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半导体产业链各个环节国产化程度总结(万字深度)

作者:投研怪兽 来源: 头条号 64504/08

半导体材料:晶圆制造材料中,硅片占比最高,为35%;电子气体排名第2,占比13%;掩膜版排名第3,占比12%,光刻胶占比6%;光刻胶配套材料占比8% ;湿电子化学品占比7%;CMP抛光材料占比6%;靶材占比2%。封装材料中,封装基板占比最高

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半导体材料:

晶圆制造材料中,硅片占比最高,为35%;电子气体排名第2,占比13%;掩膜版排名第3,占比12%,光刻胶占比6%;光刻胶配套材料占比8% ;湿电子化学品占比7%;CMP抛光材料占比6%;靶材占比2%。

封装材料中,封装基板占比最高,为48%;引线框架、键合丝、包封材料、陶瓷基板、芯片粘接材料分列第2-6 名,占比分别为 15%、15%、10%、6%和3%。


半导体硅片:

全球前五大半导体硅片企业信越化学、SUMCO、Siltronic、环球晶圆、SKSiltron占全球半导体硅片行业销售额比重高达89.45%,来自日本德国台湾。

目前全球半导体硅片以12英寸为主,全球8英寸硅片2022Q1出货量约600万片/月,12英寸硅片2022Q1出货量接近800万片/月。

国内现有产能:8英寸200万片/月,12英寸90万片/月。

8英寸国产化率33%,12英寸国产化率10%。

主要公司:沪硅产业(8英寸产能45万片/月,12英寸产能30万片/月)

中环股份(8英寸产能75万片/月,12英寸产能17万片/月)

立昂微(8英寸产能27万片/月,12英寸产能18万片/月)


半导体硅片上游:原料和设备

设备:

长晶设备占25%,日本Ferrotec市占率80%以上,

国内公司:北方华创、连城数控和晶盛机电的12英寸单晶炉与国际水平仍存在差距。

原料:

电子级多晶硅主要依赖进口,关键性的技术掌握在德国、日本和美国为首的企业手中。

国内公司:黄河水电(3300吨/年,国内市占率20%)、鑫华半导体(年产5000吨);协鑫能源与TCL科技22年布局1万吨电子级多晶硅产能,预计2023年三季度投产,2024年三季度达产。


电子特种气体:

几十种气体,全球市场主要被美国空气化工Air Products、德国林德Linde、法国液化空气Air Liquide、以及日本大阳日酸TAIYO NIPPON SANSO四家公司占据。

中国仅能生产约20%的品种,主要集中在集成电路的清洗、蚀刻、光刻等工艺环节,掺杂、沉积等工艺的特种气体仅有少部分品种取得突破。

国内公司:公司太多,竞争格局分散。

金宏气体,华特气体,派瑞特气,昊华科技,南大光电,绿菱公司,雅克科技,凯美特气,和远气体,巨化股份,正帆科技。


电子气体上游:原料,设备,容器

气体原料(例如氟化物和硅烷等)及化工原料(液氧、液氮等)是电子特气的主要生产原料。气体设备主要包括分离、纯化、压力检测等设备。目前空分设备、基础化学原料供求普遍较为稳定。


光刻胶:

分为g线光刻胶(436nm)、i线光刻胶(365nm)、KrF光刻胶(248nm)、ArF光刻胶(193nm)、EUV光刻胶(13.5nm)等。

日本合成橡胶(JSR)、东京应化(TOK)、美国杜邦、信越化学、富士电子市占率分别为28%、21%、15%、13%、10%。内资企业主要在低端g/i线光刻胶产品上有些突破,6英寸硅片自产占比约20%。

截至2021年年初,北京科华(彤程新材)可量产g/i线光刻胶、KrF光刻胶,晶瑞电材可量产g/i线光刻胶。


光刻胶原材料:

占比从大到小分别是溶剂(50%-90%)、树脂(10%-40%)、光引发剂(1%-6%)以及添加剂

溶剂:

主要为PGMEA(丙二醇甲醚酸醋酯,简称PMA),大陆自给率较高,产能占据全球总产量的35%左右。生产企业有百川股份、瑞佳化学、怡达化学、华伦、德纳国际等。

树脂:

日本、美国企业目前占据主要市场。国内方面,圣泉集团、彤程新材、强力新材等目前开始逐步布局。

单体:

微芯新材、徐州博康、万润股份、瑞联新材具备量产能力。

光引发剂:

被德国巴斯夫垄断,国内强力新材、久日新材能够量产。强力新材是国内少数专营光刻胶原料生产的企业,兼具半导体光引发剂、LCD光引发剂和PCB光引发剂,2020年产能分别达到 80t/a、100t/a 和1400t/a。


光掩模板:

日本凸版印刷、大日本印刷、美国 Photronics占了80%以上的市占率,国内的掩膜版厂商的技术能力主要集中在芯片封测用掩膜版以及100nm节点以上的晶圆制造用掩膜版,与国际领先企业有着较为明显的差距。国内公司:清溢光电(8.5代以下)。

光掩模版原材料:

掩膜版基板占直接材料的比重超过90%。

光掩模版上游原材料厂商主要集中在日本和韩国,主要被日本信越化学、尼康、东曹和韩国KTG、Samsung C&T等垄断。

石英掩模版基材国内公司:菲力华。


CMP抛光液:

全球主流供应商为卡博特(Cabot)、日立(Hitachi)、FUJIMI、慧瞻材料(Versum)等,垄断全球近65%的市场份额。

国内代表企业安集科技在国内市场中占13%份额,当前的国内晶圆厂需求除了安集科技以外,主要依赖进口。

安集科技目前化学机械抛光液已在130-28nm技术节点实现规模化销售,14nm技术节点产品已进入客户认证阶段,10-7nm技术节点产品正在研发中,年产16000吨。

鼎龙股份年产5000吨,原材料自主可控。


抛光液原材料:

磨粒约占抛光液原材料成本的50%-70%,二氧化硅磨粒是当前市场使用最广泛的产品,核心技术被日产化学、阿克苏诺贝尔公司等海外巨头垄断。

国内企业上海新安纳具备IC抛光液磨粒生产能力,拥有IC硅溶胶产能6300吨,鼎龙股份目前实现了超纯硅溶胶,水玻璃硅溶胶、氧化铝三类研磨粒子的自主制备。

安集科技磨粒主要来自日本厂商。


CMP抛光垫:

陶氏化学占据了全球抛光垫市79%的市场份额。

以中芯国际等公司公告来计算,目前国内12寸硅片需要的抛光垫的量大约为40万片。目前鼎龙股份在国内进展迅速,月产能约2万片/月,市占率约为50%。

抛光垫上游原材料:

高质量聚氨酯是生产抛光垫的技术难点,抛光垫厂商通常外购聚氨酯弹性体原材料。


湿电子化学品:

目前欧美传统老牌企业市场份额约为31%,日本企业市场份额约为29%,韩国、中国大陆及中国台湾地区的市场份额合计约为39%。

2020年集成电路工艺用电子湿化学品整体国产化率23%,8英寸及以上晶圆制造用电子湿化学品国产化率不足20%,国内企业产品供应主要集中在6英寸及以下晶圆制造及封装领域。中国大陆市场集中度较低,湿电子化学品生产企业共有40余家,具有规模化的企业有30余家,各公司产量较小。

国内湿电子化学品生产企业主要有3类:(1)湿电子化学品专业供应商,产品种类丰富且毛利率高,主要企业代表为江化微、格林达等;(2)电子材料平台型企业,以泛半导体业务为主,具有客户优势,主要代表企业包括晶瑞电材和飞凯材料等;(3)大化工企业,湿电子化学品种类较少,具有产业链协同优势,原料成本方面占优。主要代表企业包括巨化股份和滨化股份。


靶材:

日矿金属、东曹公司以及美国的霍尼韦尔、普莱克斯公司,四家靶材制造国际巨头,占据了全球半导体芯片用靶材市场约90%的份额。

我国半导体用铜、铝、钛等靶材已实现定点突破,江丰电子(铝靶、钛靶、钽靶)、有研新材(铜靶、钴靶)是国内半导体用溅射靶材的龙头企业。

江丰电子现有产能:

目前拥有半导体或平板显示用高纯铝靶材 36920 块、高纯钛靶材11895块、高纯铜靶材1000块、高纯钨靶材500块、高纯钴靶材1000块,高纯钽靶材4614块。

有研新材现有产能:目前拥有约 2 万吨半导体产能。

靶材原材料:

目前国内溅射靶材的高纯金属原料多数依靠日美进口,但部分企业在部分金属提纯方面已替代。


封装基板:

封装基板可分为三个等级。入门级产品包括CSP、PBGA,用于芯片组、DRAM、Flash产品;一般类包括一般 FCCSP和FCBGA(非 CPU类),可用于通信芯片组、SiP封装模组;高端类包括复杂FCBGA(CPU类)产品,可用于CPU、GPU等产品。

目前全球封装基板厂商主要分布在日本、韩国和中国台湾。深南电路与兴森科技是国内可量产存储类封装基板的厂商,产品制程能力可达到一般类封装基板的水平。

封装基板上游原材料:

在基板成本结构中,覆铜板占比最高,占比约35%。BT树脂(主要由日本三菱瓦斯与日立化成供应) ,ABF树脂(主要由日本味之素供应)。


引线框架:

由日本和中国台湾厂商占据主导地位,中国蚀刻引线框架主要从日韩等进口,自给率较低。

康强电子蚀刻引线框架月产能300万条,引线框架21年生产量1700亿只。

引线框架上游原材料:

引线框架上游原材料成本占比中,铜带占46%,化学材料占27%,白银占2%,铜带是引线框架最重要的上游原材料。

强度大于600MPa、硬度HV大于130、电导率(IACS)大于80%,可被认为是较为理想的引线框架材料。

国内博威合金、宁波兴业等厂商实现了C19400、C70250牌号的量产能力,在高端Cu-Cr-Zr系(铬锆铜)方面,博威合金已拥有boway 18150/18160/19010/19005型号产品。


键合丝:

主要被德国、韩国、日本厂商占据,本土厂商产品相对单一或低端。

中国厂商一诺电子是本土产能最大的厂商,占比11%,万生合金、达博有色和铭沣科技占比分别为6%、5%和2%,此外康强电子(21年产键和丝1900千克),在键合金丝、键合铜丝上也有所布局。


陶瓷基板:

AMB工艺的陶瓷基板热性能更好、可靠性更高,市场规模增长较快,逐渐成为主流。

目前AMB陶瓷基板仍主要依赖进口,国内AMB陶瓷基板产能相对较小。国外主要厂商有贺利氏、日本Ferrotec、日本DOWA、日本NGK、日本京瓷、罗杰斯,国内厂商AMB产能较大的有富乐华(日本Ferrotec控股)、博敏电子、威斯派尔等。

博敏电子AMB陶瓷衬板目前具备产能8万张/月,处于国内前列,后续随着设备不断投入及配合相关客户进行扩产,预计2023年有望达到15-20万张/月的产能规模。


芯片粘接材料:

中国半导体芯片粘接材料主要供应商同样以德国日本厂商为主。

德邦科技的芯片固晶导电胶等芯片固晶材料产品,覆盖 MOS、QFN、QFP、BGA 和存储器等多种封装形式,已通过通富微电、华天科技、长电科技等国内多家知名集成电路封测企业验证测试,并实现批量供货。国内供应商还有长春永固实现产品供货。


半导体设备:

半导体设备分为前道制造设备以及后道封测设备。其中,前道设备主要包括光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、清洗设备、机械抛光设备以及扩散设备。而后道测试设备主要包括分选机、测试机、划片机、贴片机等。从市场规模来看,前道晶圆制造设备的市场规模占整个设备市场规模的80%以上。


光刻机:

光刻机由光源波长进行区分可以分为可见光(g-line),紫外光(i-line),深紫外光(KrF、ArF)以及极紫外(EUV)几大类,当前最先进的3nm制程只能通过EUV光刻机才能实现。

目前全球光刻机市场几乎由ASML、尼康和佳能三家厂商垄断,其中又以ASML一家独大。2021年ASML占比65%,出货量达到309台(全球总共约500台),EUV光刻机单价超过1亿欧元,全球仅有ASML可提供。

目前国内具备光刻机生产能力的企业主要是上海微电子装备有限公司,有SSX600和SSB500两个系列,其中SSX600系列主要应用于IC前道光刻工艺,可满足IC前道制造90nm、110nm、280nm关键层和非关键层的光刻工艺需求;SSB500系列光刻机主要应用于IC后道先进封装工艺。


刻蚀设备:

刻蚀设备分为湿法刻蚀和干法刻蚀,但是湿法刻蚀由于刻蚀的精度较低,在制程不断微缩的情境下,逐渐被干法刻蚀取代,在部分制程要求不太精密的芯片上在使用湿法刻蚀。

刻蚀设备主要由美国泛林半导体、日本东京电子以及美国应用材料三家占据领先地位,2020年三家市场份额合计占比近9成。目前国内有中微公司和北方华创两家刻蚀设备供应商,20年国产化率约为20%。

国内刻蚀龙头企业的部分技术已达到国际一流水平。在目前广泛使用的高密度等离子刻蚀设备上,中微公司的ICP和CCP刻蚀设备与泛林集团DRIE刻蚀设备的刻蚀效果相当。同时,中微公司的介质刻蚀已经进入台积电7nm/5nm产线,是唯一一家进入台积电产线的国产刻蚀设备生产商。北方华创已量产28nm制程以上的刻蚀设备,同时已经突破14nm技术,并进入中芯国际 14nm产线验证阶段。


薄膜沉积设备:

全球薄膜沉积设备中CVD类设备占比最高,2020年占比64%,溅射PVD设备占比 21%。CVD设备中,PECVD是主流的设备类型,2020年在CVD设备中占比 53%,其次为ALD设备,占比20%。

全球薄膜沉积设备市场由应用材料(AMAT)、泛林半导体(Lam Research)、东京电子(TEL)和先晶半导体(ASM)等国际巨头公司垄断。

国内从事CVD设备开发销售的公司主要有北方华创、中微公司和拓荆科技。北方华创主要研发PVD、LPCVD和APCVD设备,中微公司主要研发MOCVD设备。拓荆科技主要是PECVD ,ALD以及SACVD设备。

拓荆科技的产品已适配国内最先进的28/14nm逻辑芯片、19/17nm DRAM芯片和64/128层3D NAND FLASH晶圆制造产线,2.5D、3D先进封装及其他泛半导体领域。

拓荆科技 PECVD设备年产50台,其它设备平均年产2台。

薄膜沉积设备国产化率估计仅5.5%(按设备数量口径)。2020年1月1日以来国内部分主要晶圆制造产线的薄膜沉积设备招标情况,6家厂商共招标薄膜沉积设备1060台(仅PVD和CVD类设备),国内厂商中标58台,其中拓荆科技中标40台(主要为PECVD设备),国内市占率为3.8%;北方华创中标18台(主要为 PVD 设备),国内市占率1.7%。

薄膜沉积设备主要原材料依赖进口。


清洗设备:

清洗设备可以分为单片清洗设备、槽式清洗设备、批式旋转喷淋清洗设备和洗刷器等。

单片清洗设备是目前市场的绝对主流,随着集成电路特征尺寸的进一步缩小,单片清洗设备在40nm以下的制程中的应用会更加广泛,未来的占比有望逐步上升。

全球半导体清洗设备行业的龙头企业主要是迪恩士(日本)、东京电子(TEL)、韩国SEMES、拉姆研究等等。迪恩士2020年占据了全球半导体清洗设备45.1%的市场份额,东京电子、SEMES和拉姆研究分别占据约25.3%、14.8%和12.5%。

国内的清洗设备领域主要有盛美半导体(年产40台)、北方华创、芯源微、至纯科技。其中,盛美半导体主要产品为集成电路领域的单片清洗设备和单片槽式组合清洗设备;北方华创收购美国半导体设备生产商Akrion Systems LLC之后主要产品为单片及槽式清洗设备;芯源微产品主要应用于集成电路制造领域的单片式刷洗领域;至纯科技具备生产8-12英寸高阶单晶圆湿法清洗设备和槽式湿法清洗设备的相关技术。

根据中国国际招标网信息,从2019 年~2021年H1中国主流晶圆厂清洗设备招标采购份额来看,我国半导体清洗设备的国产化率已经维持在10%~20%。


清洗设备上游原材料:

主要包括气路类、物料传送类、机械类、电气类等。

盛美上海原材料供应商风险:

Product Systems,Inc.为公司单片清洗设备中关键零部件兆声波发生器的唯一供应商;NINEBELL为公司单片清洗设备中传送系统中机器人手臂的主要供应商;Advanced Electric Co.,Inc.为公司单片清洗设备中阀门的关键供应商。


离子注入设备:

国内离子注入机基本上被应用材料、Axcelis 和日本Sumitomo垄断,仅有万业企业旗下的凯世通、中科信(年产能30台)在某些12寸晶圆产线上获得工艺验证验证并验收通过。


涂胶显影设备:

国内市场来看,东京电子占据国内市场91%市场份额,DNS占据 5%市场份额,国内仅芯源微占据4%市场份额。

芯源微(21年产量219台)(28nm)为前道涂胶显影设备国内目前唯一供应商,产品可覆盖 PI、Barc、SOC、SOD、I-line、KrF、ArF 等工艺,ArFi(浸没式 ArF)工艺设备也正在研发验证过程中。由于目前国内暂无EUV光刻设备,EUV工艺涂胶显影设备国内暂无需求。


去胶设备:

屹唐半导体(20年产量153台)市占率位居全球第一,可用于90nm-5nm逻辑芯片、1y到2x纳米系列DRAM芯片以及32层到128层3D闪存芯片制造中若干关键步骤的大规模量产。

屹唐半导体风险:90%以上原材料依赖进口。


CMP抛光设备:

美国应用材料和日本荏原拥有超过90%的市场份额。

国内CMP设备的主要研发生产单位有华海清科(28nm,21年12英寸产能87台,8英寸产能6台)和北京烁科精微电子装备有限公司,其中华海清科是国产12英寸和8英寸CMP设备的主要供应商,是目前国内唯一实现了12英寸CMP设备量产销售的半导体设备供应商。


检测设备:

广义上根据测试环节分为前道测试和后道测试设备。

前道检测设备:

前道量测设备进一步细分为量测设备、缺陷检测设备以及过程控制软件,其中缺陷检测设备约占前道检测设备的55%,量测设备占前道量测设备的34%,过程控制软件占11%。

进一步按产品细分,膜厚测量占比12%、OCD-SEM测量占比 10%,CD-SEM占比 11%、套刻误差测量占比9%;缺陷检测中有图形晶圆检测占比32%、无图形晶圆检测占比5%、电子束检测占比12%、宏观缺陷检测占比6%。

前道检测设备领域,科磊独占52%的份额,应用材料、日立高新则分别占比12%、11%,CR3合计占比接近80%,市场集中度较高,国内企业市场份额不足1%。

国内布局该领域的公司分别有上海睿励、上海精测电子和中科飞测。目前,上海睿励的薄膜测量设备成功进入三星和长江存储生产线;中科飞测的晶圆表面颗粒检测机成功进入中芯国际生产线,智能视觉检测系统成功进入长江存储生产线,椭偏膜厚量测仪进入士兰微生产线;上海精测电子(22年1-9月检测设备产量295台)的膜厚测量设备已经成功小批量生产并进入长江存储生产线,OCD量测设备已取得订单并已实现交付,首台半导体电子束检测设备eViewTM全自动晶圆缺陷复查设备已正式交付国内客户。


后道测试设备:

包括测试机、分选机、探针台3种,测试机负责检测性能,后两者主要实现被测晶圆/芯片与测试机功能模块的连接。

测试机占比最大,达到接近70%的比例,而分选机、探针台占比分别为17%、15%。


测试机:

测试机可以分为模拟/混合类测试机、SoC测试机、存储器测试机等。

SoC与存储测试机难度最高,在全球和国内市场均在70%左右占比。

国内半导体测试机市场中,爱德万、泰瑞达和科休同样占据了近84%的市场,国内厂商华峰测控(21年产量1975台)和长川科技的市占率分别为8%和5%。

2020年华峰测控/长川科技在国内模拟测试机占比为49.88%/24.08%,合计突破70%的市场份额。存储和soc设备正在突破中。


分选机:

分为重力式、平移式、转塔式、测编一体机。平移式和转塔式占比最高。

主要企业仍为科休、爱德万、台湾鸿劲以及长川科技,根据VLSI Research及Semi,科休占比最高为21%,Xcerra(已被科休收购)占比16%,国内企业长川科技占比2%。

从中国封测龙头长电科技和华天科技2016-2021年的招标结果来看,中国分选机市场国产化率很高,包揽市场份额3/4的前五家中仅有鸿劲科技来自中国台湾,其余四家皆为大陆厂商,长川科技位居榜首,整体国产化水平达65%。


探针台:

探针台全球市场主要由两家龙头企业垄断,ACCRETECH占比46%,TEL占比27%,其余的企业为台湾旺矽、台湾惠特以及深圳矽电等。

深圳矽电是境内产品覆盖最广的晶圆探针台(21年产量3701台)设备厂商,产品类型从手动探针台到全自动探针台,尺寸从4英寸到12英寸,应用领域包括集成电路及分立器件的晶圆测试,步进精度±1.3μm(国际最高±0.8μm)。公司晶粒探针台(21年产量1113台)已达到国际同类设备水平,适用于4-6英寸PD、APD、LED等光电芯片的自动测试,具有无损清针、滤光片自动切换等自主研发的技术。


封装设备:

传统封装设备按工艺流程主要分为晶圆减薄机、划片机、贴片机、引线键合机、塑封机及切筋成型机。

晶圆减薄机:

国外以日本DISCO、东京精密株式会社和以色列ADT公司(已被光力科技旗下的先进微电子有限公司收购)为主。

北京中电科电子装备有限公司成功推出了自主研发的8/12英寸全自动晶圆减薄机的产业化机型,目前已有20多台不同型号设备被用于集成电路材料加工、芯片制造、先进封装等工艺段的产品量产,产品良率和生产效率均达到日本进口同类机型水平。在第三代半导体材料加工领域,顺利完成SiC材料减薄工艺验证并形成多台设备订单。预计2022年减薄设备将实现合同额1.2亿元人民币,2023年全系列产品产值将突破2亿元人民币。


划片机:

目前全球的划片机市场日本公司垄断90%以上,其中,Disco约占据70%市场份额,东京精密次之,划片机国产化率极低,只有5%左右。全球第三大划片机厂商以色列ADT已被国内光力科技收购,其在国内市场份额不足5%。

光力于2017年收购了英国的LPB公司70%股权,于2020 年进一步收购了LPB公司30%股权。是行业内仅有的两家(另一家为全球半导体划片机龙头企业DISCO)既有切割划片机设备,又有核心零部件——高精密气浮主轴的公司,综合竞争优势突出。

光力科技21年划片机产能300台,空气主轴产能1000根。


固晶机:

新益昌(20年总产量3000台)在中国固晶机市场的市占率超70%,客户普及率超过9成。

新益昌零部件驱动器、导轨、电机、运动控制卡、高精度读数头及电磁阀于2020年的自产率分别为69.48%、15.30%、21.39%、24.17%、87.40%及11.08%,镜头全部外购,前五大供应商均为国内公司。


引线键合(焊线)机:

按照焊接原理的不同,可分为热压键合、超声键合和热超声键合三种。热压键合和热超声键合的焊接材料为金线、铜线,而超声键合主要焊接材料为铝线。铝线键合机更适用于功率器件,金铜线键合机更多用于IC领域。

2021年引线键合设备国产化率仅3%。2021年中国引线键合机进口量为31134台,国内铝线键合器一年的需求量大致在3600台左右。

大陆企业新益昌、大族封测、深圳翠涛布局焊线机。

大族封测(21年产量3000台):主流产品的核心性能与国际龙头企业基本持平

奥特维:铝丝键合机技术对标国外一线。

新益昌(收购深圳开玖):金丝球焊线机的代表机型K940型TO56焊线机在光通讯行业占有80%以上市场份额。


塑封机:

TOWA每年销售量约为200台、YAMADA约为50台、BESI约50台、ASM约50台、文一科技及耐科装备每年各20台左右。

文一科技半导体设备中的关键元器件大部分依靠进口。

耐科装备塑封设备目前可实现绝大部分塑料封装形式,尚无法实现树脂底部填充封装、采用压塑封装成型的晶圆级封装、板级封装等先进封装。


切筋成型设备:

在全自动切筋成型设备领域主要企业有日本YAMADA、荷兰FICO、耐科装备、文一科技、东莞朗诚微电子设备有限公司、苏州均华精密机械有限公司、上海浦贝自动化科技有限公司、深圳市曜通科技有限公司、深圳尚明精密模具有限公司、深圳华龙精密有限责任公司等。

目前国产全自动切筋成型设备技术已基本达到大部分封测厂商的要求,产品处于相对成熟的发展阶段,国产设备市场处于自由竞争阶段,各国产品牌之间无特别明显的竞争优劣势,但在设备稳定性等方面相较于以日本YAMADA和荷兰FICO 为代表的全球知名品牌尚有一定的差距。

耐科装备原材料风险:

公司半导体封装设备目前使用的 PM23钢、PM60钢主要采购于瑞典的模具钢材供应商,也可以从德国、日本采购,但无国内替代供应商,对该类原材料存在重大进口依赖。


半导体设备零部件:

按照各类零部件在设备上的不同功能,可其大致分为机械加工件类、物料传送类、电气类、真空类、气液输送类、光学类、热管理类等。

根据芯谋研究,以2020年中国晶圆厂商采购的8-12 吋晶圆设备零部件产品结构为依据,在各类零部件中应用较多的有石英制品(11%)、射频发生器(10%)、泵(10%)、阀门(9%)、静电吸盘(9%)、喷淋头(8%)等。

目前国产率超过10%的仅有石英制品、喷淋头、边缘环组件等几类,其他零部件国产率均较低,尤其是阀门、测量计、密封圈等几乎完全依赖进口。据国内主流代工厂数据,目前全年日常运营过程中领用的零部件(括维保更换和失效更换的零部件)达到2000种以上,但国产占有率仅为8%左右,美国和日本占有率分别为59.7%和26.7%。


石英制品:

目前高端石英玻璃市场,主要还是海外巨头企业如贺利氏、迈图、东曹、昆希掌握,贺利氏、迈图、东曹三家全球市场占比超过60%。目前国产厂商供应占比在10%左右。

国内仅有菲利华和石英股份(石英材料)通过国际半导体设备商的认证。


射频电源:

全球射频电源市场格局集中度高,呈现寡头竞争的发展趋势,两大供应商MKSInstrument和AdvancedEnergy均来自美国。

英杰电气已成为中微半导体 MOCVD 设备电源稳定供应商,实现进口替代,且相比进口产品仍然具有较为明显的价格优势。除MOCVD设备配套电源外,某些其他电源公司的技术已经接近国外厂商,具备了替代的可能性,客户已经开始试用(比如刻蚀机上用的射频电源)。


真空汞:

光伏真空泵已实现国产化:目前汉钟精机在光伏真空泵市占率70%+。

半导体真空泵由国外厂商主导:海外厂商占据95%的市场份额,主要由Atlas(瑞典)和Pfeiffer(德国)占据,国内厂商市场份额不到5%,目前汉钟精机已在联电、力积电等取得突破,未来有较大的国产替代空间。


阀门:

主要被美国Swagelok (世伟洛克)、美国Parker (派克汉尼汾)、日本Fujikin (富士金)、日本KIZT、瑞士VAT等境外企业垄断,其中美国和日本企业在中国市场市占率较高,2021 年全球前五名的收入份额约为68.61%。

国内生产半导体阀门的企业主要包括新莱应材和晶盛机电。新莱应材在半导体阀门已经能实现对海外零部件的替代,下游客户包括国内外知名的半导体设备厂商,并与制造公司长江存储、合肥长鑫等在高端真空阀门等产品方面也有深入合作。


静电吸盘:

全球静电吸盘市场具有高度垄断性,由日本和美国企业主导,包括美国企业AppliedMaterials、LAM等设备原厂的自主生产,以及日本企业Shinko、TOTO、NTK等第三方供应商,市场集中度较高。中国主要厂商包括广东海拓创新和北京华卓精科公司。

华卓精科(20年产量4台),所开发的12时PVD 氮化铝静电卡盘,在一定程度上破除了国外厂商在该产品领域内的长期垄断局面。华卓精科已将静电卡盘相关技术应用于产品生产并形成了小批量量产。

华卓精科的静电卡盘产品与国际领先竞争对手相比,产品品类较少,仍难以覆盖所有应用领域的需求。

静电吸盘上游原材料为氧化铝陶瓷、氮化铝陶瓷。市场集中度较高,多数集中在日本、美国等。


流量计:

万业企业是领先气体输送系统领域精密零组件供应商Compart Systems的第一大股东,通过联合收购取得Compart Systems的33.31%股权并作为第一大股东。Compart Systems为全球少数可完成气体输送系统领域零组件精密加工全部环节及提供流量控制解决方案的公司。


金属机械类零部件:

富创精密:

国内半导体设备精密零部件的领军企业,包括工艺零部件、结构零部件、模组产品和气体管路,是国内少有的能够提供满足国际主流客户标准的精密零部件产品的供应商,3%的零部件满足7nm制程。

金属工艺零部件(21年产量1.9万),金属结构零部件(21年产量5万),模组产品(21年产量6000),气体管路产品(21年产量1.1万)。

富创精密第一大客户“客户 A”总部注册在美国,公司对客户A直接和间接销售额占各期营业收入的比例超过50%。


刻蚀用硅部件:

刻蚀用硅部件行业主要被韩日企业垄断,占据市场份额的70-80%。

神工股份(上游单晶硅材料自主化)产品可覆盖其绝大多数硅零部件规格,并已获得国内多家12英寸集成电路制造厂的送样评估机会,取得了小批量订单。

有研硅21年产能350吨。


机械手:

全球半导体机械手市场主要由美国和日本厂商主导。日本是最大的半导体机械手生产地区,占有大约60%的市场份额,美国占有20%的市场份额。中国占有市场份额不大,目前本土企业由新松机器人(最近两年净利润现金流为负,毛利率由17年之前的30%多下降到现在不到10%,存货40亿,占总资产比例35%)主导。


光刻机零部件:

主要为美国、德国、日本、中国台湾厂商,美国厂商数量最多,其中最核心的组件是光源和镜头,镜头供应商为德国蔡司,光源供应商为美国Cymer(被ASML收购)和日本Gigaphoton,其中EUV光刻机光源由Cymer独家供应。


光刻机双工件台:

光刻机核心组件之一,目前国内已攻克,水平与ASML接近。华卓精科的双工件台目前主要用于65纳米至28纳米浸没式光刻机的研发,而且1.7纳米的华卓精科工件台结合28纳米沉浸式光刻机,在理论上可以经过多重曝光实现7纳米芯片的制造。


光源:

光源波长决定了光刻机的工艺能力。光刻机需要体积小、功率高而稳定的光源。如EUV光刻机所采用的波长13.5nm的极紫外光,光学系统极为复杂。

主流的193nm(ArF)光源(DUV光源)已攻克,最前进的13.5nm EUV光源则正在努力攻坚中。

公司:福晶科技,科益虹源,茂莱光学(IPO中)。


光学镜片(物镜系统):

长春国科精密已经能生产90nm DUV光刻机镜头,可用于合肥芯硕200nm的光刻机,长春光机所研制的32nm EUV光刻曝光装置已经验收。

奥普光电(物镜原材料)的K9光学玻璃、人造萤石(CaF2)等高端光学材料供应给肖特蔡司,而肖特蔡司是荷兰ASML光刻机透镜系统光学元件供应商。


基本完成国产替代:

光刻胶原材料溶剂(百川股份),

光刻胶原材料单体(万润股份、瑞联新材),

去胶设备(屹唐半导体),

分选机(长川科技),

固晶机(新益昌),

切筋成型设备(文一科技,耐科装备),

流量计(万业企业),

金属机械类零部件(富创精密),

光刻机双工件台(华卓精科)。

技术基本达到国际一流水平,产量还不能满足国内需求:

硅片(沪硅产业,中环股份,立昂微),

电子级多晶硅(黄河水电,鑫华半导体),

单晶炉(北方华创、连城数控,晶盛机电),

光刻胶原材料光引发剂(强力新材、久日新材),

抛光液(安集科技,鼎龙股份),

抛光液原材料磨粒(鼎龙股份),

抛光垫(鼎龙股份),

引线框架(康强电子),

引线框架原材料高端合金(博威合金),

陶瓷基板(博敏电子),

芯片粘接材料(德邦科技),

刻蚀设备(中微公司,北方华创),

薄膜沉积设备(北方华创,中微公司,拓荆科技),

清洗设备(盛美上海、北方华创、芯源微、至纯科技),

抛光设备(华海清科),

前道检测设备(精测电子),

测试机(华峰测控,长川科技),

探针台(深圳矽电),

晶圆减薄机,划片机(光力科技),

引线键合机(新益昌,大族封测,奥特维),

石英制品(菲利华),

射频电源(英杰电气),

真空汞(汉钟精机),

阀门(新莱应材),

刻蚀用硅部件(神工股份),

光学镜片原材料光学玻璃(奥普光电)。

仅能替代部分或者中低端产品,技术与国外有一定差距:

电子特种气体(金宏气体,华特气体,派瑞特气等),

光刻胶(彤程新材,晶瑞电材),

光刻胶原材料树脂(圣泉集团、彤程新材、强力新材),

光掩模板(清溢光电),

湿电子化学品(江化微、格林达),

靶材(江丰电子、有研新材),靶材原材料高纯金属,

封装基板(深南电路,兴森科技),

键合丝(康强电子),

光刻机(上海微电子),

离子注入设备(万业企业),

涂胶显影设备(芯源微),

塑封机(文一科技,耐科装备),

静电吸盘(华卓精科),

光刻机零部件光源(福晶科技),

光刻机零部件光学镜片(国科精密)。

几乎依赖于国外:

封装基板原材料BT树脂和ABF树脂,薄膜沉积设备主要原材料,清洗设备原材料兆声波发生器,机器人手臂,封装设备原材料PM23钢、PM60钢。

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