打破垄断!半导体设备重大技术突破
半导体设备重大技术突破
近日,SEMICON China 2025在上海开幕,首次参展的新凯来已经开发了6大类半导体工艺和量检测装备。
目前新凯来基于一代工艺、一代材料、一代装备的设计理念,已经开发了刻蚀产品、扩散产品、薄膜产品以及物理量测产品、X射线量测产品、光学量检测产品6大类工艺和量检测装备,覆盖先进逻辑和存储,支持向更先进节点演进。
新凯来发布的半导体设备的重大技术突破,或将对其上游材料和零部件需求形成显著提升。
当前,全球半导体市场呈增长态势,IDC 预计 2025 年广义半导体代工市场将同比增长 11%。AI、智能驾驶等产业对算力的需求及增长,正推动半导体装备市场稳步增长。在国际形势和国产替代的大背景下,我国半导体设备产业链各环节正加速发展,虽然在部分核心设备上仍依赖进口,但在多个领域已实现突破,未来发展空间广阔。
美国出口限制升级,设备国产化道在眉睫
目前,我国刻蚀设备、薄膜沉积设备、清洗设备、CMP抛光设备的国产化率位于10%-30%之间,热处理设备国产化率位于30%-40%之间;去胶机国产化率达到了90%。然而,量/检测设备、离子注入设备、涂胶显影设备国产化率仍较低,处于5%以下;光刻设备国产化率仅不到1%。美国出口限制升级或将直接影响到相关设备的出口,催化国产替代加速,其中国产化率较低的环节将充分受益。
半导体设备作为半导体产业的基石,对整个行业的发展起着决定性作用。下面将从上游、中游、下游,对半导体设备产业链各环节展开详细拆解。
上游:零部件及原材料供应
零部件
半导体设备零部件种类繁多,按类型可分为机械类、电气类、机电一体类、气体 / 液体 / 真空系统类、仪器仪表类、光学类。从关键子系统来看,又涵盖气液流量控制系统、真空系统、制程诊断系统等 8 大类。
光刻机零部件:光刻机是芯片制造的核心设备,其镜头、光源等核心零部件技术门槛极高,此前长期被国外企业垄断。不过,国内企业已开始突破,部分国产零部件崭露头角,如河南百合光电自主设计的光刻机照明光源系统光学元件,线条精度可达 1 微米,实现了大尺寸曝光光学系统的国产化替代。
刻蚀机零部件:刻蚀机在芯片图形转移环节不可或缺,国内企业在该领域取得一定进展,部分产品已进入国内主流设备厂商供应链。零部件的精度和稳定性,直接决定了刻蚀机的性能。
原材料
轴承:作为半导体设备的重要零部件,轴承可支撑机械旋转体,减少运动摩擦,保证回转精度。近年来,我国轴承产量持续增长,2022 年较上年同期增长 11.16%,达到 259 亿套,预计 2023 年将增长至 270 亿套,为半导体设备的稳定供应提供了保障。
其他原材料:生产半导体设备还需各类专业原材料,虽然它们并非直接面向消费者,但对设备的质量和性能影响重大。
中游:各类半导体设备制造
中游是半导体设备产业链的核心环节,相关设备的技术水平和市场份额,直接决定了企业的竞争力。根据工艺流程,半导体设备可分为前道设备和后道设备。
前道工艺设备
前道工艺设备主要用于半导体的制造和加工,技术难度高,工序复杂,资金投入大。
光刻机:光刻机决定了芯片的制程和性能,在半导体设备中占据重要地位,市场占比达 24%。全球光刻机市场主要被荷兰 ASML 公司垄断,国内上海微电子等企业正积极追赶。
刻蚀机:刻蚀机是芯片制造不可或缺的设备,市场占比 20%。国内中微公司等企业的刻蚀设备,在 5 纳米及以下制程芯片制造中表现出色,已在全球市场占据一席之地。
薄膜沉积设备:薄膜沉积设备市场占比同样为 20%,在芯片制造过程中,用于在晶圆表面沉积各种薄膜材料。拓荆科技在 SEMICON China 2025 展会上,集中发布 ALD 系列、3D - IC 及先进封装系列和 CVD 系列新品,展示了在该领域的技术突破与产业布局。
后道工艺设备
后道工艺设备主要用于半导体的封装和性能测试。
测试机:测试机用于检测芯片的功能和性能,市场占比 9%,能确保芯片在投入使用前符合质量标准。
分选机和探针台:分选机和探针台可对芯片进行分类和测试,是半导体封装测试环节的重要设备 。
下游:半导体制造与应用
下游是半导体设备产业链的终端应用环节,其需求变化直接影响设备的市场需求。
芯片制造
国内芯片制造企业如中芯国际,不断加大研发投入,提升制造工艺水平。随着人工智能、5G 通信等新兴技术的发展,对芯片的性能和需求不断提高,推动芯片制造企业持续升级设备和工艺。
封装测试
长电科技等国内封装测试企业在全球市场占据重要地位,技术水平和市场份额不断提升。作为芯片走向市场的 “最后一公里”,封装测试的技术水平和效率,直接影响芯片的性能和成本。
半导体设备是半导体产业发展的核心驱动力,在全球半导体市场复苏,以及我国半导体产业加速国产替代的大背景下,多家半导体设备企业凭借技术创新和市场拓展,成为行业内的佼佼者。
中微公司 —— 刻蚀设备领军者
在刻蚀设备领域,中微公司表现卓越,其 5 纳米及以下制程的刻蚀设备已在全球市场占据一席之地,打破了国外企业在该领域的长期垄断。中微公司持续加大研发投入,吸引高端人才,构建了强大的技术研发团队,确保公司在刻蚀技术上始终保持领先地位。公司产品不仅应用于国内主流芯片制造企业,还成功进入台积电等国际半导体厂商的供应链,为国内半导体设备行业走向国际市场树立了榜样。
拓荆科技 —— 薄膜沉积设备翘楚
拓荆科技专注于薄膜沉积设备的研发与产业化,是国内专用量产型 PECVD、ALD、SACVD、HDPCVD、超高深宽比沟槽填充 CVD 及混合键合设备的领军企业。截至 2024 年 6 月底,公司累计出货超过 1940 个反应腔,进入超过 70 条生产线。在 2025 年的 SEMICON China 展会上,拓荆科技集中发布 ALD 系列、3D - IC 及先进封装系列和 CVD 系列新品,展现了强大的技术研发实力和产品创新能力。其成熟产品的核心技术及关键性能指标均已达到国际同类设备先进水平,为国内芯片制造企业提供了高质量的薄膜沉积解决方案。
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