半導體刻蝕設備的案例
一文看懂半導體刻蝕設備
中微公司的介質刻蝕機主要供應國內晶圓產線和存儲產線，整體占比15%，若單算介質刻蝕的市場份額，中微公司達到25%的水平。近年來中微公司在介質刻蝕設備的突破顯著，目前也已經打入臺積電先進制程產線。
整體看，由于刻蝕機工藝技術壁壘較高，尤其是先進制程設備下游客戶要求較高，相關核心技術僅有少數廠商突破，并且在技術持續更替中，沒有能力持續研發的企業的競爭力逐漸下降，導致份額逐步壓縮，最終僅有頭部企業參與競爭，形成寡頭壟斷格局。我國企業中微公司在國家大力扶持以及公司不斷研發投入，在我國刻蝕機市場份額不斷增長，已經僅次于LAM Research。
半導體
刻蝕設備有望率先完成國產替代
國內設備最成熟領域，國產替代率較高
目前來看，刻蝕機尤其是介質刻蝕機，是我國最具優勢的半導體設備領域，也是國產替代占比最高的重要半導體設備之一。根據IC Insights等的相關數據，目前我國主流設備中，去膠設備、刻蝕設備、熱處理設備、清洗設備等的國產化率均已經達到20%以上。而這之中市場規模最大的則要數刻蝕設備。我國目前在刻蝕設備商代表公司為中微公司、北方華創以及屹唐半導體。
展開 中微半導體5納米刻蝕機通過臺積電驗證
在臺積電宣布明年將進行5納米制程試產、預計2020年量產的同時，國產設備亦傳來好消息。日前上觀新聞報道，中微半導體自主研制的5納米等離子體刻蝕機經臺積電驗證，性能優良，將用于全球首條5納米制程生產線。
據了解，在晶圓制造眾多環節中，薄膜沉積、光刻和刻蝕是三個核心環節，三種設備合計可占晶圓制造生產線設備投資總額的50%~70%，其中刻蝕技術高低直接決定了芯片制程的大小，并且在成本上僅次于光刻。而5納米相當于頭發絲直徑（約為0.1毫米）的二萬分之一，方寸間近乎極限的操作對刻蝕機的控制精度提出超高要求。
雖然我國集成電路產業在設備領域整體落后，但刻蝕機方面已在國際取得一席之地，中微半導體成績尤為突出。
中微半導體是中國大陸首屈一指的集成電路設備廠商，2004年由尹志堯博士與杜志游博士、倪圖強博士、麥仕義博士等40多位半導體設備專家創辦，主要深耕集成刻蝕機領域，研制出中國大陸第一臺電介質刻蝕機。
目前，中微半導體的介質刻蝕設備、硅通孔刻蝕設備、MOCVD設備等均已成功進入海內外重要客戶供應體系。截至2017年底，已有620多個中微半導體生產的刻蝕反應臺運行在海內外39條先進生產線上。
在目前全球可量產的最先進晶圓制造7納米生產線上，中微半導體是被驗證合格、實現銷售的全球五大刻蝕設備供應商之一，與泛林、應用材料、東京電子、日立4家美日企業為7納米芯片生產線供應刻蝕機。
作為臺積電長期穩定的設備供應商，據悉中微半導體在臺積電量產28納米制程時兩者就已開始合作并一直延續至如今，這次5納米生產線將再次采用中微半導體的刻蝕設備，足見臺積電對中微半導體技術的認可，可謂突破了“卡脖子”技術，讓國產刻蝕機躋身國際第一梯隊。
展開 科普 | 半導體刻蝕設備國產化
屹唐半導體
屹唐半導體產品包括干法刻蝕設備paradigmE系列，可用于65nm到5nm邏輯芯片、10nm系列DRAM芯片以及32層到128層閃存芯片制造中若干關鍵步驟的大規模量產。
參考資料：
1.半導體刻蝕機研究框架
2.半導體設備系列：刻蝕主賽道，有望加速導入國產設備
5分鐘看懂刻蝕工藝：干法刻蝕、濕法刻蝕、刻蝕設備國產化進程......
而這其中市場規模最大的就是刻蝕設備，代表廠商為中微公司、北方華創，以及屹唐半導體。
中微半導體在介質刻蝕領域較強，其產品已在包括臺積電，SK海力士、中芯國際等廠商的20多條生產線上實現了量產。該公司5nm等離子體蝕刻機已通過臺積電驗證，已用于全球首條5nm工藝生產線。中微半導體還切入了TSV硅通孔刻蝕和金屬硬掩膜刻蝕領域。
北方華創在硅刻蝕和金屬刻蝕領域較強，其55nm/65nm硅刻蝕機已成為中芯國際主力設備，該公司的28nm硅刻蝕機也已進入產業化階段，14nm硅刻蝕機正在產線驗證中，金屬硬掩膜刻蝕機則攻破了28nm-14nm制程。
同行業技術比較
中微公司在研項目
北方華創刻蝕機產品
總而言之，在半導體設備領域，刻蝕機的國產化進程還是比較快的，但是，7nm刻蝕機的成功并不意味著國產7nm芯片可實現全面量產。因為刻蝕的前一道工序——光刻，其國產設備目前還處于卡脖子狀態。因此，想要打造一個全制程國產化的 “中國芯”，各個工藝生產設備的齊頭并進尤為重要。
參考來源：
1. 刻蝕機揭秘...，電子報
2. 國產刻蝕設備后發趕超，這些廠商功不可沒！國際電子商情
3. 刻蝕的概念，功率半導體那些事兒
4.
展開 
智芯文庫 | 5分鐘看懂刻蝕工藝：干法刻蝕、濕法刻蝕、刻蝕設備國產化進程......
在中國市場，介質刻蝕機是我國最具優勢的半導體設備，目前，我國主流設備中，去膠設備、刻蝕設備、熱處理設備、清洗設備等的國產化率均已經達到20%以上。而這其中市場規模最大的就是刻蝕設備，代表廠商為中微公司、北方華創，以及屹唐半導體。
中微半導體在介質刻蝕領域較強，其產品已在包括臺積電，SK海力士、中芯國際等廠商的20多條生產線上實現了量產。該公司5nm等離子體蝕刻機已通過臺積電驗證，已用于全球首條5nm工藝生產線。中微半導體還切入了TSV硅通孔刻蝕和金屬硬掩膜刻蝕領域。
北方華創在硅刻蝕和金屬刻蝕領域較強，其55nm/65nm硅刻蝕機已成為中芯國際主力設備，該公司的28nm硅刻蝕機也已進入產業化階段，14nm硅刻蝕機正在產線驗證中，金屬硬掩膜刻蝕機則攻破了28nm-14nm制程。
同行業技術比較
中微公司在研項目
北方華創刻蝕機產品
總而言之，在半導體設備領域，刻蝕機的國產化進程還是比較快的，但是，7nm刻蝕機的成功并不意味著國產7nm芯片可實現全面量產。因為刻蝕的前一道工序——光刻，其國產設備目前還處于卡脖子狀態。因此，想要打造一個全制程國產化的 “中國芯”，各個工藝生產設備的齊頭并進尤為重要。
參考來源：
1. 刻蝕機揭秘...，電子報
2. 國產刻蝕設備后發趕超，這些廠商功不可沒！國際電子商情
3. 刻蝕的概念，功率半導體那些事兒
4.
展開 深度解讀：半導體的“雕刻刀”——刻蝕設備的發展與突破
不同過程所需投資額以及相應半導體設備不同。根據Gartner和SEMI等機構的統計，按工程投資分類潔凈室投資占比約為20-30%左右，其余的
70%主要為半導體相關設備采購。
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制造環節受先進制程工藝影響較小，對于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%。
在半導體制造工藝中，薄膜沉積、光刻、刻蝕三大工藝是半導體制造流程中最關鍵的環節，直接決定了芯片的分層結構、表面電路圖形等，顯著影響芯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， 決定了晶圓上的芯片電路能否與光掩模版上的芯片電路保持一致，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。
按照工藝劃分，刻蝕主要分為濕法刻蝕和干法刻蝕兩大類。
展開 深度解讀：半導體的“雕刻刀”——刻蝕設備的發展與突破
而晶圓廠設備采購時間一般為投產前1年左右開始，投產后1年完成相關晶圓廠設備采購，帶來了半導體設備的投資機遇。
其次，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65納米到7納米的加工上均有刻蝕應用，并已經實現產業化，目前公司正在進行7納米和5納米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硅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臺，其中中微半導體中標7臺，占比約7%，而2018-2019年一共中標81臺刻蝕機，其中中微半導體和北方華創分別中標12臺和3臺，占比顯著提升至15%和4%。可以看出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。
展開 投入占比超光刻機，揭秘走在國產替代前列的刻蝕設備
看點：為何近些年來刻蝕設備的價值占比不斷上升？中國刻蝕設備發展如何？
光刻機、刻蝕機和薄膜沉積設備是芯片制造過程中的三大核心設備，如果把芯片比作一幅平面雕刻作品，那么光刻機是打草稿的畫筆，刻蝕機是雕刻刀，沉積的薄膜則是構成作品的材料。光刻的精度直接決定了元器件刻畫的尺寸，刻蝕和薄膜沉積的精度則決定了光刻的尺寸能否實際加工，因此光刻、刻蝕和薄膜沉積設備是芯片加工過程中最重要的三類主設備，價值占前道設備的近 70%。
在高端光刻領域，浸沒式光刻是干法光刻的替代技術，新舊技術的替代帶來了光刻機的完全壟斷。ICP 刻蝕并不是 CCP刻蝕的替代技術，而是各有所長，側重了不同工藝步驟，新舊技術共存形成了刻蝕領域的寡頭競爭。光刻機的技術瓶頸推動刻蝕市場發展。在光刻技術停滯不前的情況下，想要繼續提升制程大體有兩個思路，即雙重光刻+刻蝕，或多重薄膜+刻蝕，無論用哪種思路都離不開刻蝕步驟的增加。芯片設計的變化帶來刻蝕設備需求的提升，近幾年來 3D NAND 等新結構的應用導致在存儲器制造過程中刻蝕步驟大幅增加。
本期的智能內參，我們推薦東興證券的報告《半導體設備：刻蝕機走在國產替代前列》， 詳解刻蝕設備的發展歷程，以及中國刻蝕設備的逆襲邏輯。
本期內參來源：東興證券
原標題：
《半導體設備：刻蝕機走在國產替代前列》
作者：劉慧影 劉奕司
半導體設備推動芯片制造業的發展
1、 半導體設備推動摩爾定律的實現
半導體是指在某些條件下導電某些條件下不導電的一類材料，生活中常用“半導體”一詞來泛指半導體電子元器件。集成電路是最重要的一類半導體器件，又稱為芯片。
展開 干貨 | 半導體刻蝕機研究框架
來源：方正證券
設備｜晶洲裝備G8.5濕法刻蝕設備量產設備交付
新廠竣工伊始，晶洲接獲某大客戶大尺寸顯示基地示范工廠G8.5刻蝕設備訂單，歷時130余天，G8.5刻蝕設備較之標準生產周期提前50天超前完成生產，順利下線。這是我司新工廠投入使用后首批交付的主工藝設備，該訂單的接獲，體現了行業標桿企業對晶洲研發設計以及生產能力的認可。
濕法刻蝕設備主要應用于平板顯示制程的陣列(Array)段，其原理是利用化學的方法對經過曝光與顯影后的基板表面金屬膜層進行均勻刻蝕，進而形成光刻定義的電路圖，是圖形化工藝的關鍵制程，一向由進口設備商壟斷，國內廠商少有涉及。
2018年，晶洲裝備G6AMOLED濕法刻蝕設備成功入選江蘇省“首臺套”重大裝備產品，填補國內空白的同時，打破了國外進口設備的壟斷局面，并且在結構設計、功能實現上與進口設備媲美。
2020年，晶洲裝備G8.5大世代設備技術陸續突破，顯影、刻蝕、剝膜等一系列主工藝設備形成批量訂單，并陸續交付，全面覆蓋了ITO、IGZO、Ag、Mo、Al、Cu等各種膜材的刻蝕工藝。到了2021年度，隨著新廠房的竣工，江蘇省硅基濕制程智能制造裝備工程技術研究中心、物理與化學實驗室等即將投入使用，晶洲的研究開發能力又邁上了新的臺階。
近年來，隨著我國電子產業的發展，下游市場需求增加，在市場利好的情況下終端顯示企業紛紛擴充產能。
為了助力客戶產能爬坡，按時、保質交付產品，在疫情期間，晶洲一方面做好防疫工作，另一方面組織多部門通力協作，明確生產任務、時間節點、工作分配，甚至犧牲部分休息時間，連續奮戰。
展開 CINNO · IC Research | Q3'23中國大陸半導體設備廠商市場規模排名Top10
導語：CINNO Research統計數據表明，Q3'23中國大陸半導體設備廠商市場規模前十大公司合計超109億元，同比增長36%，環比增長23%。
CINNO Research統計數據表明，Q3'23中國大陸半導體設備廠商市場規模Top10營收合計超109億元，同比增長36%，環比增長23%。
入圍Q3'23中國大陸半導體設備廠商市場規模Top10具體來看，北方華創作為國內半導體設備商龍頭企業，Q3'23半導體營業收入約54億元，遠超國內其他設備廠商，穩居排名第一，中微公司排名第二，盛美上海排名第三，TOP3同1H'23排名。今年上市的中科飛測Q3'23半導體營業收入超2億元，首次進入TOP10，排名第八。
圖示：Q3'23中國大陸半導體設備廠商市場規模排名Top10，來源：CINNO ? IC Research
注：上述排名包含集成電路前道制造、后道封測及LED等功率器件設備商，不含光伏行業設備商
Top 1 北方華創
中國大陸的龍頭半導體設備商，主營半導體裝備、真空裝備、電子元器件等，其半導體業務覆蓋了刻蝕、沉積、清洗等主要半導體制造設備，Q3'23半導體裝備相關營收53.6億元，同比增長50.5%，穩居中國大陸榜首位置。
Top 2 中微公司
中微公司專注于半導體刻蝕設備和沉積設備，Q3'23半導體裝備相關營收15.2億元，同比增長41.5%。
Top 3 盛美上海
盛美上海以半導體清洗設備和先進封裝濕法設備為核心，近年開始進軍沉積設備，Q3'23半導體裝備相關營收11.4億元，同比增長29.2%。
展開 
市場 | 國產替代加速，半導體設備迎來上升周期
此外，中微公司從 2010 年開始開發用于 LED 外延片加工中最關鍵的設備——MOCVD 設備，目前已開發了三代 MOCVD 設備，可用于藍綠光 LED、功率器件等加工，包括：第一代設備 Prismo D-Blue、第二代設備 PrismoA7 及正在開發的第三代 30 英寸大尺寸設備。
市占率加速提升
從本土存儲及邏輯 IC 制造廠商的招標情況來看，中微公司整體采購比例超過 15%，是進入主流存儲、Foundry 廠商最大的本土半導體刻蝕設備供應商。
展開 中國大陸芯片產業鏈實力調查！
1、上海微電子：用于90nm芯片生產的光刻機是支柱產品
大陸光刻機設備龍頭上海微電子的一位工程師在接受日本經濟新聞采訪時稱：“我們的支柱產品是用于90nm制程的光刻機，用于28nm和14nm芯片生產的光刻機成品率還有提升空間。”
光刻是芯片制造過程中的重要步驟，可在芯片光阻層上刻畫出幾何圖形結構。上海微電子是大陸唯一一家可以提供半導體用光刻機的廠商，全球光刻機龍頭、荷蘭廠商ASML已經在研發可以用于3nm和2nm制程芯片生產的光刻機。
2、中微半導體：主要銷售14/28nm芯片刻蝕機
大陸刻蝕設備龍頭中微半導體的受訪者稱：“我們能夠提供用于5nm芯片生產的設備，但我們主要銷售的是用于14nm和28nm芯片生產的設備。”
中微半導體是科創板首批上市公司，根據其2020年財報數據，2020年營收為22億人民幣。
3、北京屹唐半導體：市場對成熟制程芯片刻蝕機需求強烈
北京屹唐半導體是大陸另一家半導體刻蝕設備供應商，主要提供用于40nm、28nm芯片生產的產品。
一名公司內部人員稱，由于中國政策的目標是提升芯片半導體國產化比例，“市場對于通用半導體設備（near-general-purpose semiconductor equipment）的需求也很強烈”。
4、北方華創&芯源微：不具備先進制程芯片設備生產能力
日本經濟新聞采訪得知，在大陸刻蝕設備領域，目前僅有中微半導體能夠提供用于5nm芯片生產的刻蝕設備。
北方華創、芯源微等廠商在采訪中表示，公司能夠提供用于14nm及以上制程芯片生產的設備。
02
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展開 CINNO Research | 2022年國內上市公司半導體設備營收排名Top10
在相關政策支持及設備商自身努力的雙重推動下，企業相關業務營收也高速增長，半導體設備國產化率也在不斷提高， CINNO Research統計數據表明，2022年中國大陸設備商半導體裝備業務營收排名TOP10合計近300億元，同比增長56%，業績十分亮眼。
入圍2022年中國大陸上市公司半導體設備業務營收排名的TOP10與2021年TOP10設備商相同，沒有新增。具體來看，北方華創作為國內半導體設備商龍頭企業，2022年半導體營業收入120億，穩居排名第一， 中微公司排名第二，盛美上海排名第三，長川科技排名第四，同2021年排名。2022年完成上市的拓荊科技以全年16.9億元的營收由2021年的排名第九躍進至第五，同樣2022年上市的華海清科以全年16.5億元的營收由2021年的排名第八前進至第六，兩家公司全年營收同比增長均超過100%。
2022年中國大陸上市公司半導體設備業務營收排名，來源：CINNO Research
注：上述排名包含集成電路前道制造、后道封測及LED等功率器件設備商，不含光伏行業設備商
Top 1 北方華創
中國大陸的龍頭半導體設備商，主營半導體裝備、真空裝備、電子元器件等，其半導體業務覆蓋了刻蝕、沉積、清洗等主要半導體制造設備，2022年半導體裝備相關營收120.8億元，同比增長52%，穩居中國大陸榜首位置。
Top 2 中微公司
中微公司專注于半導體刻蝕設備和沉積設備，2022年半導體裝備相關營收47.4億元，同比增長52%。
Top 3 盛美上海
盛美上海以半導體清洗設備和先進封裝濕法設備為核心，近年開始進軍沉積設備，2022年半導體裝備相關營收27.6億元，同比增長78%。
展開 上海：中國集成電路產業的一面旗幟
其中，中微半導體是國內技術最領先的集成電路設備企業之一，主要深耕刻蝕機領域，研制出中國大陸第一臺電介質刻蝕機，目前中微半導體的介質刻蝕設備、硅通孔刻蝕設備、MOCVD設備等均已成功進入海內外重要客戶供應體系，如其介質刻蝕設備已打入臺積電的7nm、10nm量產線，成功打破了國際巨頭的壟斷。
目前中微半導體刻蝕設備零部件國產化率已超過35%，已開發了20多個國內的反應器和系統主機加工等供應廠商，加工能力和質量達到了國際先進水平，截至2017年底，已有620多個中微半導體生產的刻蝕反應臺運行在海內外39條先進生產線上。
再如上海微電子裝備，同樣是國內不可忽視的集成電路設備廠商。上海微電子裝備是國內少數光刻機生產商之一，其生產的光刻機包括晶圓制造、IC封裝、面板、LED等，其中封裝光刻機在國內市場已占據不小的份額，是國內技術最先進的光刻機研制生產單位。
上海微電子裝備“十五”期間承擔了國家863重大科技專項任務掃描投影光刻機的研制任務，“十一五”和“十二五”期間被國家確定為02專項高端掃描投影光刻機研制和先進封裝光刻機產業化的承擔單位，其首臺先進封裝光刻機于2009年實現銷售，上海微電子目前可生產加工90nm工藝制程芯片的光刻機，這是目前國產光刻機最高水平。
目前，上海微電子裝備正在承擔國家科技重大專項02專項在“十三五”期間的標志性項目“28nm節點浸沒式分步重復投影光刻機研發成功并實現產業化”等。
材料領域，上海新昇是國內首個300mm大硅片項目的承擔主體，目前其正片已通過了華力微電子的認證并實現每月2000片的銷售，項目計劃總產能為60萬片每月，預計今年年底將達月產能10萬片。
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