「佰耀研究」半导体产业链之设备刻蚀设备

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半导体产业链之设备刻蚀设备
1、刻蚀是用化学、物理、化学物理结合的方法有选择的去除（光刻胶）开口下方的材料。被刻蚀的材料包括硅、介质材料、金属材料、光刻胶。刻蚀是与光刻相联系的图形化处理工艺。刻蚀就是利用光刻胶等材料作为掩蔽层，通过物理、化学方法将下层材料中没有被上层遮蔽层材料遮蔽的地方去掉，从而在下层材料上获得与掩膜板图形对应的图形。
2、根据 Gartner统计，2021年全球刻蚀设备、薄膜沉积和光刻设备分别占晶圆制造设备价值量约21.6%、19.2%和 18.5%，刻蚀设备价值量占比第一。随着集成电路制造工艺发展，线宽关键尺寸不断缩小，14nm及以下的逻辑器件微观结构加工多通过多重模板来实现，使得刻蚀环节的工艺次数大幅提升，28nm逻辑器件中刻蚀步骤约40次左右，到5nm刻蚀步骤超过160次；同时随着芯片结构的3D化发展，堆叠结构使刻蚀工艺难度进一步加大，3D NAND中刻蚀环节价值量占比达50%,远高于2D NAND。随着先进发展，刻蚀环节量价提升带来刻蚀环节价值量占比持续提升，据Gartner预计2024年全球刻蚀设备市场将从2020年的123亿美元提升至152亿美元。
3、刻蚀由海外龙头主导，国内公司保持快速增长。根据 Gartner 数据，全球刻蚀企业TOP3分别是 Lam Research、TEL、AMAT，全球市占率合计 91%。国内刻蚀业务TOP3企业分别为中微公司、北方华创、屹唐半导体。2021 年国内的刻蚀龙头企业中微公司、北方华创的刻蚀业务都取得较高收入增长，并在规模体量逐步接近全球前五大厂商。
4、国内刻蚀厂商加速导入。跟踪国内晶圆厂主要招投标数据，刻蚀设备需求工艺类别较多，绝大多数由海外龙头厂商供应，国内龙头公司北方华创、中微公司、屹唐半导体处于加速导入过程。以长江存储、华虹无锡、华力集成的招投标数据进行分析，这三家晶圆厂的刻蚀环节上，国内设备产线的国产化率（以机台数量计算）约为 20~30%。
5、国内刻蚀设备厂商中北方华创的第一台 8 英寸 ICP 刻蚀机于2005年在客户端上线，其12 英寸刻蚀机已在客户端实现国产替代，截止2020 年 12 月，北方华创 ICP刻蚀机交付突破 1000 腔，标志着国产刻蚀机得到客户广泛认可；中微公司 CCP刻蚀设备应用于国际一线客户的从 65nm 到5nm、64 层及 128 层 3D NAND晶圆产线及先进封装生产线，其ICP 刻蚀设备已经趋于成熟，其中 ICP 设备 Nanova 已经累计交付 100 台反应腔，在逻辑芯片、DRAM 和 Nand 厂商产线实现大规模量产；屹唐股份拥有干法刻蚀设备 paradigm E 系列，采用屏蔽电感耦合等离子 (ICP) 源与蚀刻偏臵控制相结合，设备采取双晶圆反应腔、双反应腔产品平台设计。