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半导体设备国产替代
小韭菜yyds
2023-03-10 08:14:03

薄膜沉积是晶圆制造的三大核心步骤之一,薄膜的技术参数直接影响芯片性能。半导体器件的不断缩小对薄膜沉积工艺提出了更高要求,而ALD技术凭借沉积薄膜厚度的高度可控性、优异的均匀性和三维保形性,在半导体先进制程应用领域彰显优势。

  用于薄膜沉积的技术包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)。其中ALD技术是一种将物质以单原子膜的形式逐层镀在基底表面的方法,能够实现纳米量级超薄膜的沉积。目前ALD技术可以细分为TALD、PEALD、SALD等,制备的薄膜类型包括氧化物、氮(碳)化物、金属与非金属单质等,涵盖介电层、导体和半导体。ALD反应的自限制性和窗口温度较宽的特征,使其生长的薄膜具有很好的台阶覆盖率、大面积均匀、致密无孔洞等优势,且厚度等沉积参数易于精确控制。ALD技术特别适合复杂形貌、高深宽比沟槽表面的薄膜沉积,被广泛应用于High-K栅介质层、金属栅、铜扩散阻挡层等半导体先进制程领域。

  2020年,全球ALD设备市场规模约占薄膜沉积设备整体市场的11%。从晶圆厂设备投资构成来看,薄膜沉积设备投资额占晶圆制造设备总投资额的比重约达25%。随着全球和国内晶圆厂的加速建设和扩产,以及半导体器件结构向更细微演进,ALD设备市场空间广阔。

  根据SEMI,全球晶圆产能2022年将增长8%,2020年至2024年期间,中国大陆和中国台湾将分别增加8家和11家300mm Fab厂,合计约占全球新增数量的50%。在Fab厂设备投资额构成中,前道晶圆制造设备占比高达80%,其中薄膜沉积设备投资额约占晶圆制造设备的25%。Maximize Market Research统计显示,2017至2020年全球半导体薄膜沉积设备市场规模从125亿美元增至172亿美元,CAGR达11.2%,预计2025年可达340亿美元。根据Gartner统计,2020年ALD设备市场规模约占薄膜沉积设备的11%,SEMI预测,受益于半导体先进制程产线数量增加,2020年至2025年全球ALD设备销售额CAGR将达到26.3%,远高于PVD和PECVD设备的增速,市场前景可观。

  半导体ALD设备市场由海外厂商高度垄断。2020年,我国薄膜沉积设备国产化率为8%,虽然较2016年的5%有所提升,但总体水平尤其是中高端设备的国产占比仍然较低。

  在国际市场,ASMI、TEL、Lam、AMAT等知名半导体厂商均提供ALD设备,其中ASMI为全球ALD设备市场龙头企业,公司在ALD技术领域持续深耕,通过跨国并购拓展并巩固了ALD业务,2020年ALD设备销售额市占率高达55%。在国内市场,经营薄膜沉积设备业务的公司主要包括拓荆科技、微导纳米、中微公司、盛美上海、北方华创,目前具备半导体ALD技术产业化能力的企业仍然较少。建议关注在ALD设备领域取得较大进展的拓荆科技、微导纳米。

         微导纳米:TALD产品在逻辑芯片High-K栅介质层领域已实现产业化应用;TALD和PEALD设备在新型存储芯片的电容介质层、化合物半导体、量子器件的超导材料导电层等领域已与客户签署订单。公司 High - kALD 设备打破国际垄断,设备表现和工艺性能参数达到国际同类水平,并获得国内头部 IC 客户重复订单。截至2022年9月末,公司半导体设备在手订单达1.5亿元,涵盖先进逻辑、新型存储、化 物半导体和新型显示芯片等应用领域。美国半导体制裁背景下,我国半导体自主可控大势所趋,公司作为国内半导体 ALD 技术领军者设备验证有望加速, ALD 设备国产替代空间广阔!

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