半導體的「雕刻刀」：刻蝕設備的發展與突破

半導體製造工序繁多，涉及大量設備。

由於半導體產品加工工序多，所以在製造過程中需要大量的半導體設備和材料。

刻蝕為其中重要的一 步，目的是在襯底上留下需要的圖形電路。

半導體設備市場美日荷爭霸，高度壟斷

縱觀全球半導體設備市場，半導體設備技術壁壘極高，龍頭公司起步較早，整個行業高度壟斷、強者恆強。

目前主要被美國、日本和荷蘭的巨頭壟斷，他們起步較早，伴隨著整個半導體產業一起成長，相應產品也已經成為事實上的行業標準，其他設備公司無論資金、技術、研發能力、市場地位等各個方面，都與排名靠前的國際巨頭差距較大。

根據相關數據，晶圓處理設備占整個半導體設備市場超過80%的份額，而2016年晶圓處理設備廠商前 10強的市場份額合計達78.6%，美國占據3家並均進 入前5，日本5家，荷蘭2家。

全球半導體設備市場，美國、日本和荷蘭三強爭霸，美國最強，日本其次，荷蘭的光刻和後道封裝設備最強。

刻蝕設備：半導體製造工藝的核心設備之一

作為大部分的電子產品中的核心單元主要材料，半導體在消費電子、通信系統、醫療儀器等領域有廣泛應用。

完整的半導體產業鏈包括半導體設計公司、半導體製造公司、半導體封測公司和半導體設備與材料公司。

其中，半導體設備的主要應用階段為半導體的製造與封測工藝流程。

半導體的製造工藝流程包括晶圓製造、晶圓加工和封裝測試三個部分。

不同過程所需投資額以及相應半導體設備不同。

根據相關數據統計，按工程投資分類潔凈室投資占比約為20-30%左右，其餘的70%主要為半導體相關設備採購。

其中晶圓加工環節（即賦予晶圓相應的電學特性）所需設備投資價值占比最高，約占80%左右。

封裝測試環節和晶圓製造環節受先進位程工藝影響較小，對於設備精度需求相對較低，因此所需設備投資價值量占比較低，分別為20% 和0.5%。

晶圓加工環節設備又可進一步分為刻蝕設備、光刻設備、薄膜沉積設備、化學機械拋光設備、檢測設備和其他沉積設備等。

根據SEMI的統計，其中刻蝕設備投資占比第一，2017年占晶圓加工環節設備銷售額的24%。

在半導體製造工藝中，薄膜沉積、光刻、刻蝕三大工藝是半導體製造流程中最關鍵的環節，直接決定了晶片的分層結構、表面電路圖形等，顯著影響晶片的電學參數和應用性能。

其中，刻蝕是用化學或者物理方法將晶圓表面不需要的材料逐漸去除的過程， 決定了晶圓上的晶片電路能否與光掩模版上的晶片電路保持一致，是圖形化工藝中的重點。

主要考慮的參數有刻蝕速率、刻蝕剖面（各向同性/各向異性）、刻蝕偏差、選擇比（對兩種不同材料刻蝕速率的比值大小）、均勻性、殘留物等。

國內廠商刻蝕設備迎來突破，有望顯著受益

國內刻蝕設備的主要廠商為中微公司和北方華創，近年來兩家公司分別在技術儲備以及客戶認證方面取得了良好的進展。

中微公司經過多年積累，刻蝕設備技術已接近國際領先水平，目前在65nm到7nm的加工上均有刻蝕應用，並已經實現產業化，目前公司正在進行7nm和5nm部分刻蝕應用的客戶端驗證，進展良好。

北方華創部分設備如矽刻蝕機也已經在國產12英寸設備已經在生產線上實現批量應用。

根據中國國際招標網的數據，2017年中標長江存儲刻蝕機訂單一共54台，其中中微半導體中標7台，占比約7%，而2018-2019年一共中標81台刻蝕機，其中中微半導體和北方華創分別中標12台和3台，占比顯著提升至15%和4%。

中微公司和北方華創的突破進展喜人，未來有望繼續顯著受益。

從全球的角度看，未來刻蝕設備行業將受益於下游需求與技術演進，行業呈現向好發展。

對於國內市場，政策、資金、市場助力國內半導體設備迎來密集投資期，國內刻蝕設備空間持續增長，同時國內廠商刻蝕設備迎來突破，有望顯著受益。