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技術(shù)進(jìn)步下游拓展和國產(chǎn)化驅(qū)動下半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)發(fā)展空間廣闊
1、半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備行業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)
(1)清洗是半導(dǎo)體前道晶圓制造過程中步驟占比最高的工序,清洗工序數(shù)量隨半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步呈持續(xù)增長趨勢,清洗設(shè)備是晶圓制造核心工藝裝備之一
半導(dǎo)體晶圓制造中的清洗工藝至關(guān)重要,影響著器件性能和良率。每道工序中,晶圓表面容易積累顆粒、金屬、有機(jī)物等污染物,可能導(dǎo)致芯片性能下降或失效,因此需要在各工序前后進(jìn)行清洗。
污染源主要分為制造工藝本身和環(huán)境因素。針對不同工序的晶圓,如前段工序(FEOL)中的耐腐蝕材料、后段布線工序(BEOL)中的金屬和薄膜,采用不同的清洗方法。常見的清洗技術(shù)包括化學(xué)清洗、等離子體化學(xué)、超臨界CO2清洗等,去除顆粒物、有機(jī)物和其他雜質(zhì)。半導(dǎo)體清洗過程中主要污染物、來源、主要危害、清洗原理及工藝如下所示:
半導(dǎo)體清洗過程中主要污染物、來源、主要危害、清洗原理及工藝
資料來源:普華有策
清洗是半導(dǎo)體前道晶圓制造中占比最高的工序,約占30%。隨著半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步,尤其是新材料、新結(jié)構(gòu)和新器件的發(fā)展,清洗工藝的要求不斷提高,污染物的敏感度增大,工藝難度和步驟也相應(yīng)增加。因此,清洗設(shè)備在保障半導(dǎo)體器件性能和良率中扮演著關(guān)鍵角色,成為晶圓制造中的核心裝備之一。
(2)槽式清洗設(shè)備與單片式清洗設(shè)備具有不同應(yīng)用場景,槽式設(shè)備在成熟制程領(lǐng)域具有顯著應(yīng)用優(yōu)勢,單片設(shè)備在先進(jìn)制程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用
當(dāng)前市場主流半導(dǎo)體前道濕法清洗設(shè)備分為槽式清洗設(shè)備和單片式清洗設(shè)備兩類。槽式設(shè)備適用于40nm及以上工藝節(jié)點(diǎn),具有較高的產(chǎn)能、較低的使用成本和較強(qiáng)的工藝適用性。單片式設(shè)備適用于40nm以下工藝節(jié)點(diǎn),提供更高的清洗精度和均勻性,廣泛用于先進(jìn)制程,但使用成本較高。
槽式清洗設(shè)備與單片式清洗設(shè)備的對比情況
資料來源:普華有策
槽式清洗設(shè)備和單片式清洗設(shè)備具有不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作技術(shù)原理,在應(yīng)用場景上存在差異化的特點(diǎn),各自具有獨(dú)特的產(chǎn)品專有技術(shù)和研發(fā)壁壘,相互之間不存在替代的關(guān)系。下游客戶通常根據(jù)半導(dǎo)體器件類別、制程節(jié)點(diǎn)、工藝環(huán)節(jié)、材料及晶圓結(jié)構(gòu)等因素對清洗工藝需求的差異,靈活選擇相應(yīng)的清洗設(shè)備。在部分晶圓制造工藝場景,存在槽式、單片式清洗設(shè)備配套使用的情形。
(3)基于成熟制程及先進(jìn)制程半導(dǎo)體的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)差異,特殊清洗工藝及先進(jìn)制程為牽引濕法清洗設(shè)備技術(shù)發(fā)展的兩大并行路徑
在半導(dǎo)體行業(yè),成熟制程(28nm及以上)應(yīng)用于功率器件、存儲等領(lǐng)域,而先進(jìn)制程(28nm以下)專注于高性能計(jì)算和人工智能。成熟制程通過新材料和結(jié)構(gòu)推動濕法清洗設(shè)備向特殊工藝發(fā)展,解決如IGBT晶圓翹曲和碳化硅晶圓的高硬度等挑戰(zhàn)。
先進(jìn)制程追求更小節(jié)點(diǎn)和高晶體管密度,對清洗工藝提出更高要求。隨著節(jié)點(diǎn)縮小,污染物影響增加,濕法清洗設(shè)備需要精確控制刻蝕、清洗時(shí)間和藥液濃度。存儲器技術(shù)向3D轉(zhuǎn)變,TSV通孔結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),推動了超臨界二氧化碳清洗技術(shù)的發(fā)展,推動濕法清洗設(shè)備的升級。
2、全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模螺旋式上升,總體呈增長趨勢
半導(dǎo)體是導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料,用于制造集成電路芯片等器件,廣泛應(yīng)用于汽車電子、通信、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)復(fù)雜、投資大、產(chǎn)業(yè)鏈長、產(chǎn)品種類多、更新快,已成為衡量國家綜合國力和產(chǎn)業(yè)競爭力的重要標(biāo)準(zhǔn),對信息技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會進(jìn)步和國家安全具有戰(zhàn)略意義。
近年來,全球半導(dǎo)體行業(yè)呈增長趨勢,受下游應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新和需求增長驅(qū)動。2014至2018年,智能手機(jī)和消費(fèi)電子設(shè)備需求強(qiáng)勁,市場規(guī)模從3358億美元增至4688億美元,年均增長8.7%。2019年,受智能終端市場低迷影響,市場下滑至4121億美元。2020至2022年,5G、數(shù)據(jù)中心和汽車電子需求回升,市場規(guī)模再次增長,2022年達(dá)5741億美元。2023年,行業(yè)銷售額為5268億美元,下降8.24%,但下半年回升,2024年達(dá)到6276億美元,增長19.13%。未來,隨著消費(fèi)電子、生成式AI和汽車電子等領(lǐng)域發(fā)展,半導(dǎo)體市場將繼續(xù)增長。
2020-2025年全球半導(dǎo)體市場銷售額及預(yù)測
資料來源:普華有策
3、中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展,成熟制程產(chǎn)能將加速提升
(1)中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展,具有較大的增量空間
中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,已成為全球重要市場之一。從2015至2023年,市場銷售額從5,609.5億元增至16,248.8億元,年均增長率14.22%,高于全球水平。依托龐大的市場需求、政策支持和國產(chǎn)化驅(qū)動,中國大陸在智能手機(jī)、PC、家電、電動車等領(lǐng)域的消費(fèi)與生產(chǎn)中占據(jù)重要地位,推動了半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)增長。
2020-2025年中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)銷售額及預(yù)測
資料來源:普華有策
在市場需求持續(xù)增長的背景下,我國半導(dǎo)體仍存在較大程度的進(jìn)口依賴。近年來中國大陸半導(dǎo)體產(chǎn)品進(jìn)口金額遠(yuǎn)超出口金額,長期貿(mào)易逆差,存在較大國產(chǎn)化的技術(shù)需求和市場空間。隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)能將進(jìn)一步向中國大陸轉(zhuǎn)移,以及我國在半導(dǎo)體領(lǐng)域的研發(fā)創(chuàng)新和技術(shù)突破,中國大陸半導(dǎo)體市場仍有較大的增量空間。
(2)中國大陸成熟制程產(chǎn)能快速擴(kuò)張,晶圓代工行業(yè)經(jīng)歷快速發(fā)展,帶動上游設(shè)備、材料等行業(yè)需求持續(xù)增長
全球半導(dǎo)體市場主要集中在28nm及以上的成熟制程,涵蓋功率器件、存儲、模擬和電源管理等領(lǐng)域,廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、汽車電子、顯示面板和工業(yè)等。近年來,受供應(yīng)鏈安全和地緣政治影響,中國大陸在成熟制程領(lǐng)域迅速發(fā)展,尤其在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)企業(yè)推動本地化策略下,市場份額顯著提高。預(yù)計(jì)到2027年,中國大陸成熟制程產(chǎn)能全球占比將從31%增至39%,帶動相關(guān)行業(yè)需求持續(xù)增長。
4、半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備行業(yè)具有廣闊的市場空間
(1)技術(shù)進(jìn)步、下游應(yīng)用領(lǐng)域拓展將帶動半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場的持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)新
半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步推動濕法清洗設(shè)備的升級,滿足特殊清洗需求和工藝發(fā)展。隨著制造工藝演進(jìn),對設(shè)備的精度、效率和智能化要求不斷提高。
下游應(yīng)用領(lǐng)域的拓展,特別是汽車電子和消費(fèi)電子的復(fù)蘇,將帶動半導(dǎo)體需求增長。電動汽車、智能駕駛等技術(shù)加大了對功率器件、傳感器和存儲芯片的需求。
此外,集成電路工藝接近物理極限,先進(jìn)封裝技術(shù)成為提升芯片性能的趨勢,相關(guān)濕法設(shè)備需求迅速增長。下游需求的增加推動晶圓廠商提高產(chǎn)能,進(jìn)而促進(jìn)濕法清洗設(shè)備行業(yè)的快速發(fā)展。
(2)國產(chǎn)化將是國產(chǎn)半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備發(fā)展的重要驅(qū)動力量
近年來,受全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和政策支持影響,中國半導(dǎo)體設(shè)備及清洗設(shè)備行業(yè)快速發(fā)展,但在先進(jìn)制程和特殊清洗工藝領(lǐng)域仍存在差距,產(chǎn)品良率和效率與進(jìn)口設(shè)備相比有不足。據(jù)統(tǒng)計(jì)2024年,SCREEN、LamResearch和TEL占中國市場66.5%份額。
自2022年下半年起,美國、日本、歐洲對中國半導(dǎo)體設(shè)備實(shí)施限制,進(jìn)一步加大技術(shù)封鎖。2024年12月,美國發(fā)布新規(guī)定,限制中國半導(dǎo)體晶圓制造能力,并新增140家實(shí)體列入《實(shí)體清單》。因此,推動清洗設(shè)備國產(chǎn)化成為突破技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。
(3)半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備市場持續(xù)發(fā)展,具有廣闊的市場空間
半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)進(jìn)步與下游應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展推動了濕法清洗設(shè)備的快速發(fā)展。隨著半導(dǎo)體工藝制程的進(jìn)步,清洗需求顯著增加,帶來了更多市場機(jī)會。新能源汽車、AI等領(lǐng)域?qū)π酒枨蟮脑鲩L,也推動了晶圓廠產(chǎn)能的擴(kuò)展,對濕法清洗設(shè)備的投資進(jìn)一步加大。2020-2024年全球市場規(guī)模從332.1億元增長至527.3億元,年復(fù)合增長率為12.3%,預(yù)計(jì)2025-2029年將進(jìn)一步增長至843.2億元,年均復(fù)合增長率為10.4%。
2024-2029年全球半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備市場規(guī)模及預(yù)測
資料來源:普華有策
雖然中國半導(dǎo)體行業(yè)整體發(fā)展起步在全球市場中較晚,但是發(fā)展速度較快,帶動半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)高速發(fā)展。同時(shí),受益于國家產(chǎn)業(yè)政策對國產(chǎn)化的有力支持,我國半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備市場迅速擴(kuò)張。2020-2024年期間,中國半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備市場規(guī)模由93.5億元迅速增長至228.2億元,年復(fù)合增長率高達(dá)25.0%;未來,預(yù)計(jì)中國半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備市場將持續(xù)以高于全球水平的速度發(fā)展,有望由2025年的259.5億元增長至2029年的408.0億元,年均復(fù)合增長率達(dá)12.0%。
2024-2029年中國半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備市場規(guī)模及預(yù)測
資料來源:普華有策
綜上所述,受益于技術(shù)進(jìn)步、下游應(yīng)用領(lǐng)域拓展以及國產(chǎn)化等因素驅(qū)動,半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)具有廣闊的發(fā)展空間。
5、半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備行業(yè)競爭格局
全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)集中度較高,海外巨頭憑借先發(fā)優(yōu)勢占據(jù)市場主導(dǎo)地位。2022年全球前五大晶圓清洗設(shè)備生產(chǎn)商依次為SCREEN、TEL、LamResearch、SEMES和ACMR,合計(jì)約占全球90%的市場份額。在中國大陸半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場, 2024年度,SCREEN、LamResearch和TEL合計(jì)約占我國半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備66.5%的市場份額,在高端清洗設(shè)備領(lǐng)域仍擁有主導(dǎo)性市場份額。近年來,得益于全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和國家政策支持,中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備及清洗設(shè)備行業(yè)迅速崛起,產(chǎn)品技術(shù)能力、市場競爭力顯著增強(qiáng),市場占有率持續(xù)提升。在涉及先進(jìn)制程及部分特殊清洗工藝的高端清洗設(shè)備領(lǐng)域,國產(chǎn)廠商仍面臨存在研發(fā)技術(shù)進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)驗(yàn)證機(jī)會不足等情形,產(chǎn)品良率、效率等指標(biāo)與進(jìn)口設(shè)備相比仍存在差距。
(1)國內(nèi)濕法清洗企業(yè)情況
中國大陸能夠批量提供半導(dǎo)體清洗設(shè)備的上市公司主要包括盛美上海、至純科技、北方華創(chuàng)和芯源微。其中,芯源微主營涂膠顯影設(shè)備,清洗設(shè)備主要產(chǎn)品為物理刷片清洗設(shè)備(SpinScrubber),在濕法化學(xué)清洗領(lǐng)域主要專注單片濕法清洗設(shè)備,物理刷片清洗設(shè)備與各廠商濕法清洗設(shè)備存在一定的差異。
國內(nèi)濕法清洗企業(yè)
資料來源:普華有策
2)國外濕法清洗廠商情況
在中國大陸半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場,國外半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備廠商主要包括SCREEN、TEL、LamResearch、SEMES等國際知名企業(yè),相關(guān)公司主營業(yè)務(wù)、產(chǎn)品情況如下:
國外濕法清洗企業(yè)
資料來源:普華有策
《2025-2031年半導(dǎo)體濕法清洗設(shè)備行業(yè)市場調(diào)研及發(fā)展趨勢預(yù)測報(bào)告》涵蓋行業(yè)全球及中國發(fā)展概況、供需數(shù)據(jù)、市場規(guī)模,產(chǎn)業(yè)政策/規(guī)劃、相關(guān)技術(shù)/專利、競爭格局、上游原料情況、下游主要應(yīng)用市場需求規(guī)模及前景、區(qū)域結(jié)構(gòu)、市場集中度、重點(diǎn)企業(yè)/玩家,企業(yè)占有率、行業(yè)特征、驅(qū)動因素、市場前景預(yù)測,投資策略、主要壁壘構(gòu)成、相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)等內(nèi)容。同時(shí)北京普華有策信息咨詢有限公司還提供市場專項(xiàng)調(diào)研項(xiàng)目、產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、產(chǎn)業(yè)鏈咨詢、項(xiàng)目可行性研究報(bào)告、專精特新小巨人認(rèn)證、市場占有率報(bào)告、十五五規(guī)劃、項(xiàng)目后評價(jià)報(bào)告、BP商業(yè)計(jì)劃書、產(chǎn)業(yè)圖譜、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、藍(lán)白皮書、國家級制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)認(rèn)證、IPO募投可研、IPO工作底稿咨詢等服務(wù)。(PHPOLICY:MJ)