半導體PVD設備龍頭打破壟斷 未來國產化有望進一步提升

2020-12-05 巨豐投顧

作者|秦亮，編輯|張夢欣

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。

來源：巨豐投顧

作者:秦亮 執業證號:A0680616110002

免責聲明：以上內容僅供參考，不構成具體操作建議，據此操作盈虧自負、風險自擔

相關焦點

  • 半導體製造端PVD設備:打破壟斷 進口替代進行時
    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)。
  • 至純科技:半導體溼法刻蝕設備龍頭,開創「芯」篇章
    大陸晶圓廠興建浪潮拉動半導體設備投資,國產半導體設備受益崛起。根據SEMI的數據,2017年全球半導體製造設備銷售額達到566億美元,中國大陸半導體設備銷售額達到82.2億美元,預計全球將於2020年前投產62座半導體晶圓廠,其中26座設於中國大陸。
  • 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
    國內先進水平距國外尚有一定距離，但在國家大基金的扶持下已逐漸形成自己的優勢，國產化佔有率逐漸提升。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。
  • 關注半導體設備國產化,這家刻蝕機龍頭公司要上科創板了
    中微公司—半導體刻蝕機龍頭中微公司的發行價結果已經出來了，公司發行價29．01元，對應的市盈率為170倍。不過中微公司在刻蝕設備方面的進步有目共睹，公司設備也逐漸打破外企在國內市場的壟斷，逐漸被主流廠商接受，公司招股書顯示在兩家公司的刻蝕設備訂單中，中微公司份額佔到了六分之一：
  • 晶片半導體,行業景氣度提升,自主可控國產替代大勢所趨
    單季度營收同比增長率： 20Q1 由於全球新冠疫情致使板塊性的略微負增長，但是隨著疫情恢復，以及半導體國產化的不斷加速推進，作為電子行業最基礎的半導體板塊迎來了進一步的加速成長。
  • 半導體、電子設備:國內CMP拋光液龍頭 擁抱國產化芯時代
    專業從事化學機械拋光液光刻膠去除劑的半導體材料供應商，產品主要應用於集成電路製造和先進封裝領域。目前公司主要產品化學機械拋光液已在130-28nm技術節點實現規模化銷售，主要應用於國內8英寸和12英寸主流晶圓生產線；14nm技術節點產品已經進入客戶認證階段，10-7nm技術節點產品正在研發中。
  • 半導體設備龍頭北方華創
    全球半導體設備市場目前主要由國外廠商主導，行業呈現高度壟斷的競爭格局。從細分設備市場競爭格局來看，各類主要設備均由國外半導體設備龍頭公司所把持。以光刻和刻蝕設備為例，光刻設備主要由ASML（75%）、Nikon（11%）以及Canon（6%）佔據；刻蝕設備主要由LAM（45%）、TEL（21%）、AMAT（20%）供應。
  • 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。隨著國際上高端量產晶片從14nm到10nm階段向7nm、5nm甚至更小的方向發展，當前市場普遍使用的沉浸式光刻機受光波長的限制，關鍵尺寸無法滿足要求，必須採用多重模板工藝，利用刻蝕工藝實現更小的尺寸，使得刻蝕技術及相關設備的重要性進一步提升。下圖展示10nm多重模板工藝原理，涉及多次刻蝕。
  • 半導體設備國產化正在加劇,首臺晶圓切割機研製成功
    不僅如此，現在國產半導體領域再次傳出新消息，中國長城科技集團官方宣布歷時一年聯合攻關，我國第一臺半導體雷射隱形晶圓切割機已於5月8日研製成功，填補國內空白，並實現了最佳光波和切割工藝，在關鍵性能參數上處於國際領先水平。
  • 漲價潮蔓延產業鏈 半導體行業景氣度持續向上
    全球半導體設備景氣上行，中國大陸持續擴產是重要驅動因素。華泰證券指出，2019年四季度-2020年二季度，中國大陸半導體設備銷售額同比增長60％、48％、37％，遠高於全球19％、13％、26％的同比增速。考慮晶片自主可控需求提升及技術進步、中芯國際（港股00981）登陸科創板、中芯南方獲大基金增資等因素，國內擴產進程有望進一步加快，推動設備需求上行。
  • 蘇州:敢與「巨人」比拼的「小年輕」 打破國外壟斷實現國產化
    為了打破國外壟斷，實現國產化，積累了十餘年電子特氣研究開發經驗的蘇州金宏氣體股份有限公司，與天津大學合作研發了電子級正矽酸乙酯生產技術。這是金宏氣體產學研合作的新成果，為我國提升半導體產業整體競爭力提供了保障。建強平臺，打造產學研示範標杆金宏氣體1999年成立，科技創新始終是企業發展的強勁動力。
  • 打破國外壟斷 中核集團醫用同位素國產化取得新突破
    打破國外壟斷 中核集團醫用同位素國產化取得新突破 2020-12-26 17:32 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 國內最大半導體測試機龍頭,成長空間廣闊
    地產行業集中度提升，地產商偏向頭部企業，以馬可波羅、蒙娜麗莎、歐神諾為首的大型瓷磚企業在地產 500強中的首選率分別為 20%、17%和 14%。我國精裝修 佔比 逐漸提升，但 仍有 明顯提升空間。2018 年我國精裝修商品住宅滲透率為 27.5%，對比海外北美（80%）、歐洲（86%）、日本（84%）等地區滲透率仍有明顯提升空間。
  • 掩膜版國產化領軍者 清溢光電加速國產化進程
    其中，清溢光電邁出了國產化第一步。為提升我國平板顯示和半導體晶片等行業配套材料的國產化率，進一步完善產業鏈，國家和地方各級政府部門近年來出臺了一系列政策和措施予以全面扶持。掩膜版行業作為電子元器件的上遊行業，屬於國家發展戰略的重要環節之一，必會迎來新一輪風口。
  • 國產耐高溫新材料有望打破壟斷 國產氧化鋁連續纖維完成中試
    來源：中國證券網原標題：國產耐高溫新材料有望打破壟斷上海榕融宣布國產氧化鋁連續纖維完成中試，明年在臨港量產正在舉行的2020中國工博會上傳來好消息，上海榕融新材料科技有限公司昨天宣布，國產氧化鋁連續纖維完成中試，預計明年一季度將在臨港實現量產，一舉打破國內耐高溫新材料長期被國外巨頭壟斷的局面。
  • 國內半導體龍頭公司有哪些
    國內半導體龍頭公司有哪些？華泰證券指出，半導體設備需求及訂單向上拐點或已到來，2020年行業有望較快成長，新增需求源自5G商用推動全球存儲擴產及中國大陸整體晶圓、封測產能擴張，其中刻蝕、薄膜沉積設備受益程度較高，公司作為國產刻蝕設備領軍者長期受益。
  • 2020年中國半導體薄膜沉積設備行業市場規模及發展趨勢分析國產化...
    全球市場規模至2025年有望達到340億美元近年來，全球薄膜沉積設備持續穩定發展，根據Maximize Market Research數據統計，全球半導體薄膜沉積市場2017年市場空間約為125億美元，預計到2025年將達到340億美元，期間以年複合13.3%的速度增長。
  • 半導體測試設備市場現狀:國產化仍不足10%!
    此前國家曾對於半導體設備國產化提出了明確要求：在 2020 年之前，90~32nm 工藝設備國產化率達到 50%，實現 90nm 光刻機國產化，封測關鍵設備國產化率達到 50%。在 2025 年之前，20～14nm 工藝設備國產化率達到 30%，實現浸沒式光刻機國產化。到 2030 年，實現 18英寸工藝設備、EUV 光刻機、封測設備的國產化。
  • ...國產化專題:工藝控制與量測設備-國際品牌壟斷市場,但國產品牌...
    全球工 藝控制與量測設備主要被KLA、應用材料、Hitachi壟斷，國產品牌上海睿勵、 中科飛測、上海精測半導體均在國內晶圓產線上有訂單突破。 報告要點 全球前道工藝控制與量測設備市場規模約58億美元。
  • 全局角度,半導體設備的市場空間與競爭格局何在?
    拋光片用氫氣/氬氣通過加熱處理後結晶品質進一步提升稱為退火片。　　絕緣體上矽指某絕緣襯底上再形成一層單晶矽薄膜或單晶矽薄膜被某絕緣層(如SiO2)從支撐的矽襯底中分開，即實現製造器件的薄膜材料與襯底材料完全分離。