1、 敬请参阅报告结尾处的免责声明 东方财智 兴盛之源 行业研究 东兴证券股份有限公司证券研究报告 电子电子行业行业：AIAI 半导体的新结构、新工艺、半导体的新结构、新工艺、新材料与投资新材料与投资建议建议 半导体技术前瞻专题系列之一半导体技术前瞻专题系列之一 2024 年 1 月 8 日 看好/维持 电子电子 行业行业报告报告 分析师分析师 刘航 电话：021-25102913 邮箱：liuhang- 执业证书编号：S1480522060001 投资摘要：半导体行业现状：半导体行业现状：晶圆厂晶圆厂建设成本建设成本加加大，大，AI 相关开支明显提升。相关开支明显提升。在人工智能和汽车电动化的产

2、业趋势下，半导体增长逻辑在强化，2030 年半导体市场规模有望突破 1 万亿美元。随着工艺节点的突破，半导体研发投入和晶圆厂建设成本大幅提升，5nm 晶圆厂建设成本高达 54 亿美元。晶体管微缩、3D 堆叠等促进了 CMOS 先进工艺方面的投资，2024-2027 年半导体制造设备市场有望保持持续增长。预计半导体公司 AI/ML 相关 EBIT 快速增长，中长期有望增加至每年 850-950 亿美元。AI 对于半导体制造产生的贡献最大，约为 380 亿美元，但芯片研发和设计成本有望降低。未来越来越多的数据中心使用高性能服务器，预计 2027 年 AI 半导体销售额快速增长。随着随着 AI 半导

3、体半导体晶体管数量增加，通过引入晶体管数量增加，通过引入 MPU、增大芯片面积、增大芯片面积，算力算力大幅提升大幅提升，接下来，接下来我我们对于们对于 AI 半导体的新结构、新半导体的新结构、新工艺工艺和新和新材料等材料等产业趋势进行前瞻性产业趋势进行前瞻性分析分析。（一）（一）新结构：新结构：晶体管微缩、存储器件堆叠，晶体管微缩、存储器件堆叠，电容电容使用使用 MIMCAP 结构结构。AI 半导体器件的新结构将加速由 FinFET 向 GAA 转变。GAAFET 的器件结构中，沟道外延层、源极/漏极外延层出现多层结构，此外高性能/高带宽的 DRAM 使用 High-k材料和金属材料，而这些材

4、料和工艺都需要更多的 ALD 和 PVD 外延工艺。另外，随着生成式 AI 的发展，大容量数据高速运转，DRAM 芯片使用 HBM 结构来降低互联的延迟。随着 AI 半导体的发展，未来将更多采用 3D 堆叠和低温/复杂器件结构。AI 半导体增加了 MIMCAP 结构（Hf 基 ALD 介质层），其中 MIM 为单元电容器。（二）（二）新工艺：新工艺：FEOL 采用采用 HKMG 工艺，工艺，部分部分 BEOL 采用背面供电工艺采用背面供电工艺。逻辑器件制造可分为前道（FEOL）、中道（MOL）和后道（BEOL）工艺。SiON/Poly 栅极集成解决方案存在一定局限性，随着 SiON 厚度不断减

5、小，导致了更多功率损耗，使得 HKMG 集成解决方案应运而生。HKMG 可以降低晶体管栅氧化层厚度，通过提高晶体管速度和 Vdd 微缩来降低功耗。背面供电工艺将电源线移动到芯片“背面”的方法，使得芯片“正面”专注于互连，英特尔背面供电方案 IR 降低了 30%，每个核心的性能提高 6%。（三）（三）新材料：新材料：硅硅材料材料、Hf、钼金属钼金属和和 high-k 材料用量增加，封装基板使用量材料用量增加，封装基板使用量明显明显增大增大。为了获得更高的性能，小芯片使用量将增多，相应硅材料的使用量也会相应增大，随着芯片高密度互联的要求，硅面积或将增加一倍多。高性能/高带宽的 DRAM 需要采用

6、High-k 材料和金属材料，这些材料和工艺都需要更多的单片 ALD 和外延工艺。DRAM 线宽越细，High-k 材料用的越多。从材料端来看，后段制造工艺中钼金属替代 CVD 工艺中的钨以及 PVD 工艺中的铜金属，3D NAND 中会更多地使用钼金属，而中段工艺将使用钼金属作为 Via 填充材料。投资投资建议建议：随着 AI 的发展，AI 半导体具有新结构、新工艺和新材料，我们建议积极关注以下几个方面的创新性变革：（1）随着堆叠工艺增多，ALD 设备需求量增多，受益标的：微导纳米；（2）未来采用 HKMG 工艺，High-k 材料需求量增大，前驱体使用量或将提升，受益标的：雅克科技；随着芯