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2019年中國半導體清洗行業清洗方法、市場現狀及企業營收情況分析[圖]

2020年03月24日 13:25:38字號:T|T

国产三级农村妇女在线    半導體清洗設備是貫穿半導體產業鏈的重要環節,用于清洗原材料及每個步驟中半成品上可能存在的雜質,避免雜質影響成品質量和下游產品性能,在單晶硅片制造、光刻、刻蝕、沉積等關鍵制程及封裝工藝中均為必要環節。

国产三级农村妇女在线    一、半導體清洗行業清洗方法

    在硅晶體管和集成電路生產中,幾乎每道工序都有硅片清洗的問題,所有與硅片接觸的媒介都可能對硅片造成污染,硅片清洗的好壞對器件性能有嚴重的影響。污染途徑可能來自于水、大氣、設備、各類化學試劑以及人為加工造成的污染,污染可以分為顆粒污染、有機物污染和金屬污染。若半導體材料表面存在痕量雜質,如鈉離子、金屬和其他雜質粒子等,在高溫過程中會擴散、傳播,進入半導體材料內部,對器件不利。要得到高質量的半導體器件,硅片必須具有非常潔凈的表面。

    半導體清洗有干法和濕法兩種清洗方法,目前濕法由于其成本低產能高的優點占據主流,占整個清洗制程90%以上。濕法清洗由于使用相對多的化學試劑,也存在晶片損傷、化學污染和二次交叉污染等問題,而干法清洗雖然環境友好、化學用量少,隨著半導體制程不斷升級,干法清洗低磨損的優點日益突出,逐漸得到更多的關注。不過,目前干法清洗控制要求和成本較高,仍難以大量應用于半導體生產中。因此實際的半導體產線上通常是以濕法清洗為主,少量特定步驟采用干法清洗相結合的方式互補所短,構建半導體制造的清洗方案。

国产三级农村妇女在线硅片的主要清洗方法及優缺點

-
清洗方法
描述
優點
缺點
濕法清洗
RCA清洗法
使用雙氧水與酸/堿溶液的混合物進行兩步氧化。
在清除晶片表面的有機物、粒子和金屬等污染物時十分有效。
去除晶片表面污染物薄膜而不能去除顆粒;需在高溫環境下進行;耗用化學品大,會加大硅片的粗糙度;排放量大污染環境。
超聲清洗方法
晶片浸沒在清洗液中,利用超高頻率的聲波能量將晶片正面和背面的顆粒有效去除。
清洗的速度快;清洗的效果比較好;能夠清洗各種復雜形狀的硅片表面;易于實現遙控和自動化。
顆粒尺寸較小時,清洗效果不佳;在空穴泡爆破的時候,巨大的能量會對硅片造成一定的損傷。
干法清洗
氣相清洗法
先讓片子低速旋轉,再加大速度使片子干燥,這時,HF蒸汽可以很好的去除氧化膜玷污及金屬污染物。
對那些結構較深的部分,比如溝槽,能夠進行有效的清洗;對硅片表面粒子的清洗效果也比較好,并且不會產生二次污染。
雖然HF蒸汽可除去自然氧化物,但不能有效除去金屬污染。
紫外-臭氧清洗法
將晶片放置在氧氣氛圍中用汞燈產生的短波長紫外光進行照射。
特別適合氧化去除有機物,另外還有某些特殊用途,如GaAs的清洗。
無法清洗一般的無機物沾污。

數據來源:公開資料整理

    市場上最主要的清洗設備有單晶圓清洗設備、自動清洗臺和洗刷機三種。在21世紀至今的跨度上來看,單晶圓清洗設備、自動清洗臺、洗刷機是主要的清洗設備,其他清洗設備包括超聲/兆聲清洗設備、晶圓盒清洗設備、干法清洗設備(如等離子清洗設備)等,占比較小。

半導體清洗設備

設備
清洗方法
適用場合
單晶圓清洗設備
旋轉噴淋
全生產流程中,比如擴散前清洗、柵極氧化前清洗、外延前清洗、CVD前清洗、氧化前清洗、光刻膠清除、多晶硅清除和刻蝕環節等
自動清洗臺
溶液浸泡
全生產流程中
洗刷臺
旋轉噴淋
鋸晶圓、晶圓磨薄、晶圓拋光、研磨、CVD
超音波清洗設備
超聲清洗
半導體前道各階段
晶圓盒清洗設備
機械擦拭
晶圓盒清洗
等離子體清洗設備
等離子體清洗
光刻膠去除

數據來源:公開資料整理

    單晶圓清洗設備有著極高的制程環境控制能力與微粒去除能力,市場份額相對小。單晶圓清洗設備一般采取旋轉噴淋的方式,用化學噴霧對單晶圓進行清洗的設備,相對自動清洗臺清洗效率較低,產能較低,但有著極高的制程環境控制能力與微粒去除能力。可用于多種工藝中,包括擴散前清洗、柵極氧化前清洗、外延前清洗、CVD前清洗、氧化前清洗、光刻膠清除、多晶硅清除等多個清洗環節和部分刻蝕環節中。還有另一種單晶圓清洗設備采取超聲波清洗方式,市場份額相對小。

    二、半導體清洗行業市場現狀

国产三级农村妇女在线    2019年全年半導體銷售同比下滑12.4%。2019年全年全球半導體銷售額4110億美元。其中累計銷售額為3017億美元,同比下降14.2%,四季度雖然依然下降,但降幅明顯收窄,全年降幅收窄至12.4%。

1999-2019年全球半導體銷售額

數據來源:公開資料整理

    智研咨詢發布的《2020-2026年中國半導體晶圓清洗設備行業市場競爭現狀及投資價值評估報告》數據顯示:2019年中國半導體市場需求約為全球的35%,中國為全球需求增長最快的地區,年均復合增速超過20%。在中國半導體產業的大規模引進、消化、吸收以及產業的重點建設下,中國已成為全球半導體的主要市場之一。2014年中國半導體產業銷售額已達4887.8億元,同比增長11%;到了2016年中國半導體產業銷售額達到6378億元,同比增長14.8%;2018年全球半導體銷售額為4688億美元,其中我國半導體銷售額1579億,占全球市場的33.7%。2019年以來,全球市場半導體累計銷售額同比下降14%至3017億元。截至2019年9月,我國今年半導體累計銷售額達到1057億,同比下降12%,占全球市場的35%。隨著5G、消費電子、汽車電子等下游產業的進一步興起,預計中國半導體產業規模將快速增長。

中國及全球半導體銷售額(億美元)

數據來源:公開資料整理

    在整個半導體設備市場中,晶圓制造設備大約占整體的80%,封裝及組裝設備大約占7%,測試設備大約占9%,其他設備大約占4%。而在晶圓制造設備中,光刻機,刻蝕機,薄膜沉積設備為核心設備,分別占晶圓制造環節設備成本的30%,25%,25%。

国产三级农村妇女在线    從半導體設備供給側來看,全球規模以上晶圓制造設備商共計58家,其中日本的企業最多,達到21家,占36%,其次是歐洲13家、北美10家、韓國7家,而中國大陸僅4家,分別是上海盛美、中微半導體、Mattson(被亦莊國投收購)和北方華創,占比不到7%。

国产三级农村妇女在线2018年全球半導體設備廠商營收排名(百萬美元)

2018年排名
國家
公司
2017
2018
同比增速
1
北美
AppliedMaterials
13154.6
14016.1
6.50%
2
歐洲
ASML
9758.3
12771.6
30.90%
3
日本
TokyoElectron
8675.1
10914.8
25.80%
4
北美
LamResearch
9558
10871.4
13.70%
5
北美
KLA
3689
4209.8
14.10%
6
日本
Advantest
1673.8
2593.3
54.90%
7
日本
SCREEN
1863.5
2226
19.50%
8
北美
Teradyne
1663
1492
-10.30%
9
日本
KokusalElectric
1181.6
1486
25.80%
10
日本
HitachiHigh-Technologies
1200.3
1402.7
16.90%
11
中國
ASMPacificTechnology
1107.3
1181.2
6.70%
12
韓國
SEMES
1353
1173.9
-13.20%
13
歐洲
ASMInternational
836
991.2
18.60%
14
日本
Daifuku
724.6
91.5
34.10%
15
日本
Canon
499.4
765.4
53.30%
總計
56937.5
67066.9
17.80%
半導體設備制造商規模總計
70280.6
81140.3
15.50%

數據來源:公開資料整理

    整體晶圓代工市場2019年到2023年的復合年均成長率為4.5%,市場營收可望于2023年達到783億美元。隨著眾多新晶圓廠的出現顯著提高了設備需求,對晶圓廠技術和產品升級以及額外產能的投資將會增加。

国产三级农村妇女在线全球晶圓市場營收及同比增速

數據來源:公開資料整理

    隨著半導體產業明顯向中國轉移,國產清洗設備企業將迎來良好的機遇。預測到2019年,中國的設備銷售將增長46.6%,達到173億美元。預計到2019年,中國,韓國和臺灣將保持前三大市場,中國將躋身榜首。韓國預計將變成第二大市場,為163億美元,而臺灣預計將達到123億美元的設備銷售額。

    2018-2019是建廠高峰期,2019-2021是設備的高峰期,整體行業正進入清潔設備采購期。2018年中國大陸Fab的設備采購付出接近120億美元,同比增加67%,超越中國臺灣成為全球第二大半導體設備市場,而到2019年,中國大陸的半導體設備采購金額有望超過韓國位居全球第一,達到180億美元,同比增加58%。

    三、半導體清洗行業企業營收情況

    目前在國內,至純科技、盛美半導體和北方華創主要承擔著清洗設備國產化的重任。其中盛美半導體技術起步較早,主攻單片式清洗設備。至純科技雖然起步在2015年,但近年來通過引進海外優秀人才,進步迅速,目前已經開拓了中芯、萬國、燕東、TI、華潤等知名企業。與至純科技,盛美半導體通過自主研發不同,北方華創主要是通過收購美國Akrion公司實現槽式清洗設備國產化。

    1.至純科技

    至純科技成立于2000年,一直致力于為高端先進制造業企業提供高純工藝系統的解決方案,特別是在半導體集成電路領域,擁有較好的客戶口碑,客戶包括上海華力、中芯國際、長江存儲、合肥長鑫、士蘭微等企業,2015年至純科技精準定位半導體設備國產化市場,通過引進海外優秀人才、設立海外子公司的方式,進軍半導體清洗設備領域。公司目前已經獲得了中芯、萬國、TI、燕東、華潤等客戶的正式訂單,并與長江存儲、合肥長鑫等國內最主流存儲器廠商建立了密切合作關系。

国产三级农村妇女在线    2019年前三季度公司實現收入6.22億元,同比增長94.35%,歸母凈利潤約7430萬元,同比增長172%。今年第三季度公司銷售毛利率35%,銷售凈利率11.26%。公司發布2019年業績預告,預計19年歸屬上市公司股東凈利潤1.12-1.25億元,同比增長245-285%,扣非凈利潤0.95-1.08億元,同比增長231-276%。

至純科技總營業收入及同比增速

數據來源:公開資料整理

至純科技歸母凈利潤及同比增速

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国产三级农村妇女在线    2.北方華創

国产三级农村妇女在线    北方華創以生產銷售高端集成電路裝備為主,重點發展刻蝕設備(Etch)、物理氣相沉積設備(PVD)和化學氣相沉積設備(CVD)三大類設備,廣泛應用于集成電路制造、先進封裝、半導體照明(LED)、微機電系統(MEMS)等領域。北方華創已經成為了國家02專項承擔研發項目最多的機構之一,尤其是關于12寸晶圓制造的刻蝕機、PVD、立式氧化爐、清洗機、LPCVD等設備,已經批量進入了國內主流集成電路生產線。

国产三级农村妇女在线    得益于公司在半導體設備方面的良好表現,營業收入和利潤保持穩步增長。2019年1-9月,公司實現營業收入27.36億元,同比增長加30.25%;實現歸屬于上市公司股東的凈利潤2.16億元,同比增長27.3%。

国产三级农村妇女在线北方華創總營業收入及同比增速

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北方華創歸母凈利潤及同比增速

国产三级农村妇女在线數據來源:公開資料整理

国产三级农村妇女在线    3.盛美半導體

国产三级农村妇女在线    盛美半導體設備在1998年由國家千人專家王暉博士為代表的一群清華校友成立于美國硅谷,2006年9月與上海市政府合資落戶上海張江高科技園區。公司主要產品包括:兆聲波單片清洗設備,TEBO,背面清洗設備,無應力拋銅設備,TSV深孔清洗設備,干法刻蝕設備,涂膠機,顯影機,去膠機,腐蝕機,薄片清洗機等。公司近期宣布將尋求未來三年內在上海證券交易所的科創板上市。

    收入創歷史新高,盈利增長穩健。2019年前三季度,公司實現營收8291.6萬美元,同比增長54%。截至2019年9月公司毛利率48.63%,凈利率26.27%。毛利率較為平穩,但凈利率較低且總體呈現下滑趨勢,近兩年略微出現反彈跡象。從2015年的20%以上到2017年凈利潤為負,2018年開始略微回升,究其原因可能與研發費用和管理費用的大幅增加有關。

盛美總營業收入及同比增速

數據來源:公開資料整理

国产三级农村妇女在线盛美銷售毛利率及銷售凈利率

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