20210706-国盛证券-半导体设备系列_刻蚀主赛道_有望加速导入国产设备_22页_1mb

报告摘要

电子：半导体刻蚀设备发展与国产替代分析

核心内容

刻蚀是集成电路制造中的关键工艺，用于将光刻胶上的图形转移到下层材料上，主要分为干法刻蚀和湿法刻蚀。干法刻蚀设备（特别是ICP与CCP）在现代半导体制造中占据主导地位，其技术发展趋向于原子层刻蚀（ALE）。刻蚀设备市场超过130亿美元，是晶圆设备市场占比最高的部分，2017年起成为全球晶圆设备中占比最高的装备类别。

主要观点

刻蚀技术分类：
- 干法刻蚀：主要采用等离子体刻蚀，包括CCP（电容耦合等离子体刻蚀）和ICP（电感耦合等离子体刻蚀）。
- 湿法刻蚀：早期常用，但随着制程进步，逐渐被干法刻蚀取代。
- ALE技术：能精确刻蚀到原子层，具有超高选择比，是未来技术发展的重要方向。
刻蚀设备主要参数：
- 刻蚀速率、均匀性、选择比、刻蚀坡面（各向异性/各向同性）是刻蚀设备的主要性能指标。
刻蚀设备市场结构：
- 全球刻蚀设备市场由Lam Research、TEL、AMAT等海外龙头主导，合计市占率约91%。
- 国内领先企业包括中微公司、北方华创、屹唐半导体，其中中微公司和北方华创在2020年取得显著收入增长，逐步接近全球前五大厂商。
国内刻蚀设备国产化率：
- 以长江存储、华虹无锡、华力集成等晶圆厂的招投标数据为参考，国内设备国产化率平均约为20%~30%，仍具有较大替代空间。
刻蚀设备应用领域：
- 金属刻蚀：主要用于形成底层器件，如硅浅槽隔离（STI）、多晶硅栅结构、金属导线等。
- 介质刻蚀：用于形成上层线路，如逻辑芯片的栅侧墙、硬掩膜刻蚀、3D NAND深槽刻蚀等。
- 存储技术驱动需求：随着3D NAND等存储技术的发展，刻蚀步骤增加，高深宽比刻蚀需求提升。
设备发展趋势：
- 随着制程升级，刻蚀步骤数量增加，设备复杂度提升，对高精度设备需求增加。
- ALE技术成为未来发展方向，具有更高的精度和选择比。

关键信息

全球刻蚀设备市场：
- 2020年全球干法刻蚀设备市场约137亿美元，其中介质刻蚀60亿美元，导体刻蚀76亿美元。
- 2020年全球半导体设备市场达712亿美元，中国大陆首次成为全球第一大市场，占比26.2%。
Lam Research：
- 全球刻蚀设备龙头，2020年收入达100.4亿美元，全球刻蚀市占率54%。
- 产品线包括FLEX、Kiyo、Syndion、ALTUS、Vector等，覆盖3D NAND、DRAM、逻辑芯片等关键领域。
- 2021Q1收入同比增长54%，净利润同比增长86%，中国大陆为其重要市场之一。
北方华创：
- 国内领先的半导体设备制造商，ICP刻蚀机领域国内领先。
- 2005年首台8英寸ICP刻蚀机投入商用，2020年交付突破1000腔。
- 12英寸刻蚀机已应用于28nm以下制程，打破国际厂商垄断。
中微公司：
- 国内领先的半导体设备制造商，产品线逐步成熟，ICP刻蚀设备趋于成熟。
- 已在逻辑芯片、DRAM、NAND等产线实现大规模量产，累计交付100台ICP反应腔。
屹唐半导体：
- 拥有paradigmE系列干法刻蚀设备，采用法拉第屏蔽ICP源与蚀刻偏置控制，双晶圆反应腔设计，适用于逻辑芯片、DRAM、3D NAND等关键工艺。

风险提示

国产替代进展不及预期：半导体设备及材料新技术难度较高，验证周期较长，存在不确定性。
全球贸易纷争影响：科技领域竞争激烈，可能影响供应链稳定性。
下游需求不确定性：全球经济受疫情影响，下游需求存在不确定性。

国内发展现状

市场增长：2020年国内刻蚀市场需求预计在200亿元人民币以上，国产化率不足20%，替代空间巨大。
技术突破：北方华创和中微公司在ICP刻蚀领域取得显著进展，逐步实现国产替代。
设备应用：长江存储、华虹无锡、华力集成等晶圆厂在刻蚀环节逐步引入国产设备，提升国产化率。

总结

刻蚀设备作为半导体制造中的关键环节，其市场需求不断增长，海外龙头占据主导地位。国内企业如北方华创、中微公司、屹唐半导体正在加速技术突破和市场导入，国产化率逐步提升。随着存储技术的发展，刻蚀设备需求将更加复杂，推动行业向更高精度和更广应用领域发展。然而，国产替代仍面临技术验证、全球贸易环境和下游需求波动等风险。

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