半導體製造端PVD設備:打破壟斷 進口替代進行時

2020-11-22 東方財富網

摘要

【半導體製造端PVD設備：打破壟斷 進口替代進行時】上市公司來說數量較少，主要集中在中微公司(688012)、北方華創(002371)。另外擴展一下，還可關注清洗設備龍頭盛美半導體(ACMR.O)、芯源微(688037)、瀋陽拓荊、華海清科、北京屹唐及上海微電子。

　　今天來了解下半導體晶圓製造流程之一的PVD工藝的產業鏈及設備供應商。這也是為什麼中微公司(688012)從65元漲到200元，北方華創(002371)2019年從不到40元漲到129元。

　　薄膜沉積是晶圓加工中的關鍵流程之一，主要分為：物理氣相沉積PVD和化學氣相沉積 CVD。

　　物理氣相沉積的過程中不發生化學反應，只發生物質的相變等物理變化，如蒸鍍過程是將固態蒸鍍源轉換為氣態，再在目標表面形成固態膜的過程。而化學氣相沉積 CVD 則通過化學反應進行，將反應源以氣體形式通入反應腔中，經過與其他外部反應物或與基板進行化學反應形成目標生成物沉積於基板上。以上工藝均使用特定的CVD設備以及PVD設備。

　　PVD工藝一般可分為三種：真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍。

　　晶片製造過程中沉積不同薄膜所使用的PVD設備也不同，關鍵的PVD設備主要包括：硬掩膜(Hard Mask )PVD設備、銅互聯(CuBS)PVD 以及鋁襯墊(Al PAD)PVD。

　　1、硬掩膜PVD:設備應用廣泛國內技術成熟

　　硬掩膜工藝可以為金屬互連線的形狀提供精準控制，在集成電路製造中十分關鍵。低介電材料氮化鈦(TiN)作為硬掩膜材料應用廣泛。TiN 掩膜材料沉積對PVD設備的要求較高，其獨特的甚高頻技術，在中性應力和薄膜密度硬度之間達到了良好的平衡，從而提高產品良率，製造出高密度、低應力的薄膜。

　　國內企業方面，北方華創(002371)的 exiTin H430 TiN 金屬硬掩膜PVD是國內首臺專門針對 40nm以下製程的12寸金屬硬掩膜設備。該系統主要由大氣平臺、真空傳輸平臺、兩個去氣腔室和兩個工藝腔室組成，並可以實現自動生產。該設備系統的研發和量產實現了我國高端集成電路PVD設備零的突破和技術跨越。該機臺也成為國內首臺28nm工藝後段金屬布線硬掩膜標準製程機臺，並進入國際供應鏈體系，同時通過了半導體行業SEMIS2及F47 認證。

　　2、銅互聯(CuBS)PVD設備：成功打破AMAT壟斷邏輯產線訂單空間巨大

　　銅互連是矽晶片製造中的關鍵工藝。金屬銅由於具有更小的電阻率，可以有效地降低互連線的電阻，同時電遷移壽命比傳統的 Al 互連高兩個數量級，可以提升晶片可靠性，目前已經被廣泛應用。在製作銅互連線時，常採用大馬士革工藝。

　　沉積阻擋層和銅種籽層是大馬士革工藝的關鍵步驟，且沉積過程中所需要的設備是CuBS PVD。

　　目前銅互連PVD設備約佔整個PVD市場規模的70 %左右，是最為核心的設備之一，AMAT 技術領先壟斷市場，但國內廠商北方華創(002371)目前已經取得重大突破，成功打破壟斷。

　　AMAT在銅互連設備中十分領先，其Endura CuBS RFX PVD系統，是一款可用於32nm及22nm邏輯器件及快閃記憶體器件製程中銅沉積的設備。據中國國際招標網，截止到2019年12月，長江存儲共採購銅互連設備約7臺且均由AMAT提供。國內廠商北方華創(002371)在 2020年 1月10日成功中標3臺長江存儲設備訂單，成功打破壟斷。成為繼AMAT之後第二家掌握銅互連PV設備技術的公司。

　　未來隨著中芯國際、華虹系等持續擴產，國產CuBS設備潛在訂單空間巨大。

　　3、Al Pad PVD:產線佔比小國產化程度高

　　Al Pad(鋁襯墊)，通常採用物理氣相法進行沉積。Al Pad是晶片與外界連接的互連截面，同時也是集成電路的最後一道工序。其通常是採用物理氣相沉積工藝在晶片的頂層金屬層表面形成鋁薄膜層，然後利用光刻和刻蝕工藝進行處理形成對外的接連線，作為測試電性和封裝的引線端，從而形成鋁襯墊。

　　Al Pad PVD主要應用於Bond pad和Al interconnect工藝，對設備的高產能、高效率、低成本、低缺陷提出了更高的要求。由於Al Pad製備只在晶圓製造流程中最後一步才會進行一層沉積，因此在產線中佔據比例較小，但內資產線此類設備的國產化率較高。國內廠商北方華創(002371)的 Al PAD PVD 已進入60-28nm產線，且14nm產線正加速驗證。

　　內資PVD需求空間達80億

　　晶圓製造設備約佔半導體設備投資額的80%，而成膜設備則佔晶圓投資設備的20%，一般來說PVD設備與CVD設備佔比接近，各10%。

　　在PVD設備領域，AMAT一家獨大，約佔全球市場份額的80%以上，但目前國內廠商也在不斷突破。選取長江存儲、華虹無錫、華力微三條產線統計，對PVD設備的國產化率情況進行預估：AMAT在內資產線中佔比約81%，北方華創(002371)是內資產線中PVD設備的主要供應商，佔比約10%，隨著公司 CuBS PVD 設備成功出貨打破壟斷，未來PVD設備的國產化率有望進一步提升。

　　新突破的 CuBS PVD設備未來市場規模巨大，預計中芯國際、華虹系、合肥長鑫(一期)以及長江存儲(一期)產線從現在到最終達產對該類設備市場需求規模可超過 40億元。其中邏輯晶片代工產線是未來CuBS 的重要拉動力量，其對 CuBS PVD 需求量是同產能存儲器產線的4-5 倍，邏輯代工產線達到月產能10萬片預計需要超過40臺 CuBS PVD 設備。

　　上市公司來說數量較少，主要集中在中微公司(688012)、北方華創(002371)。另外擴展一下，還可關注清洗設備龍頭盛美半導體(ACMR.O)、芯源微(688037)、瀋陽拓荊、華海清科、北京屹唐及上海微電子。

　　(作者：秦亮 執業證號：A0680616110002)

（文章來源：巨豐財經）

(責任編輯：DF142)

相關焦點

  • 半導體PVD設備龍頭打破壟斷 未來國產化有望進一步提升
    2、銅互聯（CuBS）PVD設備：成功打破AMAT壟斷 邏輯產線訂單空間巨大銅互連是矽晶片製造中的關鍵工藝。金屬銅由於具有更小的電阻率，可以有效地降低互連線的電阻，同時電遷移壽命比傳統的 Al 互連高兩個數量級，可以提升晶片可靠性，目前已經被廣泛應用。
  • 半導體崛起的必由之路——國產替代進口
    國產替代進口已經到了一個刻不容緩的關鍵時刻，而在眾多本土提供半導體製造設備的上市公司當中，中微公司絕對是一個高點坐標。高端半導體設備的領軍者中微公司全稱中微半導體設備(上海)股份有限公司。半導體設備是半導體產業的基石，其投資總額佔半導體產線總投資的75%，是典型的高壟斷、高技術，高附加值的行業。中國大陸半導體設備需求量約佔全球總量的21%，已成為全球第二大半導體設備需求市場。全球半導體設備前五大生產廠商佔據著全部市場65%的份額，而國產半導體設備僅佔據1-2%的市場份額，國產替代進口的潛力巨大。
  • 關注半導體設備:PVD設備應用材料一家獨大,北方華創部分替代
    濺射是將具有一定能量的入射粒子在襯底表面進行轟擊時入射粒子與襯底表面原子發生碰撞並發生能量與動量轉移，從而實現將襯底表面原子濺射出來的目的：　　　　傳統的濺射技術存在當特徵尺寸縮小時濺射進入具有高深寬比的通孔和狹窄溝道的能力受限這一普遍性問題，為此離子化物理氣相沉積被引入，目前在製作具有高深寬比的孔隙、溝槽的半導體器件中被廣泛應用。
  • 晶片半導體,行業景氣度提升,自主可控國產替代大勢所趨
    2019Q3 封測行業開啟了本輪行業景氣修復及國產替代加速，收入端持續高增長，超預期有望從收入端向利潤端傳導。封測行業在收入規模增長的同時，加強成本管控和費用降低，毛利率提升，淨利潤釋放加速。2020Q3，核心封測公司（長電科技、通富微電、華天科技、晶方科技）營業收入為 120 億元，同比增長 1%；歸母淨利潤為 8.41 億元，同比增長 251%。
  • 半導體國產替代,哪些公司值得投資?
    安集科技（688019.SH）在半導體材料拋光液領域，成功打破國外廠商的壟斷，實現了進口替代。受華為事件影響，國內晶圓廠加大與國產半導體設備的合作研發，國產化率上升的狀態將會持續。根據SEMI數據，中國大陸2019年半導體設備市場規模134.5億美元，國產化率約17%，具備較大國產替代空間。在當前美國持續加強技術和設備封鎖的情況下，半導體設備國產替代步伐正在加快。
  • 晶圓製造主要設備一覽,與PVD、CVD緊密相關
    而在半導體加工的過程中，集成電路製造更是半導體產品加工工序最多，工藝最為密集的環節，因此本文將以晶圓製造為例，說明前道過程中所需要的設備，並闡述其市場情況。晶圓製造過程及應用設備晶片需要經過設計、製造（包括矽片製造以及晶圓製造）、封裝測試才能最終落到客戶手中。
  • 中國半導體設備發展的現狀是怎麼樣的
    4.中國半導體設備的問題、不足與解決方案 半導體設備門檻高，投入期長，屬於典型技術和資本密集型行業，技術差距大。打破壟斷、提高國產化率是當務之急。企業雖然持續加大研發力度，但隨著摩爾定律演進，越先進的工藝製程研發成本就越高，能投入資金跟上腳步的半導體設備廠商已經越來越少，無形中增加了技術追趕的難度。 解決方案：技術難點的攻克可以通過國家重大專項的推進完成，企業和政府共同承 擔高端設備的技術攻克，減輕企業端的研發投入壓力，同時繼續鼓勵國內新建晶圓廠推動設備的國產化替代，給國內半導體設備廠商試錯與提升的機會。
  • 金宏氣體:國內電子特種氣體龍頭 進口替代與成長空間巨大
    與中芯國際爭取追趕臺積電，上海微電子爭取追趕荷蘭ASML公司，華大九天、概倫電子等公司爭取在晶片設計軟體EDA領域有所突破一樣，一家低調的公司在半導體電子特種氣體領域同樣承擔著國產進口替代的民族使命，它就是即將登陸A股科創板的金宏氣體。
  • 巨·研究|國產半導體設備正在逆襲 刻蝕機有望率先實現國產替代
    來源：巨豐投顧作者：趙玲 ；編輯：楊皓靜導讀：晶圓製造過程中，半導體設備作為重要設備投入，一方面決定著生產成本，另一方面也成為製造中工藝先進與否的重要依據刻蝕設備由於技術原因全球形成多寡頭壟斷格局，國產替代走在半導體設備中前列，這也同時意味著機會，我們具體來看一下。晶圓加工工藝包括氧化、擴散、退火、離子注入、薄膜沉積、光刻、刻蝕、化學機械平坦化（CMP）等，這些工藝並不是單一順序執行，而是在製造每一個元件時選擇性地重複進行。
  • 安集科技:打破國外壟斷進入全球供應鏈的半導體材料公司
    來源：巨豐投顧雖然我國半導體行業與國際巨頭仍有很大差距，但是最近五年的政策、資金、人力、技術等方面的不斷追趕，國內也湧現出一批優秀公司和團隊，特別是已經陸續看到一些公司在某一細分領域取得的突破進展，打破了國外壟斷甚至開始向國外巨頭接單供貨。今天就來看一家科創板公司---安集科技（688019）。
  • 聚光科技:公司設備可用於半導體製造
    公司除環境外，已經在石化、鋼鐵、稀土、核工業等領域做了很多應用，未來在半導體等新領域拓展。2019年，在高端分析儀器領域，聚光科技研發投入佔營收比約8%，現有研發團隊人員1000+人，公司從創立到目前研發投入19億多，質譜儀填補了國內空白，國外競爭對手丹納赫、賽默飛、安捷倫等，進口替代空間巨大，國內質譜儀可比廣州禾信儀器（科創板IPO終止）。
  • 日韓疫情告急影響全球半導體產業鏈 「國產替代」能替代什麼?丨熱...
    三星和SK海力士作為全球半導體巨頭，在存儲器領域市場中處於壟斷地位，而半導體行業不生產就意味著虧損，因為設備折舊都是按照小時進行計算的。另外，如果此時三星和SK海力士出現問題，那麼對半導體行業的影響將是巨大的。屆時，內存晶片很有可能呈現出上漲的趨勢，整個電子產業鏈都將受到影響。
  • 聚光科技漲停 公司設備可用於半導體製造
    公司設備可用於半導體製造　　5月14日晚間，聚光科技發布投資者關係活動記錄表，興業證券(5.950, 0.03,0.51%)、 信達證券、財通證券(9.620, 0.06, 0.63%)、北京芯動能投資、信達澳銀基金參與投資者交流活動。
  • 半導體設備行業專題報告:刻蝕機走在國產替代前列
    1.2 不同的設備在晶片製造過程中分工明確半導體設備主要可以分為前道設備和後道設備，前道設備是指晶圓加工設備，後道設備是指封裝測試設備。前道設備完成晶片的核心製造，後道設備完成晶片的包裝和整體性能測試，因此前道設備通常技術難度更高。
  • 打破技術壟斷,中國高能離子注入機取得突破,華為晶片「有救」了
    導讀：打破技術壟斷，中國高能離子注入機取得突破，華為晶片「有救」了？眾所周知，隨著科技的快速發展，如今我們對半導體晶片的依賴程度已經越來越高了，無論是我們現在使用的智慧型手機，電腦還是人工智慧AI技術，幾乎都離不開高端智能晶片的支持，可以說半導體晶片在整個科技領域的發展過程中起著不可替代的作用，正是因為晶片如此的重要，所以我們也要不斷的加大在晶片領域的研發才行！
  • 半導體設備行業深度報告:市場再創新高,國產化替代空間廣闊
    在 2020 年晶圓廠密集的資本支出之 後，SEMI 預計中國大陸 2021 年半導體設備市場將小幅回落，市場規模為 168 億 美元，同比下降 7%。半導體設備市場為海外廠商壟斷，國產設備企業奮起直追。2019 年國產半導體設 備銷售額為 161.82 億元，中國大陸 2019 年半導體設備市場規模 134.5 億美元， 國產化率約 17%，具備較大國產替代空間。
  • 又一技術打破國外壟斷，實現國產化替代
    10月25日，中國金屬學會在內蒙古包頭市組織召開了由包頭市威豐稀土電磁材料股份有限公司、全球能源網際網路研究院有限公司聯合完成的「國產極薄取向電工鋼關鍵製造技術研究與產業化」項目科技成果評價會。評委會聽取了項目工作報告和技術研究報告，經質詢和討論後形成一致意見，認為基於極薄取向電工鋼關鍵製造技術的產品性能指標達到國際先進水平
  • 世界頂級半導體製造設備企業AMAT全解析 一看嚇一跳
    半導體設備技術門檻高，客戶粘性強，據SEMI統計，全球半導體設備TOP 10公司銷售額佔比近80%，部分核心裝備如光刻機、刻蝕設備等TOP 3市佔率超過90%，被AMAT、ASML等公司壟斷。 以核心設備光刻機為例，荷蘭公司阿斯麥（ASML.O）是全球最大的半導體光刻機設備及服務提供商，在細分領域具備壟斷地位，在高端光刻機市場佔據80%以上份額。光刻機通過投射光束，穿過印著圖案的掩膜及光學鏡片，將線路圖曝光在帶有光感圖層的晶矽圓上，通過蝕刻曝光或者未曝光的部分來形成溝槽，再進行沉積、蝕刻、摻雜架構出不同材質的線路，形成集成電路。
  • 半導體設備刻蝕機走在國產替代前列
    半導體產業之風已至，政策環境利好國內半導體設備企業。在全球半導體產業向大陸轉移的過程中，半導體設備國產化具有重要戰略意義。刻蝕機是用來做什麼的刻蝕機，顧名思義，對應的是晶片製造中的「刻蝕」這一步。半導體設備刻蝕機走在國產替代前列在晶片製造中，有三個核心的環節，分別是薄膜沉積、光刻和刻蝕。刻蝕就是用化學或物理方法對襯底表面或表面覆蓋薄膜進行選擇性腐蝕或剝離的過程，進而形成光刻定義的電路圖形。
  • 中國半導體不再被「卡脖子」!從材料開始,解密十大新材料替代現狀...
    在國家產業政策大力扶持和國內半導體市場穩定增長等利好條件下，特別是國家「02 專項」等專業化科研項目的培育下，國內半導體材料領域將湧現更多具有國際競爭力的公司和產品，在更多關鍵半導體材料領域實現進口替代，打破國外廠商的壟斷。