半导体是指常温下导电率在导体与绝缘体之间的材料。半导体是电子信息赖以发展的基础,对于科技与经济的发展起到了至关紧要的作用。
计算机、移动电话、数字录音机的核心单元都是利用半导体的电导率变化来处理信息。
半导体的生产制造流程主要分为硅片制造、晶圆制造、IC封测。
硅片制造:硅片制造的原料是硅锭,硅锭在要经历许多工艺步骤才能制成合乎要求的硅片,包括研磨、刻印定位槽、切片、磨片、倒角、刻蚀、抛光、清洗、检测和包装。
晶圆制造:晶圆指制造半导体晶体管或集成电路的衬底。晶圆制造过程主要包括扩散、光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、化学机械抛光、金属化七个相互独立的工艺流程。
晶圆封测:导体封装测试是指将通过测试的晶圆按照产品型号及功能需求加工得到独立芯片的过程。晶圆封测过程主要包括晶圆电测、切割、贴片、引线键合、封装、老化测试。
半导体信息产业是现代日常生活和未来科技进步中必不可少的组成部分。半导体行业下游应用广泛,包括消费电子、互联网、数字图像、网络通信、云计算、大数据、物联网、汽车、人工智能等。受益于终端应用领域需求的持续增长,半导体产业增长迅速。
中国半导体产业在需求推动以及政府与资本市场的刺激下,获得了强大动力。特别是18年中兴事件、-20年美国制裁华为,极大地推动半导体产业链国产化进程。
全球半导体市场销售额持续增长,年为亿美金。
中国半导体市场销售额增长迅速,年为亿元,复合增速13.49%。
根据全球半导体贸易统计组织,年至年期间,全球集成电路行业呈现快速增长趋势,产业收入,年收入亿美金,年均复合增长率为9.3%;年,受国际贸易摩擦冲击的影响,全球集成电路产业总收入下滑至亿美元。
因数据中心设备需求增加、5G商用带动各种服务扩大、车辆持续智能化等,预计年全球集成电路产业市场规模有望重回增长。
中国是重要的集成电路消费市场。年,集成电路产业销售额.3亿元,近十年复合增速18.17%。
半导体材料为半导体市场的重要组成部分。年半导体材料市场规模为.3亿美元。在年,晶圆材料部门将收缩1%,而包装材料部门将收缩2%。
预计到年,全球半导体材料市场将增长3%,达到.5亿美元,超过年的峰值。预计年市场规模增长至亿美元。
中国市场虽起步较晚,但发展速度较快。国家对科技行业的扶持与相对优势的成本使中国成为全球制造中心,每年电脑、手机等核心电子产品的生产量稳居全球第一。根据IBS统计,年中国消费了全球53.27%的半导体元器件,预计到年中国将消费全球62.85%的半导体元器件。
半导体设备是半导体产业的基础。一代半导体产品需要一代半导体工艺,一代半导体工艺需要一代半导体设备。摩尔定律诠释了半导体行业的发展,即在价格不变的情况下一块集成电路上可容纳的元器件的数目将每18-24个月增加一倍,性能也将提升一倍。
摩尔定律的背后正是半导体设备的不断迭代进步,半导体设备的精度提升带来集成电路的不断精密。
按生产流程分类,半导体设备可以分为硅片制造设备,晶圆制造设备和晶圆封测设备。硅片制造设备主要有单晶炉、抛光机、切片机、研磨机、清洗机。
晶圆制造设备主要有沉积设备、涂胶机、曝光机、光刻机、刻蚀机、去胶机、清洗机、ALD设备、CVD设备、PVD设备。晶圆封测设备主要分为封装设备和检测设备。
我国将新一代信息技术确立为战略新兴产业,集成电路作为信息技术产业的核心产业,我国通过《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《信息产业发展指南》、《“十三五”国家信息化规划》、《关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告》等政策对其进行扶持和发展。各个省、市、地区针对各地情况,也纷纷提出发展集成电路产业的响应政策和办法。
按地区分,中国大陆市场规模占比将持续提升。年,中国半导体设备实现销售额.5亿美元。根据SEMI预测,年持续提升至14.92亿美元,占全球销售额25%。中国大陆市场规模的增长受到供给端和需求端双侧推动。
供给端方面,由于贸易局面紧张,中国大陆政府出台一系列政策大力支持芯片自主量产进程。需求端方面,在5G和loT持续普及下,下游产品需求市场的更新迭代促进上游半导体市场的进一步扩大。
据SEMI数据,年中国半导体设备市场规模为.5亿美元,约合亿人民币;中国大陆12英寸晶圆厂~年两年间将新增产能34.55万片/月,相当于在现有存量基础上新增52%。
随着半导体工业飞速发展,电子器件的尺寸越来越小,所以对半导体原材料晶片表面的平整度要求也越来越高,达到纳米级别。对晶片表面处理的传统的平坦化技术有热流法、旋转玻璃法、回蚀法、选择淀积等,但这些都只能做到局部的平面化,不能达到全局平面化。
化学机械抛光(CMP)技术从加工性能和速度上都能满足晶片加工的要求,也是目前唯一可以实现全局平坦化的技术。每个晶圆的生产,都需要对晶片进行多次CMP抛光才得以实现。
据SEMI,年晶圆制造材料市场出货量为.1亿平方英寸,同比下降7%。晶圆制造中,对CMP材料的需求占比约7%。
据卡博特
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