半导体前道设备国产化情况及厂商梳理

一. 半导体制造设备概览

半导体设备指用于生产半导体产品所需的各类设备，其技术壁垒高，研发难度大、周期长。

按工艺流程，可分为前道设备（晶圆制造）、后道设备（封装测试）。

前道设备包括：清洗设备、光刻设备、涂胶显影设备、刻蚀设备、过程控制设备、去胶设备、离子注入设备、薄膜沉积设备、机械抛光设备。

其中光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备为核心，占前道设备投资额的30%、25%、25%。

二. 半导体前道设备国产化情况

半导体前道设备全球集中度较高，应用材料AMAT、阿斯麦ASML、东京电子TEL、泛林LAM、科磊KLAC，合计占据全球65%市场份额。

前道设备国产化情况：

（1）清洗设备国产化率约30%，国内厂商：盛美上海 、北方华创 、至纯科技 、芯源微 。

（2）光刻设备国产化率低于1%，国内厂商：张江高科 （上海微电子）。

（3）涂胶显影设备国产化率约8%，国内厂商：芯源微。

（4）刻蚀设备国产化率约7%，国内厂商：中微公司 、北方华创。

（5）检测设备国产化率约2%，国内厂商：赛腾股份 、长川科技 、精测电子 。

（6）去胶设备国产化率约90%，基本实现国产化替代。

（7）离子注入设备国产化率约3%，国内厂商：万业企业 。

（8）薄膜沉积设备国产化率约8%，国内厂商：北方华创、拓荆科技 、中微公司、微导纳米 。

（9）抛光设备国产化率约10%，国内厂商：华海清科 。

三. 细分环节梳理

3.1 清洗设备

清洗工序是对晶圆表面进行无损伤清洗，以去除颗粒、自然氧化层、金属污染、有机物、抛光残留物等杂质。

清洗工艺可分为干法清洗、湿法清洗，90%以上的清洗步骤为湿法工艺，设备包括单片清洗设备、槽式清洗设备等。

盛美上海：半导体清洗设备国内龙头厂商，产品包括清洗设备、电镀设备、湿法设备、涂胶显影设备、抛光设备等。

3.2 光刻设备

光刻是将设计好的电路图从掩模版转印到晶圆表面。光刻是晶圆生产的核心环节，设备包括光刻机和涂胶显影设备。

光刻机是前道设备中技术壁垒最高的设备，阿斯麦ASML一家独大，目前国内上海微电子具备光刻机生产能力。

3.3 涂胶显影设备

涂胶显影设备在光刻工艺中配合光刻机，包括涂胶机、喷胶机、显影机。

芯源微：国内高端涂胶显影设备龙头厂商，产品包括涂胶显影设备、单片式湿法设备（清洗机、去胶机、湿法刻蚀机）。

3.4 刻蚀设备

集成电路制造通过薄膜沉积、光刻、刻蚀三大工艺，将光罩图形逐层转移到晶圆上。

等离子体刻蚀设备是除光刻机以外最关键的微观加工设备，制程步骤多、工艺开发难度高。

北方华创：国内半导体设备龙头厂商，涵盖刻蚀、薄膜、清洗环节主要产品，包括ICP刻蚀机、氧化/扩散炉、PVD等。

中微公司：高端半导体设备厂商，产品包括刻蚀设备、MOCVD设备 、VOC设备。

3.5 检测设备

通过探针台和测试机配合使用，对晶圆上的裸芯片进行功能和电参数测试，分为前道测试和后道测试设备。

赛腾股份：深耕自动化组装、自动化检测设备，通过收购日本Optima进入半导体检测设备领域。

3.6 去胶设备

去胶即刻蚀或离子注入完成之后去除残余光刻胶的过程。

去胶设备国产化率约90%，基本实现国产化替代，屹唐半导体市占率全球第一。

3.7 离子注入设备

硅片刻蚀后，需要将一些特殊的杂质离子注入到硅衬底去，需要离子注入设备。

万业企业：收购上海凯世通半导体切入半导体离子注入设备。

3.8 薄膜沉积设备

按照工艺原理不同，薄膜沉积设备可分为物理气相沉积设备（PVD）、化学气相沉积设备（CVD）、原子层沉积设备（ALD）。

PVD、CVD、ALD三者各有优势，其中CVD占比64%，是当前应用最广的沉积设备。

国产PVD龙头厂商是北方华创，CVD龙头厂商为中微公司。

3.9 抛光设备

晶圆制造环节，需要对硅片表面进行平坦化处理，这就用到了CMP设备。

华海清科：CMP设备国内龙头厂商，全球市占率4%，产品包括CMP设备、减薄设备、划切设备、湿法设备。