集成电… 发展历程[4] 中国半导体前道设备行业的发展经历了从萌芽期、启动期、高速发展期到成熟期的过程。起初，中国的半导体技术主要依赖进口设备，技术水平相对较低。随着1980年代“863计划”的实施和1990年代中芯国际的成 立，行业开始逐步形成自主研发和生产能力，进入启动阶段。进入21世纪后，伴随全球市场需求的快速增长，国产设备制造企业如中微公司、北方华创等逐渐缩小了与国际领先企业的技术差距，推动行业进入高速发展期。到2018年，中微公司开发的等离子体刻蚀机进入台积电7nm工艺产线，标志着中国半导体前道设备行业达到新的技术高度。2020年，中国成为全球最大的半导体前道设备市场，依托中国政策的持续支持和大规模投资，中国设备在全球市场上取得了显著进展。未来，中国半导体前道设备行业预计将继续通过技术创新和持续投资，增强 萌芽期1950~1980 1.中国的半导体产业始于20世纪50年代末，当时受益于苏联的技术援助，中国成功研制出第一只晶体 管。2.1965年，中国制造出第一块集成电路，标志着半导体制造技术在中国的起步。 1.此时，中国的半导体前道设备领域尚处于萌芽阶段，设备种类和技术相对简单，主要依赖于进口或基础加工设备。 2.即使此时行业的技术基础较为薄弱，但为后续发展奠定了初步的技术基础和产业布局。 其在国际市场中的竞争力。 2.1990年，中国成功研制出第一台国产光刻机，标志着中国半导体前道设备产业进入启动阶段。 3.1990年代，随着浦东新区的开放和中芯国际的成立，中国逐渐在全球半导体行业中崭露头角。 1.设备制造技术开始向更高精度和自动化方向发展，中国半导体产业逐步积累了技术能力和市场经验。 2.这一阶段标志着中国开始有能力自主生产部分半导体前道设备，奠定了未来高速发展的基础。 高速发展期2000~2010 1.进入21世纪后，中国半导体前道设备行业进入高速发展期。2000年，中芯国际在上海成立，迅速 成为中国大陆最大的晶圆代工厂，为中国设备制造产业提供了巨大的市场需求。2.2006年，中国“国家集成电路产业投资基金”（大基金）设立，集中力量支持半导体前道设备和材料领域的发展。 3.随着全球半导体制程向90nm、65nm迈进，中国设备制造企业如北方华创、中微公司等开始在市场上占据一席之地。 1.中国半导体前道设备制造业逐步缩小了与国际巨头的技术差距，行业发展进入快车道，技术水平和市场占有率稳步提升。 2.这一时期的显著特征是中国设备企业在全球市场中的崭露头角，并开始获得国际市场的认可。 成熟期2010~2024 1.2018年，中微公司推出的国产等离子体刻蚀机成功进入台积电7nm工艺产线，标志着中国半导体 前道设备在全球市场上的技术突破。2.2020年，中国成为全球最大的半导体前道设备市场，总销售额首次超过美国和日本。同年，中国启动“大基金”二期，进一步加大对设备和材料领域的投资，推动了国产设备在5nm及以下制程中的应用。3.2022年，中国大陆的半导体前道设备市场规模达到历史新高，国产设备在刻蚀、沉积等关键领域取得了显著进展。 1.中国半导体前道设备行业在全球市场中占据了重要地位，技术水平达到国际领先，中国设备逐步在先进制程中获得应用。 2.这一阶段的特征是中国半导体前道设备企业在全球竞争中占据了主导地位，并开始引领全球设备市 场的发展方向。 [4]1：https://picture.icz… 2：http://www.ime.ca… 3：中国科学院微电子研究… [1 产业链分析 半导体前道设备行业产业链上游为生产硅片所需原材料及组装半导体前道设备所需精密零器件，产业链中游为半导体前道设备制造厂商，产业链下游为晶圆制造以