深度报告-20211117-安信证券-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总结

核心内容概述

半导体清洗设备在芯片制造过程中扮演关键角色，是保障芯片良率的重要环节。清洗贯穿硅片制造、晶圆制造和芯片封装各阶段，是半导体制造中占比最大的工序之一，约占据芯片制造工序的30%以上。随着半导体工艺节点不断缩小，清洗步骤和难度显著增加，清洗设备的市场需求持续上升。目前，湿法清洗仍是主流技术，而单片清洗因其高良率、低交叉污染等优势，正逐步取代槽式清洗成为主流设备。此外，中国半导体产能持续扩张，推动国产清洗设备需求快速增长，同时国家大基金二期加大设备投资，为国产替代进程注入强劲动力。

主要观点与关键信息

1. 清洗技术与设备

• 清洗步骤的重要性：清洗是影响芯片良率的核心因素，贯穿制造各环节，包括硅片制造、晶圆制造和芯片封装。
• 清洗技术分类：
  • 湿法清洗：利用化学试剂（如RCA清洗、兆声波清洗、二流体清洗等），适用于广泛工艺，但存在交叉污染和化学品消耗较高的问题。
  • 干法清洗：采用等离子清洗、气相清洗等，无废液，但对金属污染物去除效果有限，通常与湿法结合使用。
• 清洗设备类型：
  • 单片清洗设备：具备良好的工艺控制能力，适用于高精度清洗，是先进制程的主流选择。
  • 槽式清洗设备：适用于大批量生产，但存在交叉污染和良率控制难度大的问题。
  • 组合式清洗设备：结合槽式与单片清洗技术，提升清洗精度和效率，同时降低化学品消耗。

2. 半导体设备市场增长

• 全球半导体设备市场：2020年达到712亿美元，预计2021年增长至953亿美元，2022年超过1000亿美元。
• 中国半导体设备市场：增速远超全球平均水平，2020年达到187亿美元，年复合增长率达27.70%。
• 中国晶圆产能：截止2020年12月，大陆晶圆产能为318万片/月（折合8英寸），全球占比15.3%，预计2025年将提升至18%。

3. 清洗设备市场趋势

• 单片清洗成为主流：根据Gartner数据，2019年全球单片清洗设备市场份额达74.63%，预计未来将长期占据主要份额。
• 清洗设备市场空间：2018年全球清洗设备市场规模为34.2亿美元，预计2024年将增长至32亿美元。

4. 国际与国内厂商竞争格局

• 国际领先厂商：包括迪恩士（45.1%）、东京电子（25.3%）、SEMES（14.8%）、拉姆研究（12.5%）等，占据全球市场主导地位。
• 国内厂商进展：至纯科技、盛美股份、北方华创、芯源微等已具备28nm制程清洗设备能力，国产化率维持在10%-20%，替代进程加快。

国产替代加速因素

1. 行业需求增长

• 5G、物联网、汽车电子、云计算等需求带动半导体市场高增长，2021年全球市场规模预计达5272亿美元，同比增长19.7%。
• 中国晶圆厂加速扩产，2021年和2022年分别新建19和10座晶圆厂，设备支出将超过1400亿美元，带动国产设备需求。

2. 国家政策支持

• 大基金一期：重点支持晶圆代工、设计和封测等环节，对设备和材料投资较少。
• 大基金二期：投资规模扩大45%，重点支持清洗设备、薄膜设备、测试设备等上游领域，加速国产替代。

3. 技术突破与产品竞争力

• 至纯科技：具备28nm-130nm清洗设备能力，单片清洗设备已获得多个订单，湿法设备收入占比达29.24%。
• 盛美股份：掌握SAPS、TEBO等兆声波清洗技术，清洗设备营收占比达81%，在12英寸线清洗设备领域处于领先地位。
• 北方华创：国内半导体设备龙头，产品覆盖65nm、28nm制程，已收购美国Akrion公司，完善清洗设备产线。

相关标的与投资建议

风险提示

• 全球半导体周期向下风险；
• 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。

总结

清洗设备作为半导体制造前道核心设备之一，在芯片良率保障中具有不可替代的作用。随着制程节点的不断缩小，清洗工艺的复杂性与重要性显著提升，单片清洗设备成为主流。中国半导体产能持续扩张，叠加国家政策支持，清洗设备国产替代进程加快，至纯科技、盛美股份、北方华创等企业已具备较强竞争力，有望在28nm及以下制程中实现更大突破。未来清洗设备市场将呈现高增长趋势，国产设备将逐步占据更大市场份额。