2020年離子注入機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀分析及市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

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離子注入機(jī)是高壓小型加速器中的一種，是由離子源得到所需要的離子，經(jīng)過(guò)加速得到幾百千電子伏能量的離子束流，用做半導(dǎo)體材料、大規(guī)模集成電路和器件的離子注入，還能用于太陽(yáng)能電池等的制造。離子注入機(jī)也是集成電路制造前工序中的關(guān)鍵設(shè)備，半導(dǎo)體為改變載流子濃度和導(dǎo)電類(lèi)型需要對(duì)半導(dǎo)體表面附近區(qū)域進(jìn)行摻雜，而離子注入與常規(guī)熱摻雜工藝相比可對(duì)注入劑量、注入角度、注入深度、橫向擴(kuò)散等方面進(jìn)行精確的控制，使得離子注入在半導(dǎo)體制造中被廣泛應(yīng)用。

離子注入機(jī)由離子源、離子引入和質(zhì)量分析器、加速管、掃描系統(tǒng)和工藝腔組成，可以根據(jù)實(shí)際需要省去次要部位。離子源是離子注入機(jī)的主要部位，作用是把需要注入的元素氣態(tài)粒子電離成離子，決定要注入離子的種類(lèi)和束流強(qiáng)度。離子源直流放電或高頻放電產(chǎn)生的電子作為轟擊粒子，當(dāng)外來(lái)電子的能量高于原子的電離電位時(shí)，通過(guò)碰撞使元素發(fā)生電離。碰撞后除了原始電子外，還出現(xiàn)正電子和二次電子。正離子進(jìn)入質(zhì)量分析器選出需要的離子，再經(jīng)過(guò)加速器獲得較高能量，由四級(jí)透鏡聚焦后進(jìn)入靶室，進(jìn)行離子注入。離子注入機(jī)主要用于摻雜工藝。目前從摻雜工藝技術(shù)上有2種方法：一是高溫?zé)釘U(kuò)散法，即將摻雜氣體導(dǎo)入放有硅片的高溫爐，將雜質(zhì)擴(kuò)散到硅片內(nèi)的一種方法；二是離子注入法，通過(guò)離子注入機(jī)的加速和引導(dǎo)，將要摻雜的離子以離子束形式入射到材料中去，離子束與材料中的原子或分子發(fā)生一系列理化反應(yīng)，入射離子逐漸損失能量，并引起材料表面成分、結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化，最后停留在材料中，從而優(yōu)化材料表面性能，或使材料獲得某些新的性能。離子注入機(jī)是集成電路制造前工序中的關(guān)鍵設(shè)備，離子注入的目的是改變導(dǎo)體的載流子濃度和導(dǎo)電類(lèi)型。與常規(guī)熱摻雜工藝相比，離子注入可對(duì)注入劑量、注入角度、注入深度、橫向擴(kuò)散等方面進(jìn)行精確的控制，提高了電路的集成度、開(kāi)啟速度、成品率和壽命，降低了成本和功耗。離子注入機(jī)廣泛用于摻雜工藝，可以滿(mǎn)足淺結(jié)、低溫和精確控制等要求。離子注入機(jī)在IC前道設(shè)備價(jià)值占比約3.0%。早在2008年出臺(tái)的“02專(zhuān)項(xiàng)”實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備從零到一大跨越。取得了顯著階段成果，包括服務(wù)全球的65-28nm先進(jìn)制程工藝、高密度封裝技術(shù)、30多種高端設(shè)備等。近幾年政府也先后出臺(tái)《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》、《鼓勵(lì)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展企業(yè)所得稅政策》等政策，從稅收、資金等各個(gè)維度為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)給予扶持，其中某些政策對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備尤其是離子注入機(jī)也提出了明確的發(fā)展目標(biāo)要求。從政策環(huán)境上來(lái)看，我國(guó)對(duì)于離子注入機(jī)行業(yè)較為重視。其主要表現(xiàn)在將離子注入機(jī)在多項(xiàng)政策中列為推薦發(fā)展的關(guān)鍵設(shè)備。如《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推薦綱要》中明確提出，要離子注入機(jī)作為關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行研發(fā)。;《首臺(tái)(套)重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》(2019年版)也將中束流、大束流、高能離子注入機(jī)等離子注入機(jī)列入了名錄。從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，2013-2019年，全球離子注入機(jī)市場(chǎng)呈現(xiàn)波動(dòng)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，除2016年略有下降外，其他年份離子注入機(jī)市場(chǎng)規(guī)模均出現(xiàn)了一定幅度的增長(zhǎng)。2019年，全球離子注入機(jī)市場(chǎng)規(guī)模實(shí)現(xiàn)18.0億美元，較2018年增長(zhǎng)17.65%。目前，全球離子注入機(jī)仍以大束流離子注入機(jī)為主，據(jù)數(shù)據(jù)披露，大束流離子注入機(jī)占離子注入機(jī)市場(chǎng)總份額的61%，中低束流離子注入機(jī)和高能離子注入機(jī)分別占20%和18%。2017年-2020年的四年間，將有26座新晶圓廠(chǎng)在中國(guó)大陸投產(chǎn)，據(jù)中金企信國(guó)際咨詢(xún)公布的《2020-2026年中國(guó)離子注入機(jī)市場(chǎng)供需發(fā)展前景及投資戰(zhàn)略預(yù)測(cè)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2017年晶圓廠(chǎng)設(shè)備支出總計(jì)570億美元，和2016年相比增長(zhǎng)了41%。2018年晶圓設(shè)備投資預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)11%，達(dá)到630億美元，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占比17%約107億美元。預(yù)計(jì)集成電路所需離子注入機(jī)2020年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模在5.6億美元約39億元，但其中大部分來(lái)自于國(guó)外進(jìn)口。離子注入機(jī)作為半導(dǎo)體晶圓制造等領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備之一，其市場(chǎng)發(fā)展與晶圓加工設(shè)備行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)息息相關(guān)。2019年，全球晶圓加工設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至650億美元以上，較上一年增長(zhǎng)近30個(gè)百分點(diǎn)。其中離子注入機(jī)占晶圓加工設(shè)備的比重約為5%，因此在2019年，全球離子注入機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將近達(dá)到20億美元。而就中國(guó)的情況來(lái)看，由于國(guó)家對(duì)半導(dǎo)體晶圓制造產(chǎn)業(yè)的高度重視，我國(guó)離子注入機(jī)市場(chǎng)發(fā)展逐漸加快，在2019年市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)增長(zhǎng)至4.0億美元，預(yù)計(jì)發(fā)展到2020年將達(dá)到5.5億美元以上，未來(lái)市場(chǎng)潛力也是相當(dāng)巨大。

近年來(lái)，我國(guó)政府對(duì)半導(dǎo)體晶圓制造產(chǎn)業(yè)高度重視，而離子注入機(jī)作為半導(dǎo)體晶圓制造等領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備之一，其市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿σ蚕喈?dāng)巨大。就目前來(lái)看，由于我國(guó)離子注入機(jī)市場(chǎng)起步較晚，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)制造技術(shù)水平不高，未來(lái)本土企業(yè)發(fā)展空間巨大。