2023半导体零部件类型、市场空间、海外龙头及国产替代前景分析报告（109页）.pdf

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1、2 0 2 3 年深度行业分析研究报告目目录录3n第一部分：半导体设备及其核心组件n第二部分：半导体零部件分类梳理及核心零部件详解n第三部分：市场空间广阔，局部高度垄断n第四部分：海外龙头观察n第五部分：投资建议1.1 集成电路制造工艺及设备集成电路工艺流程半导体设备主要应用于集成电路的制造和封测环节，可细分为晶圆制造设备（前道设备）和封装、测试设备（后道设备）。其中，前道设备主要有光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入机、CMP设备、清洗机、前道检测设备和氧化退火设备，后道设备主要分为测试设备和封装设备。前道设备用于晶圆制造过程，覆盖从光片到晶圆的成百上千道工序，直接决定了芯片制造工艺的质量

2、。4资料来源：晶瑞股份招股说明书、中芯国际招股说明书（申报稿）、集成电路制造工艺、华福证券研究所图表1：芯片制造前道工艺原理及对应设备抛光电路布图光刻去胶、清洗扩散、离子注入、退火薄膜沉积功能实现光掩模制作显影刻蚀基底化合物光刻胶掩膜基底化合物光刻胶n+n+P+P+n+n+P+P+n+n+P+P+紫外光透过掩膜版照射到晶圆表面，掩膜版透明区域所对应的光刻胶部分转变为可溶性物质曝光后，在晶圆表面喷涂化学显影剂，曝光区域的光刻胶被溶解将显影后暴露出来的氧化层去除掉，使得下面的硅晶体表面露出来。分为湿法刻蚀和干法刻蚀溶解光刻胶刻蚀工艺会引入金属污染，可通过使金属原子氧化变成可溶性离子从而清洗硅片通过

3、改变掺杂物的浓度以提高电学性能的方式有两种：扩散 :高温下杂质原子从高浓度向低浓度区域扩散；离子注入:使用各种离子化学杂质轰击晶圆表面暴露区通过物理气相沉积或化学气相沉积，在晶圆上生长出导电薄膜层和绝缘薄膜层通过化学腐蚀与机械研磨，实现晶圆表面多余材料的去除与全局纳米级平坦化工艺流程工艺原理工艺设备光刻机涂胶显影设备刻蚀机清洗机抛光机离子注入机扩散炉退火炉 0.250.10.150.10.10.10.080.07光刻设备刻蚀设备薄膜沉积设备切割设备前端测试设备包装设备测试封装设备清洗设备离子注入设备晶体生长设备1.1 集成电路制造工艺及设备集成电路核心半导体设备从晶圆制造厂资本开支上看，根据G

4、artner统计数据，集成电路制造设备投资一般占集成电路制造领域资本性支出的70%-80%，且随着工艺制程的提升，设备投资占比也将相应提高。在设备投资中，芯片制造和封装测试投资额占比分别为78%-80%、18%-20%。根据Gartner、Utmel数据显示，典型的集成电路制造产线设备投资中，光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入设备、测试设备、清洗设备等投资额占比较高，是集成电路制造设备投资中的最主要部分。5资料来源：屹唐股份招股说明书，华福证券研究所图表2：集成电路制造领域典型资本开支结构图表3：产线中晶圆制造设备投资额占比厂房建设20%-30%设备投资70%-80%设计2%-7%土建设施

5、30%-40%洁净室分工50%-70%硅片制造1%-3%封装测试18%-20%芯片制造78%-80%长晶&切磨抛设备2%薄膜沉积设备20%光刻设备20%刻蚀&去胶设备20%退火/扩散/注入设备5%工艺控制设备11%清洗&CMP设备8%其他加工设备8%封装设备40%-45%CP&FP设备测试设备55%-60%机电系统25%-35%洁净室系统25%-35%资料来源：Utmel，华福证券研究所 1.2 核心半导体设备及其结构组件1.2.1 光刻机 执光为画笔，芯片版图曝光成像光刻机 ：光刻机能将设计好的电路图从掩膜版转印到晶圆表面的光刻胶上，通过曝光、显影将目标图形印刻到特定材料上。光刻机作为前道工

6、艺七大设备之首,技术要求极高，涉及精密光学、精密运动、高精度环境控制等多项先进技术。光源系统 ：光源系统是光刻设备的核心，光源波长决定工艺能力，光源波长越短则晶体管线宽越小，芯片性能越强。光路系统 ：将光源发出的光束进行整形匀化后照明掩模面，再由投影物镜系统将掩模面上的图形复制到硅片表面。投影物镜 ：投影物镜用于投射光刻图案。由于单片投影物镜存在像差，色差等问题，在实际应用中需通过组合投影物镜纠正成像问题。双工件台系统：一套光刻系统中有两个硅片运动台，分别位于测量位置和曝光位置，实现了光刻机产能及工作效率的大幅提升。量测系统 ：通过测量双频激光光束间的相位差来测量位移，从而确定晶圆形貌。6资料