电子元器件：芯片良率的重要保障，半导体清洗设备国产替代正当时_28页_2mb

芯片良率保障与半导体清洗设备国产替代分析

核心内容概述

半导体清洗设备在芯片制造过程中扮演着关键角色，是保障芯片良率的重要环节。随着半导体制造工艺向更先进节点发展，清洗步骤在制造流程中的占比显著提高，预计在28nm以下工艺中清洗步骤数量将大幅增加，清洗难度也相应提升。当前，湿法清洗仍是主流技术路线，而单片清洗因其更高的良率和更低的交叉污染风险，正逐步取代槽式清洗成为主流设备。此外，半导体设备市场正处上行周期，资本开支增长带动设备需求激增，国内晶圆产能持续扩张，为国产清洗设备提供了良好的发展环境。在政策支持下，如国家大基金二期加大投资力度，国产替代进程正在加速。

主要观点

• 清洗贯穿芯片制造全过程：清洗是芯片制造中最重要的环节之一，贯穿硅片制造、晶圆制造和芯片封装各环节，对芯片良率影响巨大。
• 湿法清洗为主流技术：湿法清洗通过化学反应去除杂质，应用广泛，但存在交叉污染风险；干法清洗则因其无废液、对细线条结构友好等优点，被用于辅助清洗。
• 单片清洗成为主流趋势：随着芯片制程不断缩小，单片清洗因其更优的清洗均匀性和良率控制能力，逐渐成为先进制程的首选清洗方式。
• 半导体设备市场进入上行周期：受5G、物联网、汽车电子、云计算等需求带动，全球半导体设备市场规模持续增长，2021年预计达到953亿美元，2022年将突破1000亿美元。
• 中国晶圆产能持续提升：中国大陆晶圆产能预计从2020年的318万片/月增长至2025年的更高水平，有望带动国产清洗设备需求增长。
• 国产替代进展迅速：国内清洗设备厂商如至纯科技、盛美股份、北方华创、芯源微等，已具备28nm及以下清洗设备能力，国产化率维持在10%-20%之间，替代进程加速。

关键信息

清洗技术分类与应用

• 湿法清洗：包括溶液浸泡法、机械刷洗法、二流体清洗、超声波清洗、兆声波清洗、批式旋转喷淋清洗等，适用于去除颗粒、有机物、金属等杂质。
• 干法清洗：包括等离子清洗、气相清洗、束流清洗等，适用于对晶圆图形结构损伤小的场景，但无法完全取代湿法清洗。

清洗设备类型

• 单片清洗设备：清洗效率较低，但能提供更高的良率和更优的工艺控制。
• 槽式清洗设备：清洗效率高，成本低，但存在交叉污染风险。
• 批式旋转喷淋清洗设备：适用于高温硫酸工艺，但存在碎片风险。
• 组合式清洗设备：结合湿法和干法清洗，提高清洗精度并减少化学品使用。

市场趋势

• 全球市场规模增长：2020年全球半导体设备市场规模为712亿美元，预计2021年增长至953亿美元，2022年将超过1000亿美元。
• 中国市场份额提升：中国大陆晶圆产能占比从2020年的15.3%预计增长至2025年的18%，带动国产清洗设备需求。
• 清洗设备占比：清洗设备在晶圆制造设备中占比超过4%，且在先进制程中占比进一步提升。

国内厂商进展

• 至纯科技：具备28nm~12英寸清洗设备能力，湿法设备已获得多个国内领先客户订单，2021年前三季度营收增长68.71%，归母净利润增长127.96%。
• 盛美股份：国内清洗设备龙头，具备全球首创的SAPS和TEBO兆声波清洗技术，产品覆盖45nm及以下制程，2021年前三季度营收增长78.89%，归母净利润增长21.43%。
• 北方华创：国内半导体设备龙头，具备单片和槽式清洗设备，通过收购Akrion完善了清洗设备产线，2020年营收达10.1亿元，归母净利润增长翻倍。
• 芯源微：主要产品包括光刻工序涂胶显影设备和单片湿法设备，已实现进口替代，产品应用于中芯国际、上海华力等客户。

国际竞争格局

• 日系厂商主导市场：迪恩士（Dainippon Screen）为全球清洗设备龙头，2020年市占率45.1%；东京电子（TEL）市占率25.3%；韩国SEMES市占率14.8%；拉姆研究（Lam Research）市占率12.5%。
• 国产替代加速：随着大基金二期加大投资，国内清洗设备厂商有望在技术、规模、市场占有率等方面实现突破。

风险提示

• 全球半导体周期下行风险
• 国内晶圆厂投资不及预期
• 国内设备公司技术研发不及预期
• 行业竞争加剧
• 国产化进度不及预期

相关标的推荐

结论

随着半导体制造技术向更先进节点演进，清洗设备的重要性日益凸显。单片清洗设备因良率高、污染控制好，成为主流趋势。同时，全球半导体设备市场进入上行周期，国内晶圆产能快速提升，为国产清洗设备带来巨大市场空间。在政策支持和市场需求推动下，国内清洗设备厂商有望实现快速发展，加速替代进口产品。