2024年,半导体设备国产化进展如何?

小夏 科技 更新 2024-01-31

2024年即将结束!今年以来,由于整个消费电子市场需求下滑,全球半导体市场同比萎缩了12%(IDC数据),许多半导体厂商为控制产能过度增长,大幅削减了半导体设备的资本支出,导致2024年全球半导体设备同比下降6%1%至1009亿美元(SEMI数据),这也是近四年来市场首次萎缩。

同时,也是在2024年,美国于2024年10月出台的半导体新规对中国半导体的影响开始显现,日本、荷兰也纷纷效法美国半导体新规,陆续出台了先进半导体设备的出口管制政策, 日本新规将于2024年7月23日生效,荷兰新规将于2024年9月1日生效,但ASML牌照有效期至2024年底。这在一定程度上也刺激了中国半导体厂商在有效期内加快从日本、荷兰采购他们需要的半导体设备。 同时,进一步推动了半导体设备国产化进程的加快。

SEMI的**数据还显示,2024年中国市场的半导体设备销售额将超过300亿美元,创历史新高,并将进一步拉大与其他地区的差距。

那么,2024年中国国产半导体设备进展如何?国产化比例提升了多少?

据国内半导体厂商采购中标数据统计,2024年1-11月,统计样本中共有875条设备晶圆生产线中标,中国设备整体中标率约为47%。

一、国内半导体设备行业现状

对于国内半导体设备制造商来说,除了产业规模的自然扩张外,驱动力还包括国内市场的国产替代。 根据中国电子专用设备行业协会的数据,2024年,国内半导体设备销量为3855亿元,同比增长5871%,占中国大陆半导体设备销售额的20%02%。

以半导体晶圆制造设备为例,目前国产设备在成熟工艺的工艺覆盖率上日趋完善,积极推动高端工艺的工艺突破。 此外,基于产品量产的机会,各大半导体设备厂商也在紧密开展工艺设备合作研发、现有产品的迭代和细分新品类的拓展,有利于产品竞争力的不断深化和市场拓展。 目前,半导体设备的国产化率仍处于非线性增长区间,预计未来国产设备的渗透率将加速。

通过对全球半导体设备市场竞争格局的分析可以看出,收入在前100亿美元中收入在百亿美元的领先半导体设备公司,其业务结构基本覆盖了半导体设备细分市场的前三大类:蚀刻、 光刻和沉积。有鉴于此,对于本土半导体设备厂商来说,在光刻、刻蚀、沉积等“大赛道”深度布局的企业,长期营收空间更广阔,未来发展前景广阔。

目前,本土半导体设备产业仍处于初期增长阶段,率先在各个“细分赛道”建立竞争优势的设备厂商,有望在下游客户中抢占更有利的利基市场。 包括先发研发验证机会、领先的市场份额和积累更丰富的量产经验,从而在细分品类中建立更高的竞争壁垒。

在工艺技术方面,目前国内半导体设备厂商在刻蚀、沉积、清洗、涂胶开发、CMP、离子注入、试验机、分选机、探针台等核心工艺环节均有较大进展,与海外传统厂商初步形成技术标杆。

在产品方面,以北方华创、中国微、盛美上海为代表的国内半导体设备企业不断完善其产品的平台布局,能够服务于市场规模的快速扩张和长期收益空间的不断开放。 另一方面,以拓晶科技、华海清科、鑫苑微、中科飞测等为代表的国内半导体设备企业,在各自专业领域占据领先份额,不断巩固技术和市场壁垒。

在后端领域,国内半导体设备厂商在试验机、分选机、探针台等设备配套比前端更为齐全,而以长川科技、华峰测控为代表的国内半导体设备厂商在SOC试验机、探针台等高端新产品的研发和市场拓展也得到了快速推进, 整体在后端设备市场具有一定的市场份额优势。

华创华创

以国内领先的半导体设备制造商北方华创为例,其产品管线布局完整,涵盖ICP刻蚀、PVD、热处理、ALD、外延(EPI)、LPCVD、清洗、UV固化、PECVD、CCP刻蚀等众多工艺。

自2024年以来,北方华创陆续推出12寸边缘蚀刻机、12寸脱胶机等新产品,各类标杆产品均达到销售里程碑(12寸深硅刻蚀机累计销量达100腔,12寸立式炉累计销量达500台)。

截至第三季度末,在蚀刻设备方面,公司已为12英寸逻辑、存储、电源、先进封装等客户出货超过2000腔的ICP蚀刻产品用于提高芯片良率的12英寸CCP边缘蚀刻机,已经得到了多条生产线的验证。

薄膜设备方面,在物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积等多项核心关键技术上取得突破,广泛应用于集成电路、功率器件、先进封装等领域,累计出货量超过3000腔,支撑国内主流客户的量产应用。

立式炉设备方面,已出货500余台,以其优异的量产稳定性,在逻辑、存储、电源、封装、基板材料等领域得到了主流客户的认可。

外延设备方面,已出货近1000个腔体,覆盖集成电路、功率器件、硅材料、第三代半导体等领域的应用需求。

在清洗设备方面,拥有单片清洗和槽清洗两大技术平台,主要应用于12英寸集成电路领域。 并在多家客户实现量产,多次获得重复订单。

中微公司

中微公司目前产品还覆盖MOCVD、LPCVD、ALD、EPI、ICP、CCP、ALE等诸多环节。

刻蚀方面:在逻辑领域,公司12英寸高端刻蚀设备已在65nm至5nm的各个技术交界点量产,并努力提升性能,以满足5nm技术以下几个关键步骤的要求在存储领域,公司致力于为超高宽宽比掩模(40:1)和超高宽宽比介质蚀刻(60:1)提供完整的解决方案,两者均已通过现场验证,进展顺利。

在薄膜沉积方面,公司在短时间内实现了多款LPCVD设备的研发和交付,以及ALD设备的重大突破,其中CVD钨设备可以满足先进逻辑器件接触孔填充、DRAM器件接触孔应用以及3DNAND器件中多个关键应用需求原子层沉积钨设备能够在3DNAND等3D器件结构中填充钨金属,该公司正在开发另一个原子层沉积产品系列,以满足金属屏障和金属栅极在先进逻辑和存储器件中的应用需求。

在MOCVD方面:PRISMO A7器件在全球GaN基LED MOCVD市场处于领先地位用于Mini-LED生产的Prismo Unimax已在主要客户中量产用于硅基氮化镓功率器件的Prismo PD5已重复订购,用于硅基氮化镓功率器件的外延生产设备正在开发中,客户将很快进行原型测试。

根据中微公司第三季度报告,其蚀刻设备继续在客户上批准更多的蚀刻应用,其市场份额持续增加,并继续收到来自领先客户的批量订单。 公司在关键先进工艺节点的技术进步不断推进,极高深宽比刻蚀设备、大马士革刻蚀设备、EPI设备的研发进展顺利。

上海盛美

经过多年不断的研发投入和技术积累,上海盛美先后开发了前端半导体制程设备,包括清洗设备(包括单片、槽式、单片槽组合式、CO2超临界清洗、边后刷)、半导体电镀设备、立式炉系列设备(包括氧化、扩散、真空回火、LPCVD、ALD)、涂胶显影轨道设备、等离子增强化学气相沉积PECVD设备、无应力抛光设备后端先进封装工艺装备和硅材料衬底制造工艺装备。

公告显示,公司首款热反应性ALD炉管已于2024年进入客户,ARFTRACK设备已于2024年底发给客户验证。 2024年2月,公司从欧洲半导体制造商获得首笔12腔单片SAPS兆声波清洗设备订单,3月,公司收到首笔碳化硅衬底清洗设备订单。 目前,上海胜美研发的SAPS、TEBO兆声清洗技术和TAHOE整体槽组合清洗技术,可应用于45nm及以下技术节点的晶圆清洗领军企业。 公司PECVD设备研发进展顺利。 未来,ALD、TRACK和PECVD有望迎来良好的产品周期,为公司营收增长贡献力量。

除了长江存储、华虹集团、海力士、中芯国际、长信存储、长电科技、同富微电子、中芯国际、NEPES、金瑞宏、台湾硅科技、中科院微电子研究所、上海集成电路研发中心、华金半导体、士兰微电子、新能半导体、晶禾、中科智信、 芯德科技等主要客户,今年又新增了中国领先的碳化硅衬底制造商等客户。同时,公司在欧洲的全球半导体厂商和国内多家客户中,订单和客户群体均取得突破。

拓晶科技

目前拓晶科技拥有PECVD、SACVD、ALD、HDPCVD、键合设备等较为丰富的产品系列,部分产品已适配国产28款14nm逻辑芯片、19款17nm DRAM芯片和64款128层3DN和Flash晶圆制造生产线,并成功实现产业化应用或验证。

经过10多年的研发和产业化经验,目前已量产PECVD、ALD、SACVD、HDPCVD等系列薄膜设备,其中PECVD设备的订单量占比较高,ALD、SACVD、HDPCVD等新产品正在逐步扩大量产规模。 目前,拓晶科技量产产品的薄膜沉积产品覆盖率已从原来的33%逐步提升到整个市场的50%左右。

在此基础上,拓晶科技也逐步将薄膜沉积设备扩展到SACVD、ALD、HDPCVD等设备领域,进一步丰富了薄膜沉积设备的产品组合。

此外,拓晶科技在三维芯片集成领域也有布局,专注于混合键合设备,其晶圆对晶圆键合产品也已实现产业化。

华海清科

作为国内主要的半导体设备制造商,华海清科的产品涵盖CMP、减薄、清洗、测量等环节。

在CMP设备方面,公司在逻辑芯片、DRAM存储芯片、3DNAND存储芯片等领域的成熟工艺已完成CMP工艺类型和工艺量覆盖率的90%以上,部分关键CMP工艺类型成为工艺基准(基线)机。 2024年上半年,公司推出通用H300机,为集成电路、先进封装、大硅片等领域的客户,采用4个12英寸抛光单元的双抛光头配置,并已完成研发和基础性能验证。 Universal-150Smart产品兼容各种半导体材料的6-8英寸抛光,已发给两家第三代半导体客户进行验证。

在减薄设备方面:公司推出Versatile-GP300量产机,12英寸晶圆内晶圆研磨TTV 1um达到国际先进水平,在国产设备超精密减薄技术领域实现了0-1的突破。

清洗设备方面:2024年上半年,12英寸硅衬底后CMP清洗设备和4 6 8英寸化合物半导体清洗设备已引入相关细分市场。 据公司2024年9月26日公告,公司首款12英寸单芯片端子清洗机HSC-F3400发运至国内龙头大型硅片企业。

膜厚测量设备:FTM-M300产品可应用于CU、AL、W、CO等金属工艺进行膜厚测量,并已发往众多客户进行验证和小批量出货。

离子注入设备:公司参股的新宇半导体(上海)**研发的离子注入机产品已研发成功,目前处于产品验证阶段。

鑫苑微

作为国内唯一一家能够提供量产前端涂胶显影设备的厂商,鑫苑微在前端晶圆加工环节完成了28nm及以上工艺节点的全覆盖,并持续迭代到更高的工艺水平。 同时,还有前端清洗设备和后端密封检测设备的布局。

在涂胶显影设备方面,公司第三代浸没式大容量涂胶显影设备平台架构FT300()发布后在客户端导入方面取得了较好进展,同时未来可作为通用架构全面兼容ARF、KRF、I-line、离线等工艺。

在前端清洗设备方面:2024年上半年,公司前端物理清洗机已成为国内逻辑器件和功率器件厂商采用的主流产品。 公司新一代大容量物理清洗机也将进入客户验证,可满足仓储客户对产能的高指标要求。

在后端封装设备方面:公司与国内领先的小芯片制造商和SiC制造商保持着深入的合作关系。 此外,临时键合机和去键合机已进入客户验证阶段,有望受益于小芯片开发带来的增量需求。

目前公司拥有沈阳两家工厂和上海临港工厂,其中沈阳老厂生产后端和小型领域的设备新工厂生产前端轨道和物理清洗机。 上海临港工厂生产基地已于2024年1月顺利封顶。 项目投产后,将生产前端ARF涂胶显影剂、浸入式涂胶显影剂、整体式化学清洗机等设备。

中科飞测

作为国内领先的高端半导体测试测量设备,中科飞测自2024年成立以来,一直专注于半导体测试测量设备领域,已成功推出无图案晶圆缺陷检测设备、图形晶圆缺陷检测设备、三维形貌测量设备、薄膜厚度测量设备等产品, 可广泛应用于28nm及以上工艺集成电路制造和先进封装。

目前,中科飞测平台布局的产品线不断丰富,更先进工艺的研发验证进展顺利

无图案缺陷检测设备:量产机型已覆盖2xnm及以上工艺节点,1xnm设备研发进展顺利

图案缺陷检测设备:广泛应用于逻辑、存储、先进封装等领域,具有三维检测功能的设备已通过客户验证,2xnm明场纳米图案晶圆缺陷检测设备、暗场纳米图案晶圆缺陷检测设备研发进展顺利;

三维形貌测量设备:支持2xnm及以上工艺,订单稳步增长

膜厚测量设备:以先进的技术和成熟的技术覆盖了国内主要集成电路客户,金属膜厚测量设备是新的增长点,市场认可度进一步提高

堆焊精度测量设备:90nm及以上工艺节点设备已批量销售,2xnm设备已通过国内头部客户产线验证,获得国内龙头客户订单。

关键尺寸测量设备:2xnm产品开发进展顺利。

经过多年的技术积累,无图案晶圆缺陷检测设备等产品性能可与海外领军企业相媲美,产品已在中芯国际、长江存储、长电科技、华天科技等国内知名客户的生产线上不分青红皂白地应用。

长川科技

作为国内领先的后端设备制造商,长川科技的产品涵盖试验机、探针台、分选机、AOI光学检测设备等。

目前,公司数模混合试验机技术成熟,数字SOC试验机D9000正在迅速扩大规模,下游客户不断扩大,预计未来公司在存储试验机领域将进一步拓展

在分离器领域,公司已形成转塔式、平移式、重力式分离器的全面布局,以平移式三温分离器为主要增长动力,可覆盖-55 150的温度范围,工位数量可达16个,每小时最大产能可达1200件, 可满足整车规格级等IC测试需求

在探针台领域,公司产品几乎支持所有8款12英寸CP测试需求,目前正逐步开始量产化

在前端检测设备领域,公司通过收购STI提升了AOI光学检测实力,形成了前端检测设备iFocus系列等,针对半导体关键工艺尺寸测量需求,研发了全自动临界尺寸测量设备NANOX-6000。

经过多年的研发和积累,公司已成为国内领先的集成电路专用测试设备供应商,产品已被长电科技、华天科技、同富微电子、石兰微电子、华润微电子、日月光等知名集成电路企业使用和认可。

华峰测控

作为中国领先的模拟芯片测试公司,华峰测控近年来也积极拓展其扩展功率芯片和SoC测试业务。

公司主打型号STS8200系列主要应用于模拟集成电路测试,STS8300型号主要应用于混合信号和数字测试领域,还拓展了分立器件、功率和第三代化合物半导体器件的测试。

目前,STS8300的全球装机容量已达到一定数量,生态已经开始建立,板卡迭代到第二代,产品将提供更高的性能和更高的性价比,8300上的数字板具有400M测试能力,具备进入数字测试领域的能力。 IGBT、SiC、GaN等方向均有覆盖。

今年6月,公司在上海举办的SECONCHINA 2023展会上推出了新一代SOC测试模型——STS8600,该模型具有更多的测试通道和更高的测试频率,并配备了水冷系统,进一步完善了公司的产品线,拓宽了公司产品的可测试范围。 目前正在对该型号进行性能验证和电路板开发。

二是国产设备中标比例持续突破

我们以本地晶圆生产线:中芯国际、华鸿半导体、上海华立、长江存储、合肥长信、吉塔半导体、延东微电子、福建金华、岳信半导体、武汉新芯、合肥景和为统计样本,分析其投标和投标数据。

根据图中所示的统计口径,根据 Caizhao.com 的数据,2024年11月,统计样本中共产生了135条晶圆产线标书。 主要基于华鸿半导体、吉塔半导体、延东微电子等产线的竞标。

2024年1-11月,统计样本共招标1607条晶圆生产线,其中华鸿半导体、吉塔半导体、中芯国际位列前三。 整体来看,设备招标主要针对测量、扩散、蚀刻设备。

从中标情况来看,根据 Caizhao.com 数据,2024年11月,统计样本中晶圆生产线上共有362台设备中标,其中大部分为蚀刻、清洗、气液系统设备国内设备中标总体占比在42%左右,其中炉管、PVD、CVD、硅片回收设备国内中标比例显著。

具体来看,2024年11月,统计样本中共有101家国内半导体设备厂商中标,主要有北方华创、上海盛美、中国微,相应工艺环节中标比例为32%。 其中,北方华创中标了16台蚀刻设备、6台炉管设备、5台PVD设备、5台湿腐蚀设备和3台清洗设备,在相应工艺环节中标的比例分别为22%、100%、100%、24%和5%。 上海盛美中标清洗设备15台、硅片再生设备4台、电镀设备1台、湿腐蚀设备1台,相应工艺环节中标率分别为23%、100%、33%、5%。 中微中标16台刻蚀设备,相应工艺环节中标比例为22%。

2024年1-11月,统计样本中共有875条晶圆生产线中标,其中大部分为刻蚀、试验机、气液系统设备国内设备中标总体占比在47%左右,其中PECVD、外延、氧化、硅片再生设备国内中标比例相对较高。

具体来看,2024年1-11月,统计样本中共有309家国内半导体设备厂商中标,其中北方华创、中国微、万业企业领投。 其中,北方华创中标,主要包括蚀刻、扩散、炉管设备,共计34台107台;中微公司主要中标蚀刻设备,共计42台。 万业企业中标,主要包括气液系统、沉积、CVD设备,共计23 5 2台。

2024年1-11月,国内相关半导体设备厂商在统计样本中对应工艺环节中标总数平均约为39%。 其中,北方华创的外延氧化设备、拓晶科技的PECVD设备、上海盛美的硅片回收设备在相应工艺环节中标比例领先,均为100%。

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进入2024年,随着全球半导体市场持续复苏,全球半导体设备市场也将迎来全面增长,其中中国半导体设备市场仍将位居全球第一。

根据SEMI的数据,2024年半导体设备市场销售额预计为1053亿美元,同比增长4%。 预计2024年将大幅增长18%至1,240亿美元,超过2024年1,074亿美元的历史新高。 SEM还指出,到2024年,中国大陆半导体设备的采购量有望继续增长并保持第一。

在国内半导体设备市场规模持续增长、美国、日本、荷兰对我国先进半导体设备持续限制的背景下,国内半导体设备的渗透率和市场份额有望持续提升。

编辑:新知勋-流氓剑 部分信息**:GF**。

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