2021年全球和中国CVD设备发展现状分析.docx

2021年全球和中国CVD设备发展现状分析一、CVD设备产业概述1、产业地位根据工作原理的不同，集成电路薄膜沉积可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和其他。薄膜沉积工艺不断发展，根据不同的应用演化出了PECVD、溅射PVD、ALD、LPCVD等不同的设备用于晶圆制造的不同工艺。CAD设备产业属于薄膜沉积技术的关键组成2、发展历程及分类状况晶圆制造工艺不断走向精密化，芯片结构的复杂度也不断提高，需要在更微小的线宽上制造，制造商要求制备的薄膜品种随之增加，最终用户对薄膜性能的要求也日益提高。CVD发展历程而言，相比传统的APCVD、LPCVD设备，PECVD设备已成为芯片制造薄膜沉积工艺中运用最广泛的设备种类，未来HDPCVD、FCVD应用有望增加。ALD设备亦有望在14nm及以下制程逻辑芯片、17nm及以下DRAM芯片中得到更广泛应用；CVD发展历程及分类对比二、CAD设备技术背景线宽向7纳米及以下制程发展，当前市场普遍使用的光刻机受波长的限制精度无法满足要求，需要采用多重曝光工艺，重复多次薄膜沉积和刻蚀工序以实现更小的线宽，使得薄膜沉积次数显著增加。在90nm CMOS工艺，大约需要40道薄膜沉积工序。在3nm FinFET工艺产线，需要超过100道薄膜沉积工序，对于薄膜颗粒的要求也由微米级提高到纳米级。薄膜沉积设备用量方面，以中芯国际为例，一条1万片产能的180nm 8寸晶圆产线CVD设备用量平均约为9.9台，而一条1万片90nm 12寸晶圆产线CVD设备用量可达42台。中芯国际不同制程CVD设备需求量CVD按照沉积条件的条件又可以分为PECVD、LPCVD、APCVD、SACVD（次常压CVD）等，适用于不同工艺节点对膜质量、厚度以及孔隙沟槽填充能力等的不同要求。PECVD由于等离子体作用，化学反应温度明显降低，薄膜纯度和致密度得到加强，在从亚微米到90nm往下的发展中扮演了重要角色，目前也是应用最广、占比最大的当前主流CVD技术对比三、CVD设备产业现状1、全球市场规模就全球CVD设备市场规模变动而言，2019年受下游需求下降整体半导体景气度下降影响，CVD设备需求出现较大幅度下滑，2020年以来5G带动智能手机需求回暖，整体半导体设备产业需求回升，2020年CVD设备规模达85亿美元。随着汽车电子和物联网整体持续发展，半导体需求持续提升，预计2024年市场规模将达到105亿美元。2018-2024年中国CVD设备市场规模及预测2、中国市场规模就国内CVD市场现状而言，国内目前薄膜沉积设备整体市场规模表现为快速增长趋势， CVD设备作为主要组成技术受制于国际企业，2021年市场规模达33亿美元左右，随着国际局势持续趋紧，半导体设备整体国产化趋势加速，CVD有望受益规模引来较快增长。2018-2024年中国CVD市场规模及预测相关报告：华经产业研究院发布的；3、市场结构就目前全球CVD设备组成结构而言，PECVD设备在相对较低的反应温度下形成高致密度、高性能薄膜，不破坏已有薄膜和已形成的底层电路，实现更快的薄膜沉积速度，2020年占比全球CVD设备46.9%左右，ALD也随着先进制程需求持续增长占比有所提升，目前达17.7%左右。2020年全球CVD设备市场结构占比情况四、CVD设备竞争格局1、市场集中度全球CVD市场上，应用材料占据龙头地位，市场份额28%，其次是泛林半导体和东京电子，市场集中度较高。国内市场上，北方华创的LPCVD，以及沈阳拓荆的PECVD，已通过主流晶圆代工厂验证，开始进行小批量生产交付。ALD领域作为新兴领域，国内公司与国外巨头起步时间较为接近，国外公司技术壁垒并不高，国内公司在国内晶圆厂有一定渗透率。2020年全球CVD设备市场竞争格局此前CVD设备国内无论是相关学科教育基础、具备从业经验的人才还是下游产线的发展程度都不及海外，因此国产厂商相对落后于海外龙头，但近年随着下游产线持续壮大以及加速导入国产供应商，以及国产厂商本身在技术、专利、经验等多方面不断突破，也逐渐有拓荆科技、北方华创、盛美上海等优质厂商在部分领域取得进展、部分实现国产替代。国内CVD设备厂商对比2、拓荆科技拓荆科技主要产品包括等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备、原子层沉积（ALD）设备和次常压化学气相沉积（SACVD）设备三个产品系列，已广泛应用于国内晶圆厂 14nm 及以上制程集成电路制造产线，并已展开 10nm 及以下制程产品验证测试。2018-2021年9月拓荆科技PECVD产量分别为9台、22台、50台和49台，销量分别为4台、19台、31台和23台，对应营收分别为0.517亿元、2.477亿元、4.182亿元和3.228亿元，测算每台PECAD价格约在1300万以上，主要客户为中芯国际、华虹集团、长江存储、重庆万国半导体科技有限公司。2018-2021年9月拓荆科技CVD设备营收五、薄膜沉积设备整体国产化现状从目前薄膜沉积设备招标情况来看整体国产化进程，2020年我国三大晶圆厂薄膜沉积设备总采购量分别为107和206台，整体需求出现较大幅度增长，但整体国产企业供给仅分别为20台和35台，分别占比18.7%和17%。表明目前薄膜沉积领域整体国产化水平仍较低，且在需求大幅度增长时，企业供给无法维持。2020-2021年中国三大晶圆厂薄膜沉积国产化进程注：中芯国际（绍兴）、长江存储、华虹宏力（包括华虹半导体、上海华力）从主要晶圆厂薄膜沉积设备中标情况而言，2021年拓荆科技和北方华创分别中标13台和9台，盛吉盛也有2台。目前国内薄膜沉积设备企业整体企业入局持续增加，带动我国薄膜沉积设备国产化进程加速，加之下游需求有望受益汽车电子和物联网产业快速增长，国产薄膜沉积设备规模有望快速扩张。2021年中国三大晶圆厂薄膜沉积设备中标分布六、CVD发展趋势国内也有其他厂商在IC制造用薄膜沉积设备有一定布局和突破，但整体上在CVD和ALD设备领域实现规模量产的厂商寥寥无几。具体来看，国内同行北方华创在PVD设备优势明显，AP/LPCVD设备也有一定竞争力，ThermalALD也有较好突破；而中微公司和盛美上海则也在积极布局CVD和ALD领域，具体细分领域突破程度不一。