2021年全球薄膜沉積設備行業優勢企業市場競爭規模研究預測及發展態勢分析
?
①薄膜沉積設備分類:半導體設備細分行業為薄膜沉積設備行業。薄膜沉積是指在硅片襯底上沉積一層待處理的薄膜材料。所沉積薄膜材料可以是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金屬以及銅等金屬。沉積的膜可以為無定形、多晶的或者單晶。在晶圓制造過程中,這三種薄膜都會被用到。薄膜沉積設備主要負責各個步驟當中的介質層與金屬層的沉積,包括CVD(化學氣相沉積)設備、PVD(物理氣相沉積)設備/電鍍設備和ALD(原子層沉積)設備,其中ALD又是屬于CVD的一種,是先進制程部分工序節點所需的薄膜沉積設備。
市場規模現狀:在半導體行業下游需求增長以及技術變革的推動下,全球薄膜沉積設備行業持續穩定發展。根據中金企信統計數據,2017-2019年全球半導體薄膜沉積設備市場規模分別為125億美元、145億美元和155億美元,2020年擴大至約172億美元,年復合增長率為11.2%。
2017-2020年全球半導體薄膜沉積設備市場規模分析
?
????????數據統計:中金企信國際咨詢
新建晶圓廠設備投資中,晶圓制造相關設備投資額占比約為總體設備投資的80%,薄膜沉積設備作為晶圓制造的三大主設備之一,其投資規模占晶圓制造設備總投資的25%。
2020年中國半導體設備投資占比分析
?
數據統計:中金企信國際咨詢
薄膜沉積工藝的不斷發展,形成了較為固定的工藝流程,同時也根據不同應用演化出了PECVD、濺射PVD、ALD、LPCVD等不同的設備用于晶圓制造的不同工藝。其中,PECVD是薄膜設備中占比最高的設備類型,占整體薄膜沉積設備市場的33%;ALD設備目前占據薄膜沉積設備市場的11%;SACVD是新興的設備類型,屬于其他薄膜沉積設備類目下的產品,占比較小。在整個薄膜沉積設備市場,屬于PVD的濺射PVD和電鍍ECD合計占有整體市場的23%。
2020年中國各類薄膜沉積設備占比分析
?
????????數據統計:中金企信國際咨詢
近年來全球ALD設備市場規模快速增長。專家分析:由于半導體先進制程產線數量增加,2026年全球ALD設備市場規模約為32億美元。
中金企信國際咨詢公布《2021-2027年中國薄膜沉積設備行業市場調查研究及投資潛力預測報告》
市場競爭態勢:從全球市場份額來看,薄膜沉積設備行業呈現出高度壟斷的競爭局面,行業基本由應用材料(AMAT)、ASM、泛林半導體(Lam)、東京電子(TEL)等國際巨頭壟斷。2019年,ALD設備龍頭東京電子(TEL)和先晶半導體(ASMI)
分別占據了31%和29%的市場份額,剩下40%的份額由其他廠商占據;而應用材料(AMAT)則基本壟斷了PVD市場,占85%的比重,處于絕對龍頭地位;在CVD市場中,應用材料(AMAT)全球占比約為30%,連同泛林半導體(Lam)的21%和TEL的19%,三大廠商占據了全球70%的市場份額。
薄膜沉積設備市場需求穩步增長:隨著半導體行業整體景氣度的提升,全球半導體設備市場呈現快速增長態勢,拉動市場對薄膜沉積設備需求的增加。未來,技術發展將加速下游半導體產品需求增長,全球集成電路制造業產能將進一步擴張,全球半導體薄膜沉積設備市場規模將因此高速增長。全球半導體薄膜沉積設備市場規模在2025年將從2020年的172億美元擴大至340億美元,保持年復合13.3%的增長速度。
薄膜沉積設備行業一方面長期受益于全球半導體需求增加與產線產能的擴充,另一方面受益于技術演進帶來的增長機遇,包括制程進步、多重曝光與3DNAND存儲技術。
2020年全球新建晶圓廠21座,包括中國大陸的9座、臺灣的5座;2021年全球預計開工18個晶圓廠,其中包括中國大陸10座、臺灣3座。根據中國國際招投標網公布的信息,長江存儲、上海華力、華虹無錫、上海積塔、中芯紹興、合肥晶合等中國本土晶圓廠正在加大設備采購力度。中國本土晶圓廠建廠的熱潮將一同引領中國半導體薄膜沉積設備的需求增長。
②芯片工藝進步及結構復雜化提高薄膜設備需求:在晶圓制造過程中,薄膜起到產生導電層或絕緣層、阻擋污染物和雜質滲透、提高吸光率、臨時阻擋刻蝕等重要作用。隨著集成電路的持續發展,晶圓制造工藝不斷走向精密化,芯片結構的復雜度也不斷提高,需要在更微小的線寬上制造,制造商要求制備的薄膜品種隨之增加,最終用戶對薄膜性能的要求也日益提高。這一趨勢對薄膜沉積設備產生了更高的技術要求,市場對于高性能薄膜設備的依賴逐漸增加。
由于芯片的線寬越來越窄,結構越來越復雜,對于現有薄膜的性能參數精細化要求提高,也衍生出新的設備及薄膜材料的需求。在薄膜性能方面,先進制程的前段工藝對薄膜均勻性、顆粒數量控制、金屬污染控制的要求逐步提高。在設備種類方面,臺階覆蓋能力強、薄膜厚度控制精準的ALD設備,高深寬比溝槽孔洞填充能力強,沉積速度快的SACVD等新設備被引入產線。在新薄膜材料方面,更強絕緣性能(低k)的材料,與低k材料配套使用的新型阻擋層材料以及光刻工序中新的光掩膜工藝硬掩模層材料得到應用。
③先進產線對薄膜設備需求量陡增:隨著產線的逐漸升級,晶圓廠對薄膜沉積設備數量和性能的需求將繼續隨之提升,在實現相同芯片制造產能的情況下,對薄膜沉積設備的需求量也將相應增加。
不同制程邏輯芯片產線薄膜沉積設備需求量
?
數據統計:中金企信國際咨詢
對比兩種產線的設備需求數量,總體上看,越先進制程產線所需的薄膜沉積設備數量越多。先進制程使得晶圓制造的復雜度和工序量都大大提升,為保證產能,產線上需要更多的設備。
近年來,全球新增邏輯芯片產能制程越來越先進,通常用于90nm及以下制程的集成電路制造。隨著90nm以下制程的產線數量增多,薄膜沉積設備的需求量將逐漸上升。尤其考慮到28nm及以下工藝的產線,隨著多重曝光技術的引入,導致工序數和設備數大幅提高,半導體薄膜沉積設備未來市場需求將陡增。此外,先進制程主要用于高性能數字電路或者對低功耗要求較高的集成電路。未來,5G通信技術、數據中心、智慧城市、汽車電子、人工智能等一系列新技術及市場需求做驅動,將使先進制程產線占比提高,進一步加速薄膜沉積設備市場規模攀升。
在FLASH存儲芯片領域,隨著主流制造工藝已由2DNAND發展為3DNAND結構,結構的復雜化導致對于薄膜沉積設備的需求量逐步增加。根據東京電子披露,薄膜沉積設備占FLASH芯片產線資本開支比例從2D時代的18%增長至3D時代的26%。隨著3DNANDFLASH芯片的內部層數不斷增高,對于薄膜沉積設備的需求提升的趨勢亦將延續。
盡管全球半導體設備市場有較強的周期性,但中國大陸半導體產業正面臨前所未有的發展機遇,國家戰略聚焦,巨大市場支撐,產業鏈良性互動,產業資本日漸發力,大陸及國際資本投資的晶圓廠數量不斷增加,制程更加先進,中國薄膜沉積設備行業將保持高成長性,未來中國市場的重要性將進一步提高。
行業內主要競爭對手情況:在薄膜沉積設備領域,拓荊科技目前主要競爭對手為美國的應用材料(AMAT)、美國的泛林半導體(Lam)、日本的東京電子(TEL)、荷蘭的先晶半導體(ASMI)。
(1)應用材料(AMAT)情況:該公司成立于1967年,系美國納斯達克證券交易所上市公司(股票代碼:AMAT),主要從事半導體設備的研發、生產和銷售,主要產品包括原子層沉積設備、化學薄膜沉積設備、電化學沉積設備、物理薄膜沉積設備、刻蝕設備、快速熱處理設備、離子注入機、化學機械拋光設備等。
應用材料(AMAT)是世界上最大的半導體裝備供應商,提供泛半導體裝備包含半導體及封裝,太陽能,和LED等領域,基本在全部的前道工藝上除光刻機以外都有全系列的專用裝備提供。在全球有超過15,700多名員工。
(2)泛林半導體(Lam)情況:該公司成立于1980年,系美國納斯達克證券交易所上市公司(股票代碼:LRCX),主要從事半導體設備的研發、生產和銷售,主要產品包括刻蝕設備、薄膜沉積設備、晶圓清洗設備、光致抗蝕設備等。泛林半導體(Lam)于2001年在上海成立了全資子公司“泛林半導體設備技術(上海)有限公司”。泛林半導體(Lam)為世界上第三大半導體裝備供應商,僅次于應用材料(AMAT)及專供光刻機的ASML(ASMLHoldingN.V.),產品著重在薄膜沉積、等離子刻蝕、光阻去除、晶片清洗等半導體前道工藝和封裝應用,現有8,200名員工。
(3)東京電子(TEL)情況:該公司成立于1963年,系東京證券交易所上市公司(股票代碼:8035.TYO),主要從事半導體設備的研發、生產和銷售,其主要產品包括顯像設備、熱處理成膜設備、干法刻蝕設備、濕法清洗設備及測試設備及平板液晶顯示設備等。東京電子(TEL)是全球最大的半導體制造設備、液晶顯示器制造設備制造商之一。國內的集成電路制造前道晶圓加工環節用涂膠顯影設備主要被該公司壟斷。東京電子(TEL)在全球約有11,000名員工。
(4)先晶半導體(ASMI)情況:公司成立于1968年,是一家荷蘭晶圓制造半導體工藝設備的供應商,阿姆斯特丹泛歐交易所上市公司(股票代碼:ASM)。產品涵蓋了晶圓加工技術的重要方面,包括光刻、沉積、離子注入和單晶圓外延。近年來,將原子層沉積(ALD)和等離子體增強原子層沉積(PEALD)引入先進制造商的主流生產。
先晶半導體(ASMI)是全球十大半導體設備供應商之一,占半導體設備市場份額的3%。該公司在原子層沉積領域較為突出,占有原子層沉積領域全球市場份額的29%,僅次于東京電子(TEL)占有的31%。先晶半導體(ASMI)在全球有2,500余名員工。PECVD、ALD及SACVD產品主要競爭對手為國際半導體設備廠商,如應用材料(AMAT)、泛林半導體(Lam)、東京電子(TEL)、先晶半導體(ASMI)。
先晶半導體優勢企業近三年主要盈利指標分析
?
數據統計:中金企信國際咨詢