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年全球及中国半导体设备行业产业链投资价值分析及市场规模增长率研究预测
(1)半导体行业概览:
①半导体产业链情况:半导体行业是电子信息产业的基础支撑,主要分为集成电路、分立器件、传感器和光电子器件等四大类,广泛应用于5G通信、计算机、云计算、大数据、物联网等下游终端应用市场,是现代经济社会中的战略性、基础性和先导性产业。
半导体产业链主要包括半导体材料、半导体设备以及半导体设计、制造、封测环节,具体情况如下图所示:
②半导体行业发展概况:
A、全球半导体行业市场规模巨大:自半导体核心元器件晶体管诞生以来,半导体行业遵循着摩尔定律快速发展。年到年,全球半导体市场规模从3,亿美元迅速提升至4,亿美元,年均复合增长率达到8.93%。年,受国际贸易环境恶化导致市场信心不足等因素影响,全球半导体市场出现下跌。年,受益于疫情催生远程办公设备销量提振以及全球汽车产业复苏所推动的需求强劲反弹,全球半导体行业克服新冠疫情影响,发展态势良好。
B、全球半导体制造产能逐步向中国大陆转移:全球半导体产业的发展经历了由美国向日本、韩国和中国台湾地区以及中国大陆的几轮产业转移。
全球半导体产业区域转移发展历程
凭借着巨大的市场容量和消费群体,在半导体制造方面,中国大陆近年来已超过美国、欧洲、日本,成为全球最大的半导体销售国。中国大陆半导体市场发展势头良好,吸引了台积电、三星、英特尔、SK海力士等在中国大陆建厂。
根据中金企信统计数据,-年间全球投产的半导体晶圆厂为62座,其中有26座设于中国大陆,占全球总数的42%。
C、中国半导体行业稳步发展:中国大陆正处于新一代智能手机、物联网、人工智能、5G通信等行业快速崛起的进程中,已成为全球最重要的半导体应用和消费市场之一。集成电路为半导体工业的核心,经过多年的改革开放,中国集成电路市场获得了长足的发展,我国对集成电路的需求也在不断提升。据中国半导体行业协会统计,年中国集成电路产业销售额为8,亿元人民币,较年增长17%,在年受疫情影响的情况下,中国集成电路产业销售额仍稳步提升。
(2)半导体设备行业:
①半导体设备发展基本情况及特点:半导体设备主要包括前道工艺设备和后道工艺设备,前道工艺设备为晶圆制造设备,后道工艺设备包括封装设备和测试设备,其他类型设备主要包括硅片生长设备等。其中晶圆前道工艺设备整体占比超过80%,是半导体设备行业最核心的组成部分。
前道工艺主要包括七大步骤分别为热处理(氧化/扩散/退火)、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、清洗与抛光、金属化。薄膜沉积工艺系在晶圆上沉积一层待处理的薄膜,匀胶工艺系把光刻胶涂抹在薄膜上,光刻和显影工艺系把光罩上的图形转移到光刻胶,刻蚀工艺系把光刻胶上图形转移到薄膜,去除光刻胶后,即完成图形从光罩到晶圆的转移。制造芯片的过程需要数十层光罩,集成电路制造主要是通过薄膜沉积、光刻和刻蚀三大工艺循环,把所有光罩的图形逐层转移到晶圆上。因此,半导体制造过程可以理解为循环进行“加减法”。
薄膜沉积作为“加法工艺”,与光刻和“减法工艺”刻蚀,共同构成了半导体制造过程中不可或缺的生产工艺。
半导体前道工艺及相关设备分析
从晶圆厂的投资构成来看,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。其中,薄膜沉积设备投资额占晶圆厂投资总额的16%,占晶圆制造设备投资总额的21%。
晶圆厂投资构成分析
数据统计:中金企信国际咨询
②全球半导体设备行业发展情况:年以来,随着全球半导体行业整体景气度的提升,半导体设备市场也呈增长趋势。根据中金企信统计数据,全球半导体设备销售额从年的约亿美元增长至年的亿美元,年均复合增长率约为12.20%。由于半导体专用设备行业对制造工艺和标准要求严格,行业进入的技术壁垒、市场壁垒和客户认知壁垒较高,全球半导体设备市场集中度较高。目前全球前十大半导体设备制造商主要集中在美国、日本和荷兰。根据中金企信统计数据,年全球半导体设备前十名厂商合计实现销售收入亿美元,市占率为76.63%。中国半导体设备厂商因发展起步较晚,目前尚未进入全球行业前列。全球半导体设备龙头厂商情况如下:
数据统计:中金企信国际咨询
③中国半导体设备行业发展概况:
A、中国大陆成为全球第一大半导体设备需求市场:从需求端分析,根据中金企信统计数据,-年半导体设备在大陆销售额的年复合增长率达到27.59%,年在全球半导体市场大幅下跌的态势下依然逆势增长,在中国大陆的销售额达到.2亿美元,发展势头良好。根据中金企信统计数:我国投产、在建和规划的38条八英寸晶圆制造线中,已经量产的有19条,宣布投产的有5条,在建项目有10条,规划中的项目有4条。其中宣布投产的月产能总计22.5万片,在建项目规划月产能总计37.2万片。受益于中国大陆地区晶圆厂建设加速推进,中国大陆半导体设备市场需求快速增长。
年、年,中国大陆市场约占全球半导体设备市场比例分别为22.51%、26.30%。中国大陆已成为全球第一大半导体设备需求市场,具体情况如下:
数据统计:中金企信国际咨询
B、顶尖设备仍依赖进口:年中国大陆已经成为最大的半导体设备市场,但全球前十五名设备商中尚没有中国企业。中国半导体设备明显落后于美国、荷兰、日本等国。据中国电子专用设备工业协会数据统计,年国产半导体设备销售额约为亿元,自给率约为17.5%,其中集成电路设备自给率仅有5%左右,技术含量最高的集成电路前道设备则自给率更低,与不断增长的需求市场形成了较大的缺口,国产化率增长空间巨大。中国半导体设备大量依赖进口不仅严重影响我国半导体的产业发展,也对我国电子信息安全造成重大隐患,中国半导体设备国产替代、自主可控需求迫切。
C、半导体设备发展趋势向好:集成电路尺寸及线宽的缩小、产品结构的立体化及生产工艺的复杂化等因素都对半导体设备行业提出了更高的要求和更多的需求。尺寸缩减趋势重点推动光刻设备的进步,3D结构化趋势重点推动刻蚀、薄膜设备的进步。两因素共同推动了集成电路整体结构的复杂化,进而推动化学机械研磨、清洗、离子注入、检测等其他设备的进步,并为半导体核心装备的发展提供了广阔的市场空间。
除此之外,功率器件、光电子等领域市场的发展和市场需求的提升,也将不断刺激半导体设备市场需求。受多个下游市场需求增长的共同驱动,半导体设备市场预计将持续保持增长势头,市场前景良好。预测原始设备制造商全球半导体制造设备销售额相比年的亿美元,年增长34%至亿美元,年将创下超过1,亿美元的新高。
(3)半导体薄膜沉积设备的发展情况:
①半导体薄膜沉积设备行业发展情况:
A、薄膜沉积设备市场规模持续增长:根据中金企信统计数据,全球半导体薄膜沉积设备市场规模从年的亿美元扩大至年的亿美元,年复合增长率为11.2%。预计至年市场规模可达亿美元。
-年全球半导体薄膜沉积设备市场规模分析
数据统计:中金企信国际咨询
B、薄膜沉积设备国产化率低:我国半导体设备经过最近几年快速发展,在部分领域已有一定的进步,但整体国产设备特别在核心设备化上的国产化率仍然较低,具体如下:
半导体薄膜沉积设备行业基本由AMAT、ASM、Lam、TEL等国际巨头垄断。近年来随着国家对半导体产业的持续投入及部分民营企业的兴起,我国半导体制造体系和产业生态得以建立和完善。半导体薄膜沉积设备的国产化率虽然由年的5%提升至年的8%,但总体占比尤其是中高端产品占比较低。
C、各类薄膜沉积设备发展态势:从半导体薄膜沉积设备的细分市场上来看,CVD设备占比56%,PVD设备市占率23%,其次是ALD及其他镀膜设备。
半导体薄膜沉积设备分析
数据统计:中金企信国际咨询
在半导体制程进入28nm后,由于器件结构不断缩小且更为3D立体化,生产过程中需要实现厚度更薄的膜层,以及在更为立体的器件表面均匀镀膜。在此背景下,ALD技术凭借优异的三维共形性、大面积成膜的均匀性和精确的膜厚控制等特点,技术优势愈加明显,在半导体薄膜沉积环节的市场占有率也将持续提高。
②ALD技术在半导体薄膜沉积设备中的典型应用情况:ALD技术在高k材料、金属栅、电容电极、金属互联、TSV、浅层沟道隔等工艺中均存在大量应用,广泛应用于逻辑芯片、存储芯片、第三代化合物半导体等领域。
A、ALD典型应用——高介电常数金属栅极(HKMG)工艺:晶体管是构成逻辑电路、微处理器及记忆元件的基本单元,漏电一直是影响其良率、性能和功耗的重要影响因素。在半导体晶圆制程进入65nm及之前,集成电路主要通过沉积SiO2薄膜形成栅极介电质减少漏电;随着集成电路尺寸不断缩小,特别是制程28nm之后,传统的SiO2栅介质层物理厚度缩小至1纳米以下,达到了其物理极限,产生明显的量子隧穿效应和多晶硅耗尽效应,导致漏电流急剧增加,器件性能急剧恶化。
通过引入高介电常数金属栅极(HKMG)工艺,可以解决上述问题,即采用高k材料替代传统的二氧化硅栅极氧化层作为栅极介质层,TiN替代传统的多晶硅栅极作为金属栅极,高k栅氧化层与金属栅极的组合使用,不仅能够大幅减小栅极漏电流,同时因高k栅氧化层的等效氧化物厚度较薄,还能有效减低栅极电容。
传统多晶硅栅极/SiO2介质层与HKMG结构对比分析
ALD技术凭借其精确的膜厚控制、均匀性和致密性的特点,自从英特尔在45nm技术节点将应用于栅介质薄膜制造工艺后,就被广泛应用于栅极介质层、金属栅极制备。
B、ALD典型应用——电容和电极材料:集成电路2D存储器件的线宽已接近物理极限,NAND闪存已进入3D时代。目前64层3DNAND闪存已进入量产阶段,层闪存也陆续有厂商开始推出,行业预期未来将叠加至层,技术工艺还会持续推进。3DNAND制造工艺中,增加集成度的主要方法不仅是缩小单层上线宽,而且需要增加堆叠的层数,使得一些器件结构的深宽比增加至40:1,甚至是80:1的极深孔或极深的沟槽,对薄膜沉积设备等生产设备提出了更高的要求。
存储芯片结构演变(以NAND为例)分析
ALD技术最早应用于DRAM存储器件的超高深宽比的电容电极制作工艺。随着3DNAND和DRAM相关技术的不断发展,等效氧化物厚度进一步下降,3DNAND和DRAM电容呈现高深宽比结构,在这种情况下,高k电容材料和电容电极的沉积只有具备优异填隙性和共形性的ALD技术才可以满足。除此之外,新型存储器也在快速发展,与闪存和DRAM相比,新型存储器一般具有更高的写入速度和更长的读写寿命。以铁电存储器(FeRAM)为例,其由电容和场效应管构成,其中电容为在两个电极板中间沉淀的一层晶态的铁电晶体薄膜,该薄膜对于厚度、质量均有非常高的要求,ALD技术可以较好地满足技术指标。
C、ALD典型应用——金属互联阻挡层:金属互联即在集成电路片上沉积金属薄膜,并通过光刻技术形成布线,把互相隔离的元件按一定要求互连成所需电路的工艺。
铜互连为金属互联的一种,而在铜互连中采用ALD的主要驱动力在于随着制程进步、TSV等先进封装工艺的发展,元件集成度提高、几何构架收缩,导致深宽比的增加,ALD技术能够沉积尽可能薄的阻挡层,阻止铜和周围绝缘体之间的相互扩散,且作为粘附层促进互连铜的生长,给铜沉积留出最大的空间。
③半导体薄膜沉积设备发展趋势:
A、半导体行业景气度带动设备需求增长:随着半导体行业整体景气度的提升,全球半导体设备市场呈现快速增长态势,拉动市场对薄膜沉积设备需求的增加。薄膜沉积设备行业一方面长期受益于全球半导体需求增加与产线产能的扩充,另一方面受益于技术演进带来的增长机遇,包括制程进步、多重曝光与3DNAND存储技术,全球半导体薄膜沉积设备市场规模将因此高速增长。预计全球半导体薄膜沉积设备市场规模在年将从年的亿美元扩大至亿美元,保持年复合13.3%的增长速度。
B、进口替代空间巨大:近年来,在国家政策的拉动和支持下,我国半导体产业快速发展,整体实力显著提升,设计、制造能力与国际先进水平不断缩小,但半导体先进设备制造仍然相对薄弱。《中国制造》对于半导体设备国产化提出明确要求:在年之前,90-32nm工艺设备国产化率达到50%,实现90nm光刻机国产化,封测关键设备国产化率达到50%。在年之前,20-14nm工艺设备国产化率达到30%,实现浸没式光刻机国产化。为推动我国半导体产业的发展,国家先后设立国家重大专项和国家集成电路基金,国家集成电路基金首期募资1,亿元,二期募资超过2,亿元。
伴随着国家鼓励类产业政策和产业投资基金不断的落实与实施,本土半导体及其设备制造业迎来了前所未有的发展契机,而薄膜沉积设备作为半导体制造的核心设备,将会迎来巨大的进口替代市场空间。
C、薄膜要求提高衍生设备需求:在晶圆制造过程中,薄膜发挥着形成导电层或绝缘层、阻挡污染物和杂质渗透、提高吸光率、阻挡刻蚀等重要作用。由于芯片的线宽越来越窄、结构越来越复杂,薄膜性能参数精细化要求也随之提高,如先进制程的前段工艺对薄膜均匀性、颗粒数量控制、金属污染控制的要求逐步提高,台阶覆盖能力强、薄膜厚度控制精准的ALD设备因此被引入产线。
D、先进制程增加导致设备市场攀升:随着集成电路制造不断向更先进工艺发展,单位面积集成的电路规模不断扩大,芯片内部立体结构日趋复杂,所需要的薄膜层数越来越多,对绝缘介质薄膜、导电金属薄膜的材料种类和性能参数不断提出新的要求。在90nmCMOS工艺大约需要40道薄膜沉积工序。在3nmFinFET工艺产线,则超过道薄膜沉积工序,涉及的薄膜材料由6种增加到近20种,对于薄膜颗粒的要求也由微米级提高到纳米级。只有薄膜沉积设备的不断创新和进步才能支撑集成电路制造工艺向更小制程发展。
目前,半导体行业的薄膜沉积设备中,PVD设备与CVD设备均已初步实现国产化,而ALD设备作为先进制程所必须的工艺设备,在大规模量产方面国内厂商尚未形成突破。当技术节点向14纳米甚至更小的方向升级时,与PVD设备和CVD设备相比,ALD设备的必要性更加凸显。目前,基于供应链安全考虑,国内设备制造商正面临更多的机会。面对半导体设备向高精度化与高集成化方向发展的趋势,以及国产化进程加快的背景下,国产半导体ALD设备迎来前所未有的发展契机。
-年中国半导体设备行业市场调查及投资战略预测报告
第一章半导体设备行业发展综述
第一节半导体设备行业发展分析
一、半导体设备行业运行情况
二、半导体设备行业发展特点
第二节半导体设备行业市场环境及影响分析(PEST)
一、半导体设备行业政治法律环境(P)
二、行业经济环境分析(E)
三、行业社会环境分析(S)
四、行业技术环境分析(T)
第三节半导体设备行业-总体规划
第二章半导体设备行业全球发展分析
第一节全球半导体设备市场总体情况分析
一、全球半导体设备行业发展特点
二、全球半导体设备市场结构分析
三、全球半导体设备行业发展分析
四、全球半导体设备行业竞争格局
第二节全球主要国家(地区)市场分析
一、欧洲
1、欧洲半导体设备行业发展概况
2、欧洲半导体设备市场结构及产销情况
3、-年欧洲半导体设备行业发展前景预测
第三节北美
1、北美半导体设备行业发展概况
2、北美半导体设备市场结构及产销情况
3、-年北美半导体设备行业发展前景预测
第四节日本
1、日本半导体设备行业发展概况
2、日本半导体设备市场结构及产销情况
3、-年日本半导体设备行业发展前景预测
第五节韩国
1、韩国半导体设备行业发展概况
2、韩国半导体设备市场结构及产销情况
3、-年韩国半导体设备行业发展前景预测
第六节其他国家地区
第三章-半导体设备行业总体发展状况
第一节半导体设备行业特性分析
第二节半导体设备产业特征与行业重要性
第三节-半导体设备行业发展分析
一、-半导体设备行业发展态势分析
二、-半导体设备行业发展特点分析
三、-半导体设备行业发展趋势预测
第四节-半导体设备行业规模情况分析
一、行业单位规模情况分析
二、行业人员规模状况分析
三、行业资产规模状况分析
四、行业市场规模状况分析
第五节-半导体设备行业财务能力分析
一、行业盈利能力分析
二、行业偿债能力分析
三、行业营运能力分析
四、行业发展能力分析
第四章中国半导体设备市场规模分析
第一节-中国半导体设备市场规模分析
第二节-我国半导体设备区域结构分析
第三节-中国半导体设备区域市场规模
一、-东北地区市场规模分析
二、-华北地区市场规模分析
三、-华东地区市场规模分析
四、-华中地区市场规模分析
五、-华南地区市场规模分析
六、-西部地区市场规模分析
第五章我国半导体设备行业运行分析
第一节我国半导体设备行业发展状况分析
一、我国半导体设备行业发展阶段
二、我国半导体设备行业发展总体概况
三、我国半导体设备行业发展特点分析
四、我国半导体设备行业商业模式分析
第二节-年半导体设备行业发展现状
一、-年我国半导体设备行业市场规模
二、-年我国半导体设备行业发展分析
三、-年中国半导体设备企业发展分析
第三节-年半导体设备市场情况分析
一、-年中国半导体设备市场总体概况
二、-年中国半导体设备市场发展分析
第四节我国半导体设备市场价格走势分析
一、-年半导体设备价格走势分析
二、-期间半导体设备价格走势预测
第六章-期间我国半导体设备市场供需形势分析
第一节我国半导体设备市场供需分析
一、-年我国半导体设备行业供给情况
1、我国半导体设备行业供给分析
2、重点企业供给及占有份额
二、-年我国半导体设备行业需求情况
1、半导体设备行业需求市场
2、半导体设备行业客户结构
3、半导体设备行业需求的地区差异
三、-年我国半导体设备行业供需平衡分析
第二节半导体设备市场应用及需求预测
一、半导体设备市场总体需求分析
1、半导体设备市场需求特征
2、半导体设备应用市场需求总规模
二、-期间半导体设备行业领域需求量预测
三、重点行业半导体设备需求分析预测
第七章半导体设备行业竞争力优势分析
第一节半导体设备行业竞争力优势分析
一、行业地位分析
二、行业整体竞争力评价
三、行业竞争力评价结果分析
四、竞争优势评价及构建建议
第二节中国半导体设备行业竞争力分析
一、我国半导体设备行业竞争力剖析
二、我国半导体设备企业市场竞争的优势
第三节半导体设备行业SWOT分析
一、半导体设备行业优势分析
二、半导体设备行业劣势分析
三、半导体设备行业机会分析
四、半导体设备行业威胁分析
第八章-期间半导体设备行业市场竞争策略分析
第一节行业总体市场竞争状况分析
一、半导体设备行业竞争结构分析
二、半导体设备行业企业间竞争格局分析
1、不同地域企业竞争格局
2、不同规模企业竞争格局
3、不同所有制企业竞争格局
三、半导体设备行业集中度分析
1、市场集中度分析
2、企业集中度分析
3、区域集中度分析
4、各子行业集中度
5、集中度变化趋势
第二节中国半导体设备行业竞争格局综述
一、半导体设备行业竞争概况
1、中国半导体设备行业品牌竞争格局
2、半导体设备业未来竞争格局和特点
3、半导体设备市场进入及竞争对手分析
二、半导体设备行业主要企业竞争力分析
1、重点企业资产总计对比分析
2、重点企业从业人员对比分析
3、重点企业营业收入对比分析
4、重点企业利润总额对比分析
5、重点企业综合竞争力对比分析
第三节-年半导体设备行业竞争格局分析
一、-年国内外半导体设备竞争分析
二、-年我国半导体设备市场竞争分析
三、-年我国半导体设备市场集中度分析
四、-年国内主要半导体设备企业动向
五、-年国内半导体设备企业拟在建项目分析
第四节半导体设备企业竞争策略分析
第九章半导体设备行业重点企业发展分析
第一节企业一
第二节企业二
第三节企业三
第四节企业四
第五节企业五
第十章-期间半导体设备行业发展趋势及投资风险分析
第一节-半导体设备存在的问题
第二节-发展预测分析
一、-期间半导体设备发展方向分析
二、-期间半导体设备行业发展规模预测
三、-期间半导体设备行业发展趋势预测
第三节-期间半导体设备行业投资风险分析
一、竞争风险分析
二、市场风险分析
三、管理风险分析
四、投资风险分析
第十一章-期间半导体设备行业投资前景展望
第一节半导体设备行业-投资机会分析
一、半导体设备投资项目分析
二、可以投资的半导体设备模式
三、-半导体设备投资机会
第二节-期间半导体设备行业发展预测分析
一、-半导体设备发展分析
二、-半导体设备行业技术开发方向
三、总体行业-整体规划及预测
第三节未来市场发展趋势
一、产业集中度趋势分析
二、-行业发展趋势
第四节-规划将为半导体设备行业找到新的增长点
第十二章中金企信国际咨询研究结论及投资建议
第一节半导体设备行业研究结论及建议
第二节半导体设备子行业研究结论及建议
第三节半导体设备行业-投资建议
一、行业发展策略建议
二、行业投资方向建议
三、行业投资方式建议