全球半導體設備市場研究報告

1、全球半導體設備市場研究報告景氣來臨，設備先行目 錄一、全球半導體設備市場規(guī)模及競爭格局二、全球半導體設備詳細拆分及國產(chǎn)化率分析半導體設備推薦 邏輯光刻機市場及國產(chǎn)化率情況刻蝕機市場及國產(chǎn)化率情況 鍍膜設備市場及國產(chǎn)化率情況 量測設備市場及國產(chǎn)化率情況清洗設備市場及國產(chǎn)化率情況離子注入設備市場及國產(chǎn)化率情況 其他設備市場及國產(chǎn)化率情況三、半導體設備核心標的推薦邏輯半導體 產(chǎn)業(yè)鏈制造 牽頭半導體整個產(chǎn)業(yè)鏈：設計-制造-封測數(shù)據(jù)來源：西南證券數(shù)據(jù)來源：華芯投資，西南證券整理 芯片制造全產(chǎn)業(yè)鏈示意圖 國家產(chǎn)業(yè)基金承諾投資產(chǎn)業(yè)鏈占比西南電子西南電子西南電子西南電子泛半 導體行業(yè) 情況半導體市場不同階段需

2、求推動力 1990s-2005，PC機、互聯(lián)網(wǎng)時代，2010年后成存量市場；2005-2018：移動手機、社交媒體時代， 2020年后成存量市場；2018-未來：人工智能、大數(shù)據(jù)時代，AI成行業(yè)需求核心驅動力半導體市場不同階段的核心驅動力2017-2020，移動消費市場緩慢增長+AI市場大幅增長；2017-2020，硅片制造設備全球需求量平 均為450億美元/年； 2017+2018硅片制造設備總需求量達900億美元當前所處時代以及半導體設備市場規(guī)模技術 變遷半導體技術變遷 尺度演變：光刻技術（1990s-2010s）、多重圖案工藝（2000s-2020s）、EUV+多重圖案（2010s-20

3、20s）； 口 結構演變：平面結構（1990s-2010s）、FinFET結構（2010s-2020s）、Gate-All-Around結構（2020s）； 口 材料演變：Poly-Si，鎢，鋁（1990s）、鎢，銅（2000s）、鎢，銅，鈷封裝（2010s）、銅，鈷，新材料（2020s）。 半導體技術變遷示意圖尺度結構材 料技術 變遷技術革新帶來硅片制造設備資本支出大幅提升NAND從Planar發(fā)展到3D 64層結構，制造設備支出增加60%：DRAM從25納米發(fā)展到14-16納米，制造設備支出增加40% ；晶圓代工廠加工工藝從28納米發(fā)展到7納米，制造設備支出增加100%；LCD發(fā)展到OLE

4、D技術，制造設備支出增加425%。技術革新帶來硅片制造設備資本支出大幅提升半導體 產(chǎn)業(yè)鏈設備 更新設備商每隔18-24個月推出更先進的制造設備 按照摩爾定律，每隔18-24個月集成電路的技術都要進步一代，那么相應的上游設備商也必須每隔18-24個月推出更先進的制造設備； 50多年來，光刻機的分辨率從10微米發(fā)展到目前的10納米，整整提升了1000倍。 集成電路技術演變趨勢：功能多樣化+尺寸微細化數(shù)據(jù)來源：OFweek，西南證券整理西南電子西南電子半導體 產(chǎn)業(yè)鏈制造 工藝半導體制造工藝流程 如今建設一條12英寸芯片生產(chǎn)線的投資已經(jīng)很高，少則30-50億美元，其中僅半導體設備的投資占70%以上。

5、根據(jù)2017年美國加 州UC Berkeley大 學的理論數(shù)據(jù)，一條月產(chǎn)12英寸硅片，5萬片的生產(chǎn)線， 需要50臺光刻機，10臺大束流離子注 入機，8臺中束流 離子注入機，40臺 付蝕機以及30臺薄 膜淀積設備等，估 計各類設備的總計臺(套)要超過500個。晶圓制造工藝流程圖數(shù)據(jù)來源：百度文庫，西南證券整理西南電子西南電子西南電子新建 產(chǎn)線制造資本支出新建產(chǎn)線資本支出中半導體設備支出占比高達80%新晶圓制造廠從建立到生產(chǎn)的周期大概為2年；一般在第20個月的時候開始進行設備搬入安裝、測試、試生產(chǎn)；一條新建產(chǎn)線最大的資本支出來自于半導體設備，資本支出占比高達80%，廠房建設占比僅20%。新建產(chǎn)線各

6、項目時間節(jié)點規(guī)劃新建產(chǎn)線資本支出占比拆分數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：中國報告網(wǎng)，西南證券整理半導體 產(chǎn)業(yè)鏈設備 拆分晶圓制造設備占半導體設備比例達80%，其中光刻、刻蝕、鍍膜占比最高晶圓制造設備在整個半導體制造設備中占比最大，投資占比達80%；晶圓制造設備種，光刻機占比最高（30%），其次是刻蝕設備（20%），PVD（15%），CVD（10%），量測設備（10%），離子注入設備（5%）等。半導體設備投資占比拆分晶圓制造設備投資占比拆分數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Global Foundries，西南證券整理億美元半導體設備市場 規(guī)摸全球半導體設備投資額呈

7、上升趨勢2017年半導體設備市場總銷售額達到566億美元，相較于2016年的412億美元，同比增長了37%。 2018年有望達到超過600億美元的規(guī)模，符合增長率7.7%。全球半導體設備投資額呈上升趨勢；2016年，中國大陸市場首次超過北美和日本，半導體設備銷售額達到64.6億美元，同比增長13%，成為全球半導體設備銷售第三大市場。2017年，中國大陸市場仍處于全球半導體設備銷售第三大 市場，以27%的增速達到了82.3億的市場規(guī)模。全球半導體設備投資額呈上漲趨勢全球半導體設備各地區(qū)銷售市場（十億美元）數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：SEMI/SEAJ，西南證券整理競爭 格局全

8、球半導體設備市場集中度高，美日廠商技術領先 產(chǎn)品市場集中度高，美日技術領先，以美國應用材料、荷蘭阿斯麥、美國拉姆研究、日本東京電子、 美國科磊等為代表的Top10國際知名企業(yè)占據(jù)了全球集成電路裝備市場的主要份額。2016年全球半 導體專用設備前 10 名制造商銷售規(guī)模占全球市場的 79%，前 20 名銷售占比87%，前10名銷售占比92%，市場集中度高。半導體設備 半導體設備供應商Top10市占率情況數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理半導體制造核心設備市場高度壟斷晶圓制造核心設備為光刻機、刻蝕機、PVD和CVD，四者總和占晶圓制造設備支出的75%；光刻機被荷蘭阿斯麥和日本的尼康及佳能壟斷，

9、TOP3 市占率高達92.8%；刻蝕機被美國的拉姆研究、應用材料及日本的東京電子壟斷，TOP3 市占率高達90.5%；PVD被美國的應用材料、Evatec、Ulvac壟斷，TOP3 市占率高達96.2%；CVD被美國的應用材料、東京電子、拉姆研究壟斷，TOP3 市占率高達70%；PVD被美國的應用材料、Evatec、Ulvac壟斷，TOP3 市占率高達96.2%；氧化/擴散設備主要被日本的日立、東電和ASM壟斷， TOP3 市占率高達94.8%。高度 壟斷半導體設備半導體制造核心設備市場Top 3市占率情況數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理8007006005004003002001000

10、設備 投資金額 占比全球半導體設備投資情況：中國地區(qū)比重日益提高 全球與中國集成電路設備投資規(guī)模情況20102011201220132014201520162017 2018E 2019E 2020E全球集成電路設備投資規(guī)模（億美元）中國集成電路設備投資規(guī)模（億美元）數(shù)據(jù)來源：北方華創(chuàng)，西南證券整理 全球各地區(qū)集成電路裝備投資占比數(shù)據(jù)來源：北方華創(chuàng)，西南證券整理 2017-2020全球集成電路設備投資規(guī)模小幅增長， CAGR=6.2%；中國集成電路設備投資額高速增長， CAGR=44.8%。預計2018年中國集成電路設備投 資全球占比將達20%，超越臺灣，成為僅次于韓國的全球第二大半導體設備投

11、資大國。產(chǎn)業(yè) 地位國產(chǎn) 設備國產(chǎn)半導體設備產(chǎn)業(yè)地位：眾多核心設備缺乏自主性生產(chǎn)能力 國產(chǎn)半導體設備產(chǎn)業(yè)地位數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理技術 差距國產(chǎn)刻蝕機設備與國際先進技術水平的差距縮短至2-3年 以02專項實施最早的硅刻蝕機為例，于2003年啟動時，與國外相差20多年的差距；經(jīng)過這些年的 發(fā)展和國家專項的大力支持，北方華創(chuàng)每一代的設備推出后，差距都在縮小。2016年14nm的刻 蝕機進入生產(chǎn)線時，技術差距基本縮小到2-3年。國產(chǎn) 設備 北方華創(chuàng)硅刻蝕機與國外技術差距數(shù)據(jù)來源：北方華創(chuàng)，西南證券整理西南電子西南電子西南電子目 錄一、全球半導體設備市場規(guī)模及競爭格局二、全球半導體設備詳

12、細拆分及國產(chǎn)化率分析光刻機市場及國產(chǎn)化率情況刻蝕機市場及國產(chǎn)化率情況 鍍膜設備市場及國產(chǎn)化率情況 量測設備市場及國產(chǎn)化率情況清洗設備市場及國產(chǎn)化率情況半導體設備推薦 邏輯離子注入設備市場及國產(chǎn)化率情況其他設備市場及國產(chǎn)化率情況 三、半導體設備核心標的推薦邏輯光刻工藝：IC制造中的關鍵環(huán)節(jié) IC制作工藝流程 在半導體芯片制造過程中，光刻的主要 作用就是將掩膜板上的圖形復制到硅片 上，為下一步進行刻蝕工序做好準備。 光刻的原理起源于印刷技術中的照相制 版，它通過激光或電子束直接寫在了光 掩模板上，然后用激光輻照光掩模板， 晶圓上的光敏物質因感光而發(fā)生材料性 質的改變，通過顯影，便完成了芯片從 設計

13、版圖到硅片的轉移。數(shù)據(jù)來源：百度文庫，西南證券整理光刻 工藝半導體設備西南電子西南電子光刻 分類 光刻工藝定義了半導體器件的尺寸，是 IC制造中的關鍵環(huán)節(jié)。作為芯片生產(chǎn)流 程中最復雜、最關鍵的步驟，光刻工藝 難度最大，耗時最長，芯片在生產(chǎn)過程中 一般需要進行2030次光刻，耗費時間 約占整個硅片工藝的4060%，成本極 高，約為整個硅片制造工藝的1/3。一 般的光刻工藝要經(jīng)歷硅片表面清洗烘干 、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光 、后烘、顯影、硬烘、刻蝕、檢測等工 序光刻工藝口 光刻分為正性光刻和負性光刻兩種基本工藝，在正性光刻中，光刻膠上的圖形與掩模板上圖形相同，在負性光刻中，光刻膠上的圖形與

14、掩模板上 圖形相反。光刻工藝：IC制造中的關鍵環(huán)節(jié)光刻工藝的基本分類西南電子數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理西南電子雙重圖案技術用來增加一倍圖案密度雙重 圖案光刻 技術 最簡單的多重圖案工藝是雙重圖 案，它將特征密度提高了兩倍。 最廣泛采用的雙圖案化方案之一 是雙曝光/雙蝕刻（LELE）。該技 術將給定的圖案分成兩個密度較 小的部分。通過在光刻工藝中曝 光光刻膠，然后蝕刻硬掩模，將 第一層圖案轉移到下面的硬掩模 上。然后將第二層圖案與第一層 圖案對準并通過第二次光刻曝光 和刻蝕轉移到硬掩模上。最終在 襯底上進行刻蝕，得到的圖案密 度是原始圖案的兩倍。 普通光刻技術雙重圖案技術數(shù)據(jù)來源：L

15、am Research，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理西南電子西南電子自對準的雙重圖案技術多重 圖案光刻 技術 自對準雙重圖案(SADP)技術是通過沉積和刻 蝕工藝在心軸側壁上形成的間隔物。然后通 過一個額外的刻蝕步驟移除心軸，使用間隔 物來定義所需的最終結構，因此特征密度增 加了一倍。SADP技術主要用于FinFET技術中 的鰭片形成、線的互連以及存儲設備中的位 線/字線的形成，其關鍵的優(yōu)點在于避免了在 LELE期間時可能發(fā)生的掩模不對齊。 雙重圖案技術中的自對準間隔技術雙重圖案技術中的自對準間隔技術 將SADP加倍可以得到四重圖案化 工藝 (SAQP)。193

16、nm浸沒式光刻的 SADP可以實現(xiàn)20nm的半間距分辨 率，但是SAQP可以實現(xiàn)10nm的半間距分辨率。數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理西南電子西南電子光刻 機工作 原理光刻機：半導體工業(yè)皇冠上的明珠 光刻機工作原理圖光刻機是光刻工藝的核心設備，價值含量 大、技術要求高。光刻機作為光刻環(huán)節(jié)的 核心設備，也是所有半導體制造設備中技 術含量最高的設備，涉及精密光學、精密 運動、高精度環(huán)境控制等多項先進技術， 其設備投入相應最多，目前世界上最先進 的ASML EUV光刻機單價達到一億歐元。光刻機工作原理：在IC制作過程中，光束 穿過掩模

17、及鏡片，經(jīng)物鏡補償光學誤差， 將線路圖曝光在帶有光感涂層的硅晶圓上， 然后顯影在硅片上。激光器作為光源，物 鏡補償光學誤差，是光刻機的核心設備， 光刻機物鏡系統(tǒng)一般由近20個直徑為 200300mm的透鏡組成。數(shù)據(jù)來源：電子發(fā)燒友網(wǎng)，西南證券整理西南電子光刻 機技術 變遷光刻機技術變遷光刻機決定了晶體管的尺寸，晶體管的尺寸對于芯片的性能具有重大意義。隨著半導體產(chǎn)業(yè)的向前發(fā) 展，不斷追求著尺寸更小、速度更快、性能更強的芯片。摩爾定律提出：當價格不變時，集成電路上 可容納的元器件的數(shù)目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。正是半導體行業(yè)對于 芯片的不斷追求推動了光刻機產(chǎn)品的不斷升級

18、與創(chuàng)新；按照曝光方式，光刻機可分為直寫式、接近接觸式和投影式光刻三種。直寫式由于曝光場太小，通常 用于制作掩模板；接近接觸式是指光刻膠與掩模板接觸或略有縫隙，應用較廣；投影式是指在掩膜板 與光刻膠之間使用光學系統(tǒng)聚集光實現(xiàn)曝光，進一步提高分辨率。數(shù)據(jù)來源：中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，西南證券整理光刻機分類西南電子光刻 機技術 變遷芯片追求更快的處理速度，需要縮短晶體管內部導電溝道的長度，而光刻設備的分辨率決定了IC 的最小線寬。因而，光刻機產(chǎn)品的升級就勢必要往更小分辨率水平上發(fā)展,光刻機演進過程是隨著 光源改進和工藝創(chuàng)新而不斷發(fā)展的。根據(jù)所用光源改進和工藝創(chuàng)新，光刻機經(jīng)歷了5代產(chǎn)品發(fā)展，每次光源的改進都顯

19、著提升了光刻機所能實現(xiàn)的最小工藝節(jié)點。光源波長（nm)對應設備最小工藝節(jié)點（nm）說明第一代DUVg-line436接觸式光刻機800-250易受污染，掩膜板壽命短接近式光刻機800-250成像精度不高第二代i-line365接觸式光刻機800-250易受污染，掩膜板壽命短接近式光刻機800-250成像精度不高第三代KrF248掃描投影式光刻機180-130采用投影式光刻機，大大增加 掩膜板壽命第四代ArF193步進掃描投影光刻 機130-65最具代表性的一代光刻機， 但仍面臨45nm制程下的分辨 率問題浸沒式步進掃描投影光刻機45-22第五代EUV13.5極紫外光刻機22-7成本過高，技術突

20、破困難光刻機技術變遷數(shù)據(jù)來源：阿斯麥，西南證券整理光刻 機技術 變遷1970s中期以前主要采用的是接觸式光刻機，分辨率在微米級。之后發(fā)展到接近式光刻機，實現(xiàn)了 超過3m分辨率。1986 年 ASML 首先推出步進式掃描投影光刻機，實現(xiàn)了光刻過程中掩模和硅 片的同步移動，突破了以往硅片的靜止狀態(tài)，將芯片的制程和生產(chǎn)效率提升一個臺階。雙工作臺、沉浸式光刻等新型光刻技術的創(chuàng)新與發(fā)展也在不斷提升光刻機的工藝制程水平，雙工作臺使得光刻機的生產(chǎn)效率提升大約35%。ASML于2007年成功推出第一臺浸沒式光刻機，這也 成為ASML全面超越尼康、佳能的關鍵轉折點。光刻機技術變遷數(shù)據(jù)來源：西南證券西南電子技術

21、變遷光刻 機光刻機價格每4年翻一倍數(shù)據(jù)來源：公司官網(wǎng)，西南證券整理光刻 機浸沒 光刻浸沒式光刻機技術：ASML崛起的轉折點與傳統(tǒng)光刻技術相比，浸沒式光刻技術需要在光刻機投影物鏡最后一個透鏡下表面與硅片光刻膠 之間充滿高折射率的液體，以提高分辨率；目前主要有三種液體浸沒方法：硅片浸沒法，工作臺 浸沒法，局部浸沒法，業(yè)界多采用局部浸沒法。2010年，193nm液浸式光刻系統(tǒng)已能實現(xiàn)32nm制程產(chǎn)品，并在20nm以下節(jié)點發(fā)揮重要作用， 浸沒式光刻技術憑借展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，成為EUV之前能力最強且最成熟的技術。光刻技術結構對比簡圖局部浸沒法示意圖數(shù)據(jù)來源：百度文庫，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：百度文庫，西南證

22、券整理西南電子西南電子光刻 機浸沒 光刻浸沒式光刻機技術：ASML崛起的轉折點在45nm制程下ArF光刻機遇到了分辨率不足的問題，業(yè)內對下一代光刻機的發(fā)展提出了兩種路線。一 是開發(fā)波長更低的157nmF2準分子激光做為光源， 二是林本堅（臺積電研發(fā)副總經(jīng)理）提出的浸沒 式光刻。2002年以前，業(yè)界普遍認為193nm光刻無法延伸到65nm技術節(jié)點，而157nm將成為主流 技術，但157nm光刻技術同樣遭遇到了來自光刻機透鏡的巨大挑戰(zhàn)。在時代的十字路口上，TSMC提 出了193nm浸入式光刻的概念，尼康、佳能則倒向了開發(fā)波長更低的光源；隨著ASML與臺積電合作開發(fā)，于2007年成功推出第一臺浸沒式

23、光刻機。193nm光波在水中的等效 波長縮短為134nm，足可超越157nm的極限，193nm浸入式光刻的研究隨即成為光刻界追逐的焦點， 也宣告ASML的強勢崛起。數(shù)據(jù)來源：西南證券45nm制程下時一代光路刻口技術兩種路線西南電子光刻 機技術 變遷EUV光刻機造價昂貴的主要原因前四代光刻機使用都屬于深紫外光，ArF已經(jīng)最高可以實現(xiàn)22nm的芯片制程，但在摩爾定律的 推動下，半導體產(chǎn)業(yè)對于芯片的需求已經(jīng)發(fā)展到14nm，甚至是7nm。EUV研發(fā)面臨五大技術難題，這也是EUV造價昂貴的重要原因。第一，真空環(huán)境約束。EUV光刻 機只能在真空下運行；第二，讓射線彎曲。由于EUV 能被玻璃吸收，必須使用布

24、拉格反射器； 第三，高功率難以實現(xiàn)。等離子光源在反復使用過程中，需在中心焦點達到250瓦特的功率；第 四，如何保護掩模板。若不使用護膜則很可能是最終良率為0；第五，EUV掩膜板和光刻膠；ASML從1999年就已開始EUV光刻機的研發(fā)工作，但由于技術與資金問題，直到2010年ASML 才研發(fā)出第一臺EUV原型機，比預計時間晚了十幾年，也正是這一滯后使得摩爾定律的更替時間 從理論上的18-24個月延長至3-4年，目前，ASML在EUV技術上具有絕對領先地位。問題類型原因措施光線吸收問題13.5nm波長的射線非常容易被各種材料吸收保證真空環(huán)境，使用氣閘射線彎曲應對EUV被玻璃吸收問題改變射線走向，用

25、布拉格反射鏡代替透鏡射線功率多重吸收損耗過多保證射線中心焦點功率掩膜板保護掩膜板&高效方式驗證其無暇需制造出能夠抵抗 EUV 破壞的護膜光刻膠對EUV吸收效果&量子隨機性仍然難以克服數(shù)據(jù)來源：電子發(fā)燒友網(wǎng)，西南證券整理光刻 機上下游 產(chǎn)業(yè)鏈光刻機上下游市場：供應不足，需求強勁光刻機下游終端市場需求旺盛。目前光刻系統(tǒng)市場供給遠遠不足需求，很重要的原因在于上游原材料/部件精度不符合要求，除了來自蔡司的鏡頭的供應不足之外，還有設備上的芯片保護膜仍需要改進。光刻設備廠商的下游客戶主要在于存儲和邏輯芯片制造商，未來存儲市場需求將繼續(xù)保持強勁，存儲芯片尤其是DRAM價格仍然保持持續(xù)增長態(tài)勢。數(shù)據(jù)來源：西南

26、證券光刻設備上下游產(chǎn)業(yè)鏈光刻 機競爭 格局光刻機全球市場競爭格局：三分天下 從全球角度來看，高精度的光刻機長期由ASML、尼康和佳能三家把持，從2011-2017歷年全球光 刻機出貨比例可以看出，ASML，尼康，佳能三家公司幾乎占據(jù)了99%的市場份額，其中ASML光 刻機市場份額常年在60%以上，市場地位極其穩(wěn)固。2011-2017全球光刻機出貨比例2011-2017年三大公司各品類累計出貨量（臺）數(shù)據(jù)來源：各公司官網(wǎng)，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：各公司官網(wǎng)，西南證券整理光刻 機光刻機全球市場競爭格局：高端市場一家獨大 頂級光刻機市場ASML一家獨大。2011-2017年頂級光刻機累計出貨量中，EU

27、V完全由ASML壟斷，競爭出貨來源達到100%，ArFi光刻機超過80%也都由ASML提供。尼康和佳能的先進制程遠落后于ASML，主要市場在中低端，最大優(yōu)勢僅在于成本；格局口 2017年全球晶圓制造用光刻機臺出貨不足300臺，其中ASML共就出貨198臺，占全球近7成的市場。其中EUV光刻機11臺，ArFi光刻機76臺，ArF光刻機14臺，KrF光刻機71臺，i-line光刻機26臺。2011-2017年光刻機各品類累計出貨量來源2017年光刻機各品類出貨量及來源（臺）數(shù)據(jù)來源：各公司官網(wǎng)，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：各公司官網(wǎng)，西南證券整理光刻 機ASML：高端光刻機壟斷者 ASML是世界領先的半

28、導體設備制造商之一，向全球復雜集成電路生產(chǎn)企業(yè)提供領先的綜合性關鍵設 備。2006年，ASML交付第一臺光刻機；2007年成功推出第一臺浸沒式光刻機TWINSCANXT:1990i， 采用折射率達到1.44的去離子水做為媒介，實現(xiàn)了45nm的制程工藝，并一舉壟斷市場。當時的另兩 大光刻巨頭尼康、佳能主推的157nm光源干式光刻機被市場拋棄，不僅損失了巨大的人力物力，也在 產(chǎn)品線上顯著落后于ASML。ASML光刻機升級歷程分辨率套刻誤差1um500nm400 to 90nm100 to 38nm32 to 16nm250nm100nm100 to 12nm20 to 4nm2nmPAS 5500

29、Twinscan XT-NXTTwinscan NXE198419891990s2000s2010sPAS 5000PAS 2000競爭 格局數(shù)據(jù)來源：ASML，西南證券整理光刻 機ASML：高端光刻機壟斷者 ASML 2018Q1實現(xiàn)營收22.85億歐元，主要來自系統(tǒng)銷售，占比73%；其中ArF浸沒式設備貢獻72% 的營收，KrF型以14%的貢獻居于第二。平均來說，ASML中高端設備單臺售價超過7000萬美元，高 端EUV設備單臺售價超過1億美元。從Q1業(yè)務拆分情況看出，高價值的EUV銷售量僅一臺就貢獻7% 的營收，公司預計2018全年EUV收入將達到21億歐元。從終端市場看來，主要下游市場

30、在于存儲芯 片，營收12.27億歐元，占比達53.7%，較2017年的32.8%有很大提升。ASML 2018Q1按下游市場營收拆分（百萬歐元）ASML 2018Q1 按產(chǎn)品類型業(yè)務拆分競爭 格局數(shù)據(jù)來源：ASML，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：ASML，西南證券整理光刻 機ASML：高端光刻機壟斷者 ASML 2013年以來營業(yè)收入及其增長情況 ASML2013年以來凈利潤及增長情況ASML 2017Q1-2018Q1設備訂單情況ASML 2017Q1-2018Q1設備收入情況公司營業(yè)收入和凈利 潤始終保持較高水平。 自2016年推出EUV設 備后，營收和凈利潤 實現(xiàn)大幅增長；其中系統(tǒng)設備尤其是光刻

31、設備貢獻在各個季度均超過60%。競爭 格局數(shù)據(jù)來源：ASML，西南證券整理光刻 機ASML：高端光刻機壟斷者ASML在光刻設備市場具有不可撼動的霸主地位，尼康和佳能難以與之抗衡的一大重要原因在于其積 極研發(fā)和開放式創(chuàng)新發(fā)展思路，在新品研發(fā)和工藝改進上充分發(fā)揮其網(wǎng)絡創(chuàng)新優(yōu)勢，比佳能和尼康的 “孤島式”研發(fā)模式更具效率和靈活性。ASML 2017年研發(fā)費用高達15億美元，占營業(yè)收入比重為14%，遠高于佳能與尼康的8%左右。ASML 2013年以來研發(fā)支出情況2008年以來三家公司研發(fā)占營收比重對比競爭 格局數(shù)據(jù)來源：ASML，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：ASML，西南證券整理光刻 機尼康：發(fā)揮面板光刻比

32、較優(yōu)勢尼康成立于1917年，最早通過相機和光學技術發(fā)家，1980年開始半導體光刻設備研究，1986年推 出第一款FPD光刻設備，如今業(yè)務線覆蓋范圍廣泛。尼康既是半導體和面板光刻設備制造商，同時 還生產(chǎn)護目鏡，眼科檢查設備，雙筒望遠鏡，顯微鏡，勘測器材等健康醫(yī)療和工業(yè)度量設備；在FPD光刻方面，尼康則可發(fā)揮其比較優(yōu)勢，尼康的機器范圍廣泛，從采用獨特的多鏡頭投影光學系統(tǒng)處理大型面板到制造智能設備中的中小型面板，為全球領先的制造商提供多樣化的機器。尼康主要產(chǎn)品及業(yè)務情況競爭 格局數(shù)據(jù)來源：尼康，西南證券整理光刻 機尼康：發(fā)揮面板光刻比較優(yōu)勢尼康FY2017營收5.25千億日元，下降7.2%，在成像產(chǎn)

33、品和精密設備（光刻設備）領域利潤均有增長，經(jīng)營利潤達4.15百億日元，增長123.2%，歸母凈利潤達2.23百億日元，增長56.7%。由于成像產(chǎn)品和FPD及芯片光刻設備單位產(chǎn)品銷售額下降，2018Q3營收下降11%，但成像產(chǎn) 品業(yè)務高附加值產(chǎn)品和精密設備領域的重大技術突破帶來了經(jīng)營利潤上漲，使得經(jīng)營利潤增 加124%。尼康2018 Q3營業(yè)收入結構情況（十億日元）尼康2018 Q3營業(yè)利潤結構情況（十億日元）競爭 格局數(shù)據(jù)來源：尼康，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：尼康，西南證券整理光刻 機尼康：發(fā)揮面板光刻比較優(yōu)勢尼康雖然在芯片光刻技術上遠不及ASML，目前的產(chǎn)品還停留在ArF和KrF光源，且售價也遠

34、低 于ASML，和EUV更加難以相提并論。但目前，其盈利性也很大程度上依賴光刻設備，尤其是 芯片光刻設備，2017年光刻設備營收占比高達33%；尼康研發(fā)投入持續(xù)增長，但其中對于光刻設備的投入比重卻在下降。從2008年260億日元一 路下降至2017年160億日元。尼康FY2008以來光刻設備營收及占比尼康FY2008以來研發(fā)支出情況競爭 格局數(shù)據(jù)來源：尼康，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：尼康，西南證券整理光刻 機佳能：光電為主，光刻為輔佳能工業(yè)設備銷售業(yè)績整體上處于上升態(tài)勢，但光刻設備的比重越來越低，盡管從2016年到2018 年光刻設備尤其是芯片光刻設備的銷售量有顯著上升，但價值量貢獻卻并無相同趨勢

35、；在2017財年，其他工業(yè)設備如網(wǎng)絡攝像頭、商用打印機和三維機器視覺系統(tǒng)加總銷售額貢獻超過80%，反映出佳能在光刻設備市場上議價能力不足，深層原因還是技術精度未能達到高端市場要求，僅能通過價格優(yōu)勢獲得銷售量的提升。佳能FY2008以來光刻設備出貨量情況（臺）佳能FY2008以來光刻設備營收及占比競爭 格局數(shù)據(jù)來源：佳能，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：佳能，西南證券整理國產(chǎn)化進程上海微電子：國產(chǎn)光刻機的星星之火目前國內光刻機設備商較少，在技術上與國外還存在巨大差距，且大多以激光成像技術為主，在IC前道光刻設備方面，上海微電子裝備（集團）股份有限公司（SMEE）代表了國內頂尖水平。公司設備廣泛于集成電路前

36、道、先進封裝、FPD面板、MEMS、LED、Power Devices等制造領 域。公司的封裝光刻機在國內市占率高達80%，全球市占率也可達到40%；前道制造光刻機最 高可實現(xiàn)90nm制程，有望快速將產(chǎn)品延伸至65nm和45nm。上海微電子承擔著多項國家重大 科技專項以及02專項光刻機科研任務，有望實現(xiàn)國產(chǎn)光刻設備的重大突破。型號SSA600/20SSC600/10SSB600/10分辨率90nm110nm280nm曝光光源ArF excimer laserKrF excimer laseri-line mercury lamp鏡頭倍率1:41:41:4硅片尺寸200mm或300mm200mm

37、或300mm200mm或300mm光刻 機上海微電子主要設備及工藝數(shù)據(jù)來源：上海微電子，西南證券整理目 錄一、全球半導體設備市場規(guī)模及競爭格局二、全球半導體設備詳細拆分及國產(chǎn)化率分析光刻機市場及國產(chǎn)化率情況刻蝕機市場及國產(chǎn)化率情況 鍍膜設備市場及國產(chǎn)化率情況 量測設備市場及國產(chǎn)化率情況清洗設備市場及國產(chǎn)化率情況半導體設備推薦 邏輯離子注入設備市場及國產(chǎn)化率情況其他設備市場及國產(chǎn)化率情況 三、半導體設備核心標的推薦邏輯需求 增加刻蝕 設備先進制程日漸復雜，刻蝕設備需求增加10nm7nm5nm65步110步140步成倍增加隨后得到與光刻膠圖形相同的集成電路圖形。 由于光刻光波長限制因素，邏輯工藝從

38、14nm、10nm走 向7nm、5nm，甚至是3nm和2nm不斷微縮，工藝制程 越先進，刻蝕加工步驟也越多。一般而言，14nm制程需 要65步等離子刻蝕加工，10nm制程增加到110步以上， 到了7nm則需要140步，預計5nm刻蝕步驟將會成倍增 加。因而未來刻蝕設備的市場將會取得長足的進展。 根據(jù)SEMI的預測，2017-2020年，全球將新增62座半導 體晶圓廠。一個晶圓廠大概需要40-50臺刻蝕機，單價在 200萬美元左右。因此我們預計2017-2020年，全球新增晶 圓廠僅刻蝕設備就將帶來50多億美元的市場需求。 刻蝕步數(shù)隨工藝制程變化情況口 刻蝕機的工作原理是按光刻機刻出的電路結構，

39、在硅片上進行微觀雕刻，刻出溝槽或接觸孔?？涛g利用顯影后的光 刻膠圖形作為掩模，在襯底上腐蝕掉一定深度的薄膜物質，數(shù)據(jù)來源：微電子制造，西南證券整理西南電子14nm制程主要 分類刻蝕 設備最主要的兩類刻蝕工藝介質刻蝕和硅刻蝕介質刻蝕, 48%硅刻蝕, 47%根據(jù)刻蝕原理，可分為干法刻蝕和濕法刻蝕。干法刻蝕是亞微米尺寸下刻蝕器件的最重要方法，主 要通過等離子體與硅片發(fā)生物理或化學反應，從而去掉曝露的表面材料。濕法刻蝕一般只是用在尺寸較大的情況下（大于3微米），主要利用液體化學試劑（如酸、堿和溶劑等）來去除硅片表面材料。按待刻蝕材料來分，刻蝕主要分成金屬刻蝕、介質刻蝕和硅刻蝕。介質刻蝕是用于介質材料

40、的刻蝕， 如二氧化硅，接觸孔和通孔結構的制作需要刻蝕介質。硅刻蝕（包括多晶硅）應用于需要去除硅的 場合，如刻蝕多晶硅晶體管柵和硅槽電容。金屬刻蝕主要是在金屬層上去掉鋁合金復合層，制作出 互連線。介質刻蝕和硅刻蝕為最主要的刻蝕設備，兩者市占率達95%?？涛g工藝主要分類不同刻蝕機的市場份額情況金屬刻蝕,其他, 2%3%數(shù)據(jù)來源：百度文庫，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：BARRONS，西南證券整理干法 刻蝕刻蝕 設備干法刻蝕的分類離子銑刻蝕等離子刻蝕反應離子刻蝕純物理 反應化學 反應兼顧物 理和化 學反應優(yōu)點：各向異性程度很高，可以得到分辨率優(yōu)于1微米 的線條。這種方法已在磁泡存儲器、表面波器件和集成 光學

41、器件等制造中得到應用。缺點：刻蝕選擇性極差， 須采用專門的刻蝕終點監(jiān)測技術，且刻蝕速率也較低。優(yōu)點：較好的刻蝕選擇性和較高的刻蝕速率；缺 點：刻蝕精度不高，一般僅用于大于45微米線 條的工藝中。優(yōu)點：大大提高了刻蝕的各向異性特性。反應離 子刻蝕是超大規(guī)模集成電路工藝中很有發(fā)展前景 的一種刻蝕方法。不同刻蝕方法原理優(yōu)缺點干 法 刻 蝕 干法刻蝕又可以分為離子銑刻蝕、等離子刻蝕和反應離子刻蝕。離子銑刻蝕主要用于磁泡存儲器、表 面波器件、集成光學器件等。等離子刻蝕一般僅用于大于45m線條的工藝中。反應離子刻蝕是超 大規(guī)模集成電路工藝中很有發(fā)展前景的一種刻蝕方法。數(shù)據(jù)來源：OLEDindustry，西

42、南證券整理西南電子市場 規(guī)模全球刻蝕機市場規(guī)模及增長趨勢020406080100120140160CAGR=6.6%450400350300250200150100500CAGR=9.4%全球刻蝕設備市場規(guī)模（億美元）全球刻蝕設備市場規(guī)模（萬臺）刻蝕 設備2017-2025年，按照收入計算，全球半導體刻蝕設備市場的年復合增長率為6.8%，按產(chǎn) 量計算，從2017至2025年間年增長率為8.5%。預計到2025年收入將達到138.9億美元， 2016年度市場收入為78億美元，2016年度半導體蝕刻設備市場規(guī)模為173.3萬臺，到2025年底將達到389.1萬臺。按照地理測算，亞太地區(qū)的市場占有率

43、最大。該地區(qū)的優(yōu)勢被歸因于技術先進的便攜式設備以及該地區(qū)的智能設備的出貨量上升。20162025全球刻蝕機設備市場規(guī)模（億美元）數(shù)據(jù)來源：Factor&Equilibrium，西南證券整理20162025全球刻蝕機設備出貨量（萬臺）數(shù)據(jù)來源：Factor&Equilibrium，西南證券整理競爭 格局全球刻蝕設備競爭格局 半導體刻蝕市場的領先企業(yè)主要包括拉姆研究、東京電子、應用材料、日立。細分市場表現(xiàn)出 一家獨大的態(tài)勢，Top3設備供應廠商的市占率超過90%。2008年全球半導體刻蝕市場，拉姆 研究占41%的份額，東京電子占28%，應用材料占17%，日立占7%，其余公司占7%。2016 年，拉

44、姆研究的市場份額增加至52.7%，東京電子的市場份額下降至19.7%，應用材料居第三 位，市場份額為18.1%。因此，拉姆研究為當之無愧的刻蝕設備龍頭。刻蝕 設備拉姆研究, 41%東京電子, 28%應用材料, 17%其他, 日立, 7% 7%2008年全球刻蝕設備市場份額2016年全球刻蝕設備市場份額拉姆研究, 52.7%東京電子,19.7%應用材料,18.1%其他, 9.5%數(shù)據(jù)來源：Factor&Equilibrium，西南證券整理市場 變遷刻蝕機市場份額變遷-金屬刻蝕逐漸萎縮，介質刻蝕份額逐漸加大刻蝕設備口 在200mm晶圓時代；介質、硅（多晶）以及金屬刻蝕是刻蝕設備的三大塊。進入300

45、mm時代以后，隨著銅互連的發(fā)展，金屬刻蝕逐漸萎縮，介質刻蝕份額逐漸加大，目前介質刻蝕設備市場份額已經(jīng) 接近50%； 200mm時代介質刻蝕市場份額依次為東京電子、應用材料、拉姆研究。進入300mm時代以來， Lam由于其簡單的設計、較低的設備成本，逐漸在65nm、45nm設備市場超過東京電子，占據(jù)了大半市場。數(shù)據(jù)來源：BARRONS，西南證券整理刻蝕機市場份額變遷互聯(lián) 變遷刻蝕 設備鋁互聯(lián)先鋁刻蝕再進行電介質填充，銅互連先電介質刻蝕再進行銅填充鋁鋁 互 連鋁刻蝕電介質空隙填充電介質電介質電介質刻蝕銅填充銅銅銅 互 連 隨著半導體器件的尺寸不斷縮小，由于鋁的電阻率較高，導致電阻 增大，越來越薄的

46、鋁線無法實現(xiàn) 所需的速度和電性能。銅具有更 低的電阻率，且不容易發(fā)生電遷 移，具有更高的可靠性。 然而，由于銅不容易形成揮發(fā)性 化合物，通過干法刻蝕并不能輕 松地將其從晶片表面除去。IBM 等公司借鑒大馬士革珠寶制作工藝，先沉積和刻蝕電介質材料，形 成由溝槽和孔洞組成的圖案，然 后，將金屬填充到圖案中。 鋁互連刻蝕工藝銅互連刻蝕工藝數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理西南電子西南電子西南電子拉姆 研究刻蝕 設備全球刻蝕設備龍頭Lam Research產(chǎn)品家族刻蝕用途工藝技術Kiyo晶體管/互連/成像/ 存儲刻蝕導體刻蝕反應離子刻蝕/原

47、子 層刻蝕Flex晶體管/互連/成像/ 存儲刻蝕介質刻蝕反應離子刻蝕Versys Metal晶體管/互連/成像/存儲刻蝕金屬刻蝕反應離子刻蝕Syndion硅通孔刻蝕TSV刻蝕深度反應離子刻蝕DSiEMEMESMEMS刻蝕深度硅刻蝕拉姆研究刻蝕設備分類Lam Research目前是全球刻蝕設備市場份額最高的設備制造商，市占率高達50%以上。Lam Research產(chǎn)品通過協(xié)作和利用多個領域的專業(yè)知識，持續(xù)開發(fā)新的功能，以滿足結構日益復雜 且尺寸不斷縮小的器件的生產(chǎn)需求。公司目前刻蝕產(chǎn)品有五大系列，解決方案涵蓋了晶體管、連接 導線、成像、先進存儲器和先進封裝工藝，為先進芯片生產(chǎn)提供了廣泛的晶圓制程

48、能力。數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理刻蝕 設備全球刻蝕設備龍頭Lam Research拉姆研究2018財年第四季度出貨量為30.28億美元，比第三季度31.35億美元略有下滑，同比減少 3%，主要系存儲芯片出貨量下降導致，存儲芯片（NVM+DRAM)出貨量占比由第三季度84%下 降到第四季度80%；存儲為主。存儲芯片在拉姆研究中的出貨量占比長期在80%以上，說明在拉姆研究的產(chǎn)品結構中以存儲芯片為絕對核心，是其營業(yè)收入及利潤的主要來源。拉姆 研究拉姆研究2018第四季度出貨量占比拉姆研究2018第三季度出貨量占比數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Lam

49、Research，西南證券整理刻蝕 設備全球刻蝕設備龍頭Lam Research拉姆 研究拉姆研究2010年以來營收及增長情況拉姆研究2010年以來凈利潤及增長情況拉姆研究近兩年出貨量對比拉姆研究的營收及凈利潤一直保持高度增長。 2018年，拉姆研究實現(xiàn)營業(yè)收入110億美元， 同比增長38.23%，扣非后歸母凈利潤為23.80 億美元，同比增長37.26%；拉姆研究2018年出貨量為112億美元，同比增 長30.2%，保持良好增長趨勢.數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理刻蝕 設備全球刻

50、蝕設備龍頭Lam Research拉姆 研究拉姆研究極度重視研發(fā)，保持核心競爭力。拉姆研究2010年以來研發(fā)支出不斷增加，從2010年3億美元，快速增長至2018年12億美元，其研發(fā)支出占比長期維持在10%以上；拉姆研究毛利率保持相對穩(wěn)定，凈利率顯著上升。拉姆研究經(jīng)營結構相對穩(wěn)定，近十年間毛利率在45%上下浮動，凈利率由于早期高額的研發(fā)支出相對較低，5年以來不斷上升，2018年凈利率為21%，保持在較高水平。拉姆研究2010年以來研發(fā)支出及占比拉姆研究2010年以來毛利率及凈利率數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理ALE刻蝕 設備等離

51、子刻蝕面臨的挑戰(zhàn)只要蝕刻已經(jīng)存在，均勻性一直是一個問題。變化的容差通常約為關鍵特征大小的10。例如， 10nm寬的晶體管柵極結構可能僅能夠變化1nm，或僅3-4個原子層。隨著特征尺寸的縮小，所有變 化源都需要盡可能小。另外，在傳統(tǒng)等離子體蝕刻中，寬度不同的結構有可能呈現(xiàn)不同的刻蝕深度。 在高深寬比（深和窄）結構中，關鍵反應性粒子更難到達結構底部，進而導致刻蝕速率更慢。另一個挑戰(zhàn)是蝕刻工藝需要去除目標材料而不需要去除下面的材料。例如，如果薄膜疊層中存在不同的層，我們可能想要僅移除頂層（材料1）而不移除或損壞下面的層（材料2）。材料1與材料2的蝕刻 速率的比率稱為“選擇性”，并且許多蝕刻工藝需要非

52、常高的選擇性。第三個問題是等離子體中的高 能離子會導致在達到所需深度后仍然存在亞表面損傷和表面粗糙度過大的情況。等離子刻蝕面臨的挑戰(zhàn)西南電子數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理原子層刻蝕刻蝕 設備10納米技術節(jié)點及以后半導體刻蝕領域新的進展-原子層刻蝕原子層刻蝕（ALE）是一種能夠精密控制被去除的材料量的先進技術。實現(xiàn)這一技術的一大關鍵在于將 刻蝕工藝分為兩個步驟：改性（步驟A）和去除（步驟B）。第一步對表面層進行改性處理，使其在第 二步中能夠輕易去除。每次循環(huán)只去除薄薄一層材料，可重復循環(huán)直至達到期望的深度。以硅片商的原子層刻蝕為例，主要刻蝕原理為：1、氯氣 (Cl2) 被導入刻

53、蝕腔，氯氣分子吸附于（或者被吸收入）硅材料的表面，形成一個氯化層。這一改性步驟具有“自限制性”：表面一旦飽和，反應立即停止。2、清除刻蝕腔中過量的氯氣，并引入氬離子 (Ar+)轟擊硅片去除硅-氯反應后產(chǎn)生的氯化層，留下下層未 經(jīng)改性的硅表面。這種去除過程仍然是有自限制性的，因為一旦氯化層被全部去除后，該過程也將終止。ALE工藝循環(huán)數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理原子層刻蝕刻蝕 設備原子層刻蝕的優(yōu)越性除了提供具有精確尺寸的物理光滑表面之外，原子層蝕刻（ALE）還能夠定向刻蝕（僅在一個方向上） 或各向同性刻蝕（在所有方向上）。如果改性或去除步驟中任意一個是定向的，則ALE工藝也將是

54、定 向的。在硅實例中，雖然氯化（改性）步驟是各向同性的，但氬離子（去除）步驟是定向的，因此只 去除了水平表面上的材料。如果實現(xiàn)各向同性蝕刻，那么改性和去除步驟都必須是各向同性的。ALE的另一個優(yōu)點在于，即使深寬比不同也可以獲得等量刻蝕，這最大限度減少乃至消除了深寬比相 關刻蝕效應（ARDE）。與傳統(tǒng)等離子刻蝕相反，無論結構深寬比如何，ALE每個循環(huán)都只去除一層材料，而且改性和去除步驟都只在表面材料全部得到處理后才會停止，這種自限制性能夠使被加工的不 同結構具有相同的刻蝕深度。數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理ALE工藝獨特優(yōu)勢原子層刻蝕刻蝕 設備ALE工藝幫助應對SAC刻蝕中的關

55、鍵挑戰(zhàn) 隨著晶體管尺寸的不斷縮小，封裝的愈發(fā)緊密，留給接觸孔制造和電隔離的空間也愈發(fā)有限，這促使 了自對準接觸孔（SAC）的研發(fā)與應用。由于所涉及的器件結構復雜狹小，SAC刻蝕工藝也是一大挑 戰(zhàn)。實現(xiàn)預想的整體設計結果需要處理好三大關鍵要素。首先是邊角損失，較低的選擇比會導致刻蝕 過程中不需要被刻蝕的膜層也遭到刻蝕，形成邊角損失。其次是夾止現(xiàn)象，我們通常用高聚物來保護 間隔層（spacer），但高聚物過多會導致接觸孔開口“夾止”或堵塞。最后是輪廓控制，聚合物在接 觸孔頂端堆積阻止了等離子體到達底部，從而形成不良的錐形輪廓（上寬下窄）。數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理自對準接觸孔

56、（SAC）刻蝕中的挑戰(zhàn)刻蝕 設備ALE工藝幫助應對SAC刻蝕中的關鍵挑戰(zhàn)Lam Research最新的用于電介質薄膜（如二氧化硅）的ALE工藝能提供精準的工藝控制，幫助應對上 述這些工藝挑戰(zhàn)。 定向刻蝕和提升達兩倍的選擇比能幫助塑造精確的接觸孔輪廓，卻又不損傷鄰近的 間隔層;ALE工藝通過不斷循環(huán)沉積和移除步驟，一次只移除幾層原子，從而大幅提高控制精度，幫助應對自 對準接觸孔工藝以及其他關鍵電介質刻蝕應用中出現(xiàn)的挑戰(zhàn)。原子層刻蝕數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理SAC工藝中附著面積VS邊角損失利用ALE可以提升兩倍選擇比刻蝕 設備原

57、子層刻蝕提速的關鍵-等離子體轟擊原子層刻蝕（ALE）落后于其相對應的ALD工藝，它在二十世紀九十年代早期才被首次應用。ALE要 獲得足以滿足大批量制造所需求的生產(chǎn)率水平仍然面臨很大挑戰(zhàn)。這里給出一個加工工藝時間，以硅 刻蝕薄膜的ALE工藝為例，ALE循環(huán)時間通常為1-5分鐘，對應刻蝕速率約為0.1-0.01nm/min。由于 ALE工藝時間較長，難以投入大規(guī)模生產(chǎn)。通過等離子體增強技術可以提高ALE刻蝕速率。氯氣 在硅表面吸附速度是由氯分子解離所需的時間所限定的，采用了等離子增強ALE方法，氯氣會受激成為等離子體，使氯分子即刻發(fā)生離解而產(chǎn)生自由原子基團，從而迅速與硅表面懸空鍵發(fā)生反應。原子層刻

58、蝕數(shù)據(jù)來源：Lam Research，西南證券整理刻蝕 設備原子層刻蝕需求日益增長隨著器件尺寸的不斷縮小，芯片制造商需要持續(xù)提高制造工藝的精度，而可用于導體刻蝕和電介 質刻蝕中的ALE工藝為整體工藝精度的提高提供了解決方案；原子層刻蝕在芯片制造領域并沒有取代傳統(tǒng)等離子刻蝕工藝，而是多被應用于目標材料去除過程 需要原子級精密控制的情況下。當今制造環(huán)節(jié)正在使用ALE來實現(xiàn)自對準接觸：定向刻蝕和高選擇 比使接觸輪廓得到高度精準的加工，且避免了對鄰近間隔層的損傷；目前ALE的業(yè)務介于5000萬美元到1億美元之間。預計到2020財年，包括ALE在內的選擇性蝕刻 將具有4.5億美元的市場。原子層刻蝕數(shù)據(jù)來

59、源：Lam Research，西南證券整理刻蝕機國產(chǎn)化情況0%1%2%3%4%5%6%7%05101520252013201620112012國產(chǎn)刻蝕機出貨量20142015進口刻蝕機出貨量國內市占率億美元863項目的時候，科技部在2001年提出了重點發(fā)展三款核心設備，一臺是北方華創(chuàng)的硅刻蝕機，一 臺是北京中科信的離子注入機，還有一臺是上海微電子的光刻機；雖然國產(chǎn)刻蝕機的市場份額僅6%，但國內企業(yè)也正在高端制程上不斷發(fā)力。中微是唯一打入臺積電 7納米制程蝕刻設備的大陸本土設備商, 并與臺積電聯(lián)合進行5nm認證。北方華創(chuàng)8英寸高密度等離子 硅刻蝕機已進入中芯國際產(chǎn)線，深硅刻蝕設備也挺近了東南亞市

60、場；先進封裝制程中的刻蝕機已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，國產(chǎn)化率已超過90%，產(chǎn)品性能達到國際先進水平。刻蝕機國產(chǎn)化率情況國產(chǎn)封測端刻蝕機國產(chǎn)化率已超90%國產(chǎn)化進程刻蝕 設備0%20%40%60%80%100%120%0.020.040.060.080.0100.0201220102011國產(chǎn)封裝設備銷售量20132014進口封裝設備銷售量20152016國內市場占有率數(shù)據(jù)來源：北方華創(chuàng)，西南證券整理數(shù)據(jù)來源：北方華創(chuàng)，西南證券整理臺數(shù)中微半導體介質刻蝕的行業(yè)領導者中微半導體設備（上海）有限公司成立于2004年5月31日，此時正值集成電路工藝正從鋁互連向銅 互連技術轉移，金屬刻蝕的需求迅速萎縮。公司認