原子層沉積鍍膜系統(tǒng)行業(yè)投資價值分析及發(fā)展前景預(yù)測_第1頁
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原子層沉積鍍膜系統(tǒng)行業(yè)投資價值分析及發(fā)展前景預(yù)測半導(dǎo)體設(shè)備分類發(fā)展現(xiàn)狀及驅(qū)動因素以產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用環(huán)節(jié)來劃分,半導(dǎo)體設(shè)備可分為前道工藝設(shè)備(晶圓制造)和后道工藝設(shè)備(封裝測試)兩個大類。其中后道工藝設(shè)備還可以細分為封裝設(shè)備和測試設(shè)備。設(shè)備中的前道設(shè)備占據(jù)了整個市場的80%-85%,其中光刻機,刻蝕機和薄膜設(shè)備是價值量最大的三大環(huán)節(jié),各自所占的市場規(guī)模均達到了前道設(shè)備總量的20%以上。因此,全球半導(dǎo)體設(shè)備前十名廠商之中,有多家是平臺型企業(yè),橫跨多個半導(dǎo)體工藝環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈龐大復(fù)雜的特性,使得很難有某一家公司能夠在所有設(shè)備領(lǐng)域做到全覆蓋。來自全球各個國家的企業(yè)共享整個市場。從2021年的全球競爭格局來看,第一梯隊top5的收入規(guī)模均在百億規(guī)模左右或以上,排名前top10的公司營收體量也要在20億美元以上。對比國內(nèi)設(shè)備龍頭北方華創(chuàng)2021年電子裝備業(yè)務(wù)(包含集成電路業(yè)務(wù)和泛半導(dǎo)體業(yè)務(wù))約為79.5億元人民幣的營收,我國半導(dǎo)體裝備行業(yè)的營收規(guī)模距行業(yè)頭部廠商仍存在較大差距,替代空間巨大。按照2021財年半導(dǎo)體業(yè)務(wù)收入排名,全球前五大半導(dǎo)體設(shè)備廠商分別為應(yīng)用材料242億美元營收,ASML約211億美元營收,東京電子171億美元營收,泛林半導(dǎo)體165億美元應(yīng)收,柯磊82億美元營收。分地區(qū)來看,排名前十的廠商中有五家日本公司,四家美國公司,以及一家荷蘭公司。2021年全球營收排名前五的設(shè)備廠商均屬于前道設(shè)備的應(yīng)用廠商,與前道設(shè)備占據(jù)80%以上的設(shè)備市場相匹配。同時,前五大廠商中有三家是平臺型(應(yīng)用材料,泛林半導(dǎo)體,東京電子),橫跨刻蝕,薄膜,清洗,離子注入等多個領(lǐng)域,對比來看,國內(nèi)許多公司也在橫向拓展業(yè)務(wù)領(lǐng)域以不斷突破天花板,向平臺型轉(zhuǎn)型。比如,中微公司從刻蝕及化合物半導(dǎo)體外延設(shè)備延展到集成電路薄膜設(shè)備;萬業(yè)企業(yè)從離子注入設(shè)備延展到其嘉芯半導(dǎo)體子公司,覆蓋除光刻機之外的幾乎全部前道大類;盛美上海從清洗,電鍍等業(yè)務(wù)逐步覆蓋,爐管,沉積及其他前道品類。半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)波動性成長,產(chǎn)業(yè)鏈最下游電子應(yīng)用終端發(fā)生新變化,產(chǎn)生新需求。半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)呈現(xiàn)波動性上漲的趨勢。近二十年間半導(dǎo)體設(shè)備的周期性正在減弱,行業(yè)成長趨勢加強。得益于各類電子終端的芯片需求,智能化,網(wǎng)聯(lián)化,AIOT的發(fā)展,行業(yè)規(guī)模連續(xù)四年出現(xiàn)大幅度的正增長。2022年仍將維持較高增速,這在半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展歷史上極為罕見。先進制程(5nm以下先進制程)的擴產(chǎn)和研發(fā)投入變得十分巨大,同時成熟制程的芯片需求量大大提升。根據(jù)ASML的財報顯示,Arf光刻機單價在6000萬歐元左右,EUV光刻機單價在1.5億歐元左右,而最新一代預(yù)告的3nm/2nm世代光刻機預(yù)計的單價將在3億歐元以上,先進制成的研發(fā)和突破成本以指數(shù)曲線的形式上升。在先進制程未來2nm,1nm的發(fā)展方向愈發(fā)接近物理極限的同時,成熟制程經(jīng)濟效益在不斷提高,車規(guī)MCU,超級結(jié)MOS,光伏IGBT等成熟制程芯片大量缺貨,交付期延長,使得行業(yè)重新審視成熟制程產(chǎn)線的經(jīng)濟效益,臺積電也在2022年提出在未來三年將成熟制程擴產(chǎn)50%。我國半導(dǎo)體設(shè)備廠商精準(zhǔn)卡位12英寸成熟制程所對應(yīng)設(shè)備,覆蓋28nm/14nm以上節(jié)點成熟制程領(lǐng)域并不斷完善。半導(dǎo)體設(shè)備處于產(chǎn)業(yè)鏈最上游環(huán)節(jié),中游的芯片代工晶圓廠采購芯片加工設(shè)備,將制備好的晶圓襯底進行多個步驟數(shù)百道上千道工藝的加工,配合相關(guān)設(shè)備,通過氧化沉積,光刻,刻蝕,沉積,離子注入,退火,電鍍,研磨等步驟完成前道加工,再交由封測廠進行封裝測試,出產(chǎn)芯片成品。芯片的制造在極其微觀的層面,90nm的晶體管大小與流行感冒病毒大小類似。在制程以納米級別來計量的芯片領(lǐng)域,生產(chǎn)加工流程在自動化高精密的產(chǎn)線上進行,對設(shè)備技術(shù)的要求極高。無論是設(shè)備的制造產(chǎn)線,還是晶圓廠的生產(chǎn)產(chǎn)線,所有芯片的生產(chǎn)加工均在無塵室中完成。任何外部的灰塵都會損壞晶圓,影響良率,因此對于環(huán)境和溫度的控制也有一定的要求。在代工廠中,晶圓襯底在自動化產(chǎn)線上在各個設(shè)備間傳送生產(chǎn),歷經(jīng)全部工藝流程大致所需2-3個月的時間,這其中不包括后道封裝所需要的時間。通常來說,晶圓廠中的設(shè)備90%的時間都在運行,剩余時間用于調(diào)整和維護。前道工藝步驟繁雜,工序繁多,是芯片出產(chǎn)過程中技術(shù)難度較大,資金投入最多的環(huán)節(jié)。在芯片代工廠中的芯片的工藝制備流程:氧化、勻膠、曝光、顯影、刻蝕、沉積、研磨、離子注入、退火。離子注入完成之后,繼續(xù)沉積二氧化硅層,然后重復(fù)涂膠,光刻,顯影,刻蝕等步驟進入另一個循環(huán),用以挖出連接金屬層(導(dǎo)電層)的通孔,從而使互通互聯(lián)得以是現(xiàn)在晶圓中。實現(xiàn)這一功能的是使用物理氣相沉積的方式沉積金屬層。上述步驟在晶圓的生產(chǎn)制造中將重復(fù)數(shù)次,直到一個完成的集成電路被制作完成。最后,將制備好的晶圓進行減薄,切片,封裝,檢測。完成后到的工藝流程,至此,一顆完整的芯片制作完成。半導(dǎo)體設(shè)備主要由七大設(shè)備零部件構(gòu)成:光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、清洗設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、離子注入設(shè)備、機械拋光設(shè)備及封裝、測試設(shè)備。晶圓擴產(chǎn)與驅(qū)動,份額提升貢獻主要增量半導(dǎo)體設(shè)備市場空間廣闊。2019年-2021年,受到下游應(yīng)用需求的驅(qū)動以及疫情對行業(yè)供需關(guān)系的影響,全球半導(dǎo)體設(shè)備市場經(jīng)歷了一輪高景氣周期。2022年,半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模有望再創(chuàng)新高。根據(jù)SEMI的數(shù)據(jù),2022年,全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額有望達1143.4億美元,同比增長11.24%,以2021年中國市場的占比測算,預(yù)估2022年中國半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模有望達329.48億美元,同比增長11.24%。半導(dǎo)體設(shè)備公司的增量將更多地來源于市場份額的提升。在半導(dǎo)體設(shè)備整體市場規(guī)模保持穩(wěn)定的過程中,產(chǎn)業(yè)鏈公司的增量將更多地來源于市場份額的提升。市場份額的提升主要由三個因素驅(qū)動:產(chǎn)品的競爭力、所處細分市場的份額或空間、品類擴張能力。其中,產(chǎn)品的競爭力是公司立足于市場獲取份額的基礎(chǔ),所處市場的份額或空間將決定公司高速成長的持續(xù)性,而品類擴張能力能夠持續(xù)拓展公司的成長邊界。在市場國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)自主可控等多重因素的驅(qū)動下,中國大陸晶圓制造及其配套設(shè)備環(huán)節(jié)的加速發(fā)展勢在必行。中國大陸是全球最大的電子終端消費市場和半導(dǎo)體銷售市場,吸引著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向大陸的遷移。從產(chǎn)業(yè)鏈配套層面來看,在中游晶圓制造環(huán)節(jié),中國具備成為全球最大晶圓產(chǎn)能基地的潛力。特別是在中國打造制造強國的戰(zhàn)略下,政府在產(chǎn)業(yè)政策、稅收、人才培養(yǎng)等方面大力支持和推進本土半導(dǎo)體制造的規(guī)?;透叨嘶?。近年來,中美貿(mào)易摩擦凸顯出供應(yīng)鏈安全和自主可控的重要性和急迫性,晶圓制造及其配套設(shè)備等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基石,加速發(fā)展勢在必行。根據(jù)ICInsights的數(shù)據(jù),2021年,全球晶圓產(chǎn)能約2160萬片/月(8寸約當(dāng)),同比增長3.78%,中國大陸晶圓產(chǎn)能350萬片/月(8寸約當(dāng)),同比增長9.92%,在全球的占比約16.2%。根據(jù)SIA的數(shù)據(jù),伴隨著中國大陸晶圓產(chǎn)能的持續(xù)快速擴張,2030年,大陸晶圓產(chǎn)能在全球的占比有望達24%,屆時將成為全球最大的晶圓產(chǎn)能區(qū)域市場。中國大陸晶圓產(chǎn)能的持續(xù)擴張,有望持續(xù)拉動上游配套半導(dǎo)體設(shè)備的市場需求。內(nèi)資晶圓產(chǎn)線產(chǎn)能距離規(guī)劃仍有較大的提升空間,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的訂單增量前景廣闊。目前,內(nèi)資晶圓產(chǎn)線仍然是國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的消費主力,從遠期內(nèi)資晶圓產(chǎn)線的建設(shè)情況來看,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備的需求前景更為樂觀。根據(jù)各公司官網(wǎng)的不完全統(tǒng)計,目前,內(nèi)資晶圓產(chǎn)線的總產(chǎn)能約為162.5萬片/月(8寸約當(dāng)),而各條產(chǎn)線的規(guī)劃總產(chǎn)能約為454.5萬片/月(8寸約當(dāng)),現(xiàn)有產(chǎn)能距規(guī)劃產(chǎn)能仍有較大的擴充空間,因此,內(nèi)資晶圓產(chǎn)能的大幅擴張,有望為國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備公司帶來廣闊的訂單增量。當(dāng)前半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化率仍處于非線性提升區(qū)間,驅(qū)動的份額提升,將為行業(yè)貢獻可觀的成長速度和空間。對于國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商而言,其驅(qū)動力除了行業(yè)規(guī)模的自然擴張,還包括在國內(nèi)市場的。根據(jù)中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù),2021年,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額為385.5億元,同比增長58.71%,占中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備銷售額的比例為20.02%。以半導(dǎo)體晶圓制造設(shè)備為例,當(dāng)前的國產(chǎn)設(shè)備對28nm及以上制程的工藝覆蓋度日趨完善,并積極推進14nm及以下制程的工藝突破,產(chǎn)品正處于驗證密集通過、開啟規(guī)模化起量的成長階段。并且,各大半導(dǎo)體設(shè)備廠商基于產(chǎn)品上線量產(chǎn)的契機,也在與客戶密切開展工藝設(shè)備的合作研發(fā)、已有產(chǎn)品的迭代和細分新品類的擴充,利于產(chǎn)品競爭力和市場拓展的繼續(xù)深入。所以,目前的半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化率仍處于非線性增長區(qū)間,未來國產(chǎn)設(shè)備有望加速滲透。假設(shè)2025年,該統(tǒng)計口徑下的中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場的國產(chǎn)化率提升至50%,則2021-2025年,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額的CAGR近30%。并且,對于65-40nm等國內(nèi)配套較成熟的制程,本土半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商的單一供應(yīng)比例最高已達80%,足見設(shè)備國產(chǎn)化有較高的成長空間。豐富的半導(dǎo)體工序催生出眾多的半導(dǎo)體設(shè)備類型,從硅片制造、芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝和測試,配套的半導(dǎo)體設(shè)備品類多元,各個領(lǐng)域間具備較高的技術(shù)和市場壁壘。布局刻蝕、沉積等大賽道的設(shè)備廠商,具備更為廣闊的收入空間。通過對半導(dǎo)體設(shè)備市場競爭格局的分析可知,營收在百億美金量級的龍頭公司,其業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)基本覆蓋了半導(dǎo)體設(shè)備細分市場規(guī)模前三大的品類:刻蝕、光刻和沉積。鑒于此,對于本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商而言,在刻蝕和沉積等大賽道深入布局的公司,具備更為廣闊的遠期收入空間,未來的發(fā)展前景十分廣闊。在各類細分賽道布局領(lǐng)先的設(shè)備廠商,有望率先卡位供應(yīng)鏈優(yōu)勢位置。半導(dǎo)體設(shè)備市場細分品類眾多,目前,本土半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)仍處于成長早期,在各個細分賽道率先卡位并建立競爭優(yōu)勢的設(shè)備廠商,有望在下游客戶端搶占更優(yōu)勢的生態(tài)位-包括先發(fā)的研發(fā)驗證機會、領(lǐng)先的供應(yīng)份額以及積累更豐富的量產(chǎn)經(jīng)驗,從而在細分品類中建立起更高的競爭壁壘。在工藝技術(shù)方面,目前,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商在刻蝕、沉積、清洗、涂膠顯影、CMP、離子注入以及測試機、分選機、探針臺等核心工藝環(huán)節(jié)已取得長足進步,并且與海外傳統(tǒng)廠商形成了初步的技術(shù)對標(biāo)。具體到產(chǎn)品方面,在前道領(lǐng)域,28nm及以上的制程范圍,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商實現(xiàn)了工藝、技術(shù)和產(chǎn)品的大部分覆蓋;在新技術(shù)節(jié)點上,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商配套14nm及以下制程的邏輯工藝、128層3DD工藝以及17nmDRAM工藝開展產(chǎn)品驗證和合作研發(fā)。同時,以北方華創(chuàng)、中微公司、盛美上海為代表的國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備公司不斷完善產(chǎn)品的平臺化布局,可服務(wù)市場規(guī)??焖贁U張,遠期收入空間不斷打開。另一方面,以拓荊科技、華海清科、芯源微、萬業(yè)企業(yè)等為代表國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備公司在各自專長的領(lǐng)域內(nèi)已占據(jù)了領(lǐng)先的供應(yīng)份額,不斷夯實技術(shù)和市場壁壘。目前,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商的產(chǎn)品已在中芯國際、華虹半導(dǎo)體、長江存儲、合肥長鑫等晶圓產(chǎn)線快速起量,市場份額持續(xù)提升。在后道領(lǐng)域,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商在測試機、分選機、探針臺等設(shè)備方面的配套較前道更為完善,并且以長川科技、華峰測控為代表的國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商在SoC測試機、存儲測試機、探針臺等高端新品研發(fā)和市場拓展也快速推進,整體已在后道設(shè)備市場具備一定的市場份額優(yōu)勢。根據(jù)國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備公司2021年的收入測算,目前,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備在清洗、CMP、刻蝕、測試機、分選機等設(shè)備市場的國產(chǎn)化率已突破雙位數(shù),而在沉積、離子注入、探針臺等領(lǐng)域也取得一定的國產(chǎn)化突破。整體而言,隨著細分品類的市場份額提升,以及產(chǎn)品品類的多元擴張,未來,國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備公司的成長邊界有望不斷拓寬。(一)半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展基本情況及特點半導(dǎo)體設(shè)備主要包括前道工藝設(shè)備和后道工藝設(shè)備,前道工藝設(shè)備為晶圓制造設(shè)備,后道工藝設(shè)備包括封裝設(shè)備和測試設(shè)備,其他類型設(shè)備主要包括硅片生長設(shè)備等。其中晶圓前道工藝設(shè)備整體占比超過80%,是半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)最核心的組成部分。從晶圓廠的投資構(gòu)成來看,刻蝕設(shè)備、光刻設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備是集成電路前道生產(chǎn)工藝中最重要的三類設(shè)備。其中,薄膜沉積設(shè)備投資額占晶圓廠投資總額的16%,占晶圓制造設(shè)備投資總額的21%。(二)半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)發(fā)展情況2013年以來,隨著全球半導(dǎo)體行業(yè)整體景氣度的提升,半導(dǎo)體設(shè)備市場也呈增長趨勢。根據(jù)SEMI統(tǒng)計,全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額從2013年的約318億美元增長至2021年的1,026億美元,年均復(fù)合增長率約為15.77%。由于半導(dǎo)體專用設(shè)備行業(yè)對制造工藝和標(biāo)準(zhǔn)要求嚴格,行業(yè)進入的技術(shù)壁壘、市場壁壘和客戶認知壁壘較高,全球半導(dǎo)體設(shè)備市場集中度較高。目前全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備制造商主要集中在美國、日本和荷蘭。根據(jù)VLSIResearch數(shù)據(jù),2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備前十名廠商合計實現(xiàn)銷售收入708億美元,市占率為76.63%。中國半導(dǎo)體設(shè)備廠商因發(fā)展起步較晚,目前尚未進入全球行業(yè)前列。從需求端分析,根據(jù)SEMI統(tǒng)計數(shù)據(jù),2013-2021年半導(dǎo)體設(shè)備在大陸銷售額的年復(fù)合增長率達到31.07%。2021年,中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備的銷售額達到296.2億美元,同比增長58.23%,發(fā)展勢頭強勁。已經(jīng)投產(chǎn)的有27條,在建未完工、開工建設(shè)或簽約項目有29條。其中宣布投產(chǎn)的項目合計裝機月產(chǎn)能約118萬片,在建未完工、開工建設(shè)或簽約項目的規(guī)劃月產(chǎn)能總計132萬片。受益于中國大陸地區(qū)晶圓廠建設(shè)加速推進,中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備市場需求快速增長。2020年、2021年,中國大陸市場約占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場比例分別為26.30%、28.87%。中國大陸已成為全球第一大半導(dǎo)體設(shè)備需求市場。光伏設(shè)備行業(yè)(一)光伏設(shè)備行業(yè)發(fā)展情況按照光伏電池產(chǎn)業(yè)鏈,可將光伏設(shè)備分為硅片設(shè)備、電池片設(shè)備、組件設(shè)備,其中硅片設(shè)備主要包括多晶鑄錠爐、單晶爐、切片機、切斷機、硅片檢測分選設(shè)備等;電池片設(shè)備主要包括清洗制絨設(shè)備、擴散爐、刻蝕設(shè)備、鍍膜設(shè)備、激光開槽設(shè)備、絲網(wǎng)印刷機等;組件設(shè)備主要包括劃片機、自動串焊機、自動疊層設(shè)備、層壓機、自動包裝機等。我國光伏電池設(shè)備制造企業(yè)通過工藝與裝備的創(chuàng)新融合,以提高設(shè)備產(chǎn)能、自動化程度及轉(zhuǎn)換效率為目標(biāo),同時適應(yīng)大硅片生產(chǎn),已具備了成套工藝設(shè)備的供應(yīng)能力,基本實現(xiàn)設(shè)備,并在國際競爭中處于優(yōu)勢地位。自2010年以來,中國一直是全球最大的光伏設(shè)備市場。2018年,我國光伏設(shè)備產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到了220億元。2019年達到了250億元,同比增長13.6%。2020年,光伏設(shè)備產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過280億元,在新冠疫情等客觀不利因素的影響下仍保持增長。2021年,隨著光伏企業(yè)產(chǎn)能擴張的計劃發(fā)布,相關(guān)設(shè)備廠商訂單不斷增加,我國光伏設(shè)備產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過400億元。在光伏行業(yè)降本增效的發(fā)展趨勢推動下,新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮,相應(yīng)量產(chǎn)和擴產(chǎn)需求催生更多的生產(chǎn)設(shè)備需求,在國內(nèi)巨大市場需求拉動下,光伏設(shè)備廠商收入快速增長。(二)光伏薄膜沉積設(shè)備應(yīng)用情況光伏薄膜沉積設(shè)備主要應(yīng)用于太陽能晶硅電池片的制造環(huán)節(jié),根據(jù)電池不同工藝和所需的薄膜性質(zhì),所采用的薄膜沉積設(shè)備會有所不同。2018年-2021年,我國新建成產(chǎn)線基本全部為PERC產(chǎn)線,針對目前已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)的PERC電池生產(chǎn)技術(shù),生產(chǎn)設(shè)備基本實現(xiàn)國產(chǎn)化,其中薄膜沉積設(shè)備主要用于PERC電池的鈍化和減反膜的制備。對于新型高效電池來說,目前產(chǎn)業(yè)化前景最為明確的TOPCon電池和HJT電池對于薄膜沉積的需求更高。TOPCon電池生產(chǎn)線可以由PERC電池生產(chǎn)線升級改造實現(xiàn),除原薄膜沉積需求外,還增加了隧穿層和摻雜多晶硅層鍍膜需求。HJT電池整體結(jié)構(gòu)變化較大,其制造環(huán)節(jié)只需4大類設(shè)備,分別是制絨清洗設(shè)備(投資占比10%)、非晶硅沉積設(shè)備(投資占比50%)、透明導(dǎo)電薄膜設(shè)備(投資占比25%)和印刷設(shè)備(投資占比15%),其中非晶硅沉積設(shè)備、透明導(dǎo)電薄膜設(shè)備均需要用到薄膜沉積設(shè)備。在TOPCon電池關(guān)鍵工藝步驟隧穿層和多晶硅層的制備中,LPCVD為起步較早的技術(shù)路線,但市場推廣進程較慢,主要因為其存在繞鍍嚴重、成膜速率低、需二次摻雜過程繁瑣、后期運營成本高等尚未解決的技術(shù)難題。(三)光伏薄膜設(shè)備發(fā)展趨勢現(xiàn)階段,下游光伏行業(yè)發(fā)展已經(jīng)由過去的粗放式、外延式發(fā)展向精細化、內(nèi)涵式發(fā)展轉(zhuǎn)變,高效率、低成本的產(chǎn)品受到行業(yè)的青睞,產(chǎn)品升級需求進一步提高。光伏企業(yè)從傳統(tǒng)重視規(guī)模效益、依賴補貼,逐步轉(zhuǎn)向?qū)Ω咝?、高性能、高品質(zhì)的光伏產(chǎn)品的追求。在市場化愈發(fā)重要的背景下,各種技術(shù)的創(chuàng)新,將會催生出更多的設(shè)備需求。設(shè)備研制與新型工藝技術(shù)開發(fā)相結(jié)合成為趨勢。以提高轉(zhuǎn)換效率為目的采用新型工藝的電池片生產(chǎn)將采取設(shè)計、制造、工藝開發(fā)、設(shè)備開發(fā)與改進聯(lián)合進行的方式,上下游緊密合作,既縮短設(shè)備的開發(fā)周期,同時促進先進工藝的應(yīng)用,也能降低設(shè)備采購成本,進一步提高國內(nèi)光伏企業(yè)的市場競爭力。由于TOPCon電池生產(chǎn)線可以由現(xiàn)有PECR電池生產(chǎn)線升級改造完成,而且目前TOPCon電池生產(chǎn)線單位投資規(guī)模和運營成本明顯低于HJT電池生產(chǎn)線,因此TOPCon電池生產(chǎn)線在N型電池線建設(shè)中進展顯著。薄膜沉積設(shè)備:集成電路奠基者薄膜沉積技術(shù)是以各類化學(xué)反應(yīng)源在外加能量(包括熱、光、等離子體等)的驅(qū)動下激活,將由此形成的原子、離子、活性反應(yīng)基團等在襯底表面進行吸附,并在適當(dāng)?shù)奈恢冒l(fā)生化學(xué)反應(yīng)或聚結(jié),漸漸形成幾納米至幾微米不等厚度的金屬、介質(zhì)、或半導(dǎo)體材料薄膜。作為芯片襯底之上的微米或納米級薄膜,是構(gòu)成了制作電路的功能材料層。隨著集成電路制造不斷向更先進工藝發(fā)展,單位面積集成的電路規(guī)模不斷擴大,芯片內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,所需要的薄膜層數(shù)越來越多,對絕緣介質(zhì)薄膜、導(dǎo)電金屬薄膜的材料種類和性能參數(shù)不斷提出新的要求。薄膜設(shè)備的發(fā)展支撐了集成電路制造工藝向更小制程發(fā)展。隨著半導(dǎo)體行業(yè)整體景氣度的提升,全球半導(dǎo)體設(shè)備市場呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢,拉動市場對薄膜沉積設(shè)備需求的增加。根據(jù)MaximizeMarketResearch數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2017-2020年全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場規(guī)模分別為125億美元、145億美元、155億美元和172億美元,2021年擴大至約190億美元,年復(fù)合增長率為11.04%。預(yù)計全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場規(guī)模在2025年將從2021年的190億美元擴大至340億美元,保持年復(fù)合15.7%的增長速度。近年來,下游產(chǎn)業(yè)新技術(shù)、新產(chǎn)品快速發(fā)展,正迎來市場快速增長期。5G手機、新能源汽車、工業(yè)電子等包含的半導(dǎo)體產(chǎn)品數(shù)量較傳統(tǒng)產(chǎn)品大比例提高;人工智能、可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)等新業(yè)態(tài)的出現(xiàn),對于半導(dǎo)體產(chǎn)品產(chǎn)生了新需求。經(jīng)過不斷發(fā)展,根據(jù)不同的應(yīng)用演化出了PECVD、LPCVD、濺射PVD、ALD等不同的設(shè)備用于晶圓制造的不同工藝。其中,PECVD是薄膜設(shè)備中占比最高的設(shè)備類型,占整體薄膜沉積設(shè)備市場的33%;ALD設(shè)備目前占據(jù)薄膜沉積設(shè)備市場的11%;SACVD是新興的設(shè)備類型,屬于其他薄膜沉積設(shè)備類目下的產(chǎn)品,占比較小。在晶圓制造過程中,薄膜起到產(chǎn)生導(dǎo)電層或絕緣層、阻擋污染物和雜質(zhì)滲透、提高吸光率、臨時阻擋刻蝕等重要作用。隨著集成電路的持續(xù)發(fā)展,晶圓制造工藝不斷走向精密化,芯片結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度也不斷提高,需要在更微小的線寬上制造。制造商要求制備的薄膜品種隨之增加,最終用戶對薄膜性能的要求也日益提高。這一趨勢對薄膜沉積設(shè)備產(chǎn)生了更高的技術(shù)要求,市場對于高性能薄膜設(shè)備的依賴逐漸增加。隨著集成電路的持續(xù)發(fā)展,產(chǎn)線逐漸升級,晶圓廠對薄膜沉積設(shè)備數(shù)量和性能的需求將繼續(xù)隨之提升。越先進制程的產(chǎn)線所需的薄膜沉積設(shè)備數(shù)量越多。先進制程使得晶圓制造的復(fù)雜度和工序量都大大提升,為保證產(chǎn)能,產(chǎn)線上需要更多的設(shè)備。隨著當(dāng)前存儲器性能瓶頸的出現(xiàn),主流工藝方式不斷拓展,精密結(jié)構(gòu)加工所需的設(shè)備性能要求不斷增加。在FLASH存儲芯片領(lǐng)域,隨著主流制造工藝由2DD發(fā)展為3DD結(jié)構(gòu),相關(guān)產(chǎn)線中薄膜設(shè)備支出占比由18%提升至26%,結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化導(dǎo)致對于薄膜沉積設(shè)備的需求量也逐步增加。半導(dǎo)體設(shè)備屬于高新技術(shù)領(lǐng)域,相關(guān)廠商均在各自專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域耕耘幾十年。從全球市場份額來看,薄膜沉積設(shè)備行業(yè)呈現(xiàn)出高度壟斷的競爭局面,行業(yè)基本由應(yīng)用材料(AMAT)、先晶半導(dǎo)體(ASMI)、泛林半導(dǎo)體(Lam)、東京電子(TEL)等國際巨頭壟斷。2019年,ALD設(shè)備龍頭東京電子和先晶半導(dǎo)體分別占據(jù)了31%和29%的市場份額,剩下40%的份額由其他廠商占據(jù);而應(yīng)用材料則基本壟斷了PVD市場,占85%的比重,處于絕對龍頭地位;在CVD市場中,應(yīng)用材料全球占比約為30%,連同泛林半導(dǎo)體的21%和TEL的19%,三大廠商占據(jù)了全球70%的市場份額。CVD設(shè)備需求量大,設(shè)備種類較多。國內(nèi)從事CVD設(shè)備開發(fā)銷售的公司主要有北方華創(chuàng)、中微公司和拓荊科技。北方華創(chuàng)主要研發(fā)PVD、LPCVD和APCVD設(shè)備,中微公司主要研發(fā)MOCVD設(shè)備,和拓荊科技的PECVD以及SACVD設(shè)備無直接競爭關(guān)系。各公司專注于不同細分領(lǐng)域,共同發(fā)展彌補國內(nèi)企業(yè)在相關(guān)行業(yè)的短板。除了光刻、薄膜沉積以及刻蝕三大核心工藝外,其他前道設(shè)備雖然占比不高,但同樣不可或缺。從芯片制造工藝來看,包括涂膠顯影設(shè)備、清洗設(shè)備、離子注入設(shè)備以及擴散設(shè)備。其中涂膠顯影設(shè)備與光刻機共同完成光刻工藝;清洗機與CMP共同完成芯片的各步驟的清洗與拋光;離子注入機和擴散爐則專注于摻雜工藝。半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展情況和未來發(fā)展趨勢(一)半導(dǎo)體行業(yè)概覽半導(dǎo)體行業(yè)是電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)支撐,主要分為集成電路、分立器件、傳感器和光電子器件等四大類,廣泛應(yīng)用于5G通信、計算機、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等下游終端應(yīng)用市場,是現(xiàn)代經(jīng)濟社會中的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。自半導(dǎo)體核心元器件晶體管誕生以來,半導(dǎo)體行業(yè)遵循著摩爾定律快速發(fā)展。2013年到2018年,全球半導(dǎo)體市場規(guī)模從3,056億美元迅速提升至4,688億美元,年均復(fù)合增長率達到8.93%。2019年,受國際貿(mào)易環(huán)境惡化導(dǎo)致市場信心不足等因素影響,全球半導(dǎo)體市場出現(xiàn)下跌。2020年,受益于疫情催生遠程辦公設(shè)備銷量提振以及全球汽車產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇所推動的需求強勁反彈,全球半導(dǎo)體市場規(guī)?;謴?fù)增長態(tài)勢。2021年,全球半導(dǎo)體市場規(guī)模進一步增長至4,743億美元,發(fā)展態(tài)勢良好。(二)半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)1、半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展基本情況及特點半導(dǎo)體設(shè)備主要包括前道工藝設(shè)備和后道工藝設(shè)備,前道工藝設(shè)備為晶圓制造設(shè)備,后道工藝設(shè)備包括封裝設(shè)備和測試設(shè)備,其他類型設(shè)備主要包括硅片生長設(shè)備等。其中晶圓前道工藝設(shè)備整體占比超過80%,是半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)最核心的組成部分。從晶圓廠的投資構(gòu)成來看,刻蝕設(shè)備、光刻設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備是集成電路前道生產(chǎn)工藝中最重要的三類設(shè)備。其中,薄膜沉積設(shè)備投資額占晶圓廠投資總額的16%,占晶圓制造設(shè)備投資總額的21%。2、半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)發(fā)展情況2013年以來,隨著全球半導(dǎo)體行業(yè)整體景氣度的提升,半導(dǎo)體設(shè)備市場也呈增長趨勢。根據(jù)SEMI統(tǒng)計,全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額從2013年的約318億美元增長至2021年的1,026億美元,年均復(fù)合增長率約為15.77%。由于半導(dǎo)體專用設(shè)備行業(yè)對制造工藝和標(biāo)準(zhǔn)要求嚴格,行業(yè)進入的技術(shù)壁壘、市場壁壘和客戶認知壁壘較高,全球半導(dǎo)體設(shè)備市場集中度較高。目前全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備制造商主要集中在美國、日本和荷蘭。根據(jù)VLSIResearch數(shù)據(jù),2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備前十名廠商合計實現(xiàn)銷售收入708億美元,市占率為76.63%。中國半導(dǎo)體設(shè)備廠商因發(fā)展起步較晚,目前尚未進入全球行業(yè)前列。從需求端分析,根據(jù)SEMI統(tǒng)計數(shù)據(jù),2013-2021年半導(dǎo)體設(shè)備在大陸銷售額的年復(fù)合增長率達到31.07%。2021年,中國大陸半導(dǎo)體設(shè)備的銷售額達到296.2億美元,同比增長58.23%,發(fā)展勢頭強勁。2020年、2021年,中國大陸市場約占全球半導(dǎo)體設(shè)備市場比例分別為26.30%、28.87%。中國大陸已成為全球第一大半導(dǎo)體設(shè)備需求市場??涛g機:微觀世界雕刻師作為半導(dǎo)體制造過程中三大核心工藝之一,刻蝕可以簡單理解為用化學(xué)或物理化學(xué)方法有選擇地在硅片表面去除不需要的材料的過程,可以分為干法刻蝕和濕法刻蝕,目前市場主流的刻蝕方法均為干法刻蝕,可將其分為CCP刻蝕和ICP刻蝕。CCP刻蝕主要是以高能離子在較硬的介質(zhì)材料上,刻蝕高深寬比的深孔、溝槽等微觀結(jié)構(gòu);而ICP刻蝕主要是以較低的離子能量和極均勻的離子濃度刻蝕較軟的或較薄的材料。三星宣布將成為全球首家采用GAA工藝進行3nm制程的生產(chǎn),相較于FinFET工藝,GAA被譽為突破3nm制程的有力手段。每一代芯片新技術(shù)的突破,晶體管體積都會不斷縮小,同時性能不斷提升。從平面MOSFET結(jié)構(gòu)到FinFET晶體管架構(gòu),再到后面的GAA結(jié)構(gòu)甚至MBCFET結(jié)構(gòu),晶體管的復(fù)雜度不斷提升,對刻蝕和薄膜沉積等核心技術(shù)提出了更高的要求。隨著芯片制程的提升,受到光刻機波長的限制,往往需要采用多次曝光,才能得到要求的線寬,實現(xiàn)更小的尺寸。這對刻蝕速率、各向異性、刻蝕偏差、選擇比、深寬比、均勻性、殘留物、等離子體引起的敏感器件損傷、顆粒沾污等指標(biāo)上對刻蝕設(shè)備都提出了更高的要求。我國因無法購買EUV光刻機而無法進行更先進制程的產(chǎn)線建設(shè),如果想要用28nm產(chǎn)線生產(chǎn)14nm線寬的芯片,只能通過多次刻蝕才有可能實現(xiàn),這使得對刻蝕的需求進一步提升。從全球范圍來看,刻蝕設(shè)備主要由美國泛林半導(dǎo)體、日本東京電子以及美國應(yīng)用材料三家占據(jù)領(lǐng)先地位,2020年三家市場份額合計占比近9成。目前國內(nèi)有中微公司和北方華創(chuàng)兩家刻蝕設(shè)備供應(yīng)商,從營收端來看,2020年和2021年中微公司和北方華創(chuàng)刻蝕設(shè)備營收占國內(nèi)總刻蝕市場規(guī)模的9.19%和10.48%左右,隨著公司的訂單逐步釋放,國產(chǎn)化率有望明顯提升。太陽能電池片行業(yè)(一)太陽能電池片行業(yè)基本情況太陽能電池片技術(shù)的發(fā)展對光伏設(shè)備技術(shù)提升和應(yīng)用拓展有重要推動作用。從太陽能電池片的生產(chǎn)技術(shù)來看,近幾年可分為三個階段:第一個階段是2015年以前,光伏電池市場主要采取多晶Al-BSF技術(shù),單晶PERC電池處于技術(shù)驗證階段,以試驗產(chǎn)能為主,增長迅速但總量較小,隨著單晶PERC電池成功量產(chǎn),其商業(yè)化的可行性得到確認;第二階段是2015-2017年,單晶PERC電池投資吸引力凸顯,國內(nèi)廠商開始加碼PERC電池生產(chǎn),但從整個光伏電池市場來看,主要還是采取多晶Al-BSF技術(shù),Al-BSF技術(shù)電池因性能穩(wěn)定,生產(chǎn)成本較低,此階段仍占據(jù)著市場主要份額;第三階段是2018年至今,PERC電池產(chǎn)能實現(xiàn)爆發(fā)式增長,根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2019年至2021年的新建量產(chǎn)產(chǎn)線以PERC電池產(chǎn)線為主,PERC電池片在2021年的市場占比進一步提升至91.2%。太陽能電池片技術(shù)路線主要包括鋁背場電池(Al-BSF)、PERC、TOPCon、異質(zhì)結(jié)(HJT)、背接觸(IBC)及鈣鈦礦等。P型電池以P型硅片為原材料,技術(shù)路線包括傳統(tǒng)的鋁背場技術(shù)以及目前非常成熟的PERC技術(shù);N型電池以N型硅片為原材料,技術(shù)路線包括TOPCon、HJT等,近年來已有廠商陸續(xù)開始布局,屬于下一代高效電池技術(shù)路線的潛在方向,而IBC和鈣鈦礦為未來技術(shù),尚處于實驗和驗證階段。Al-BSF電池是指在晶硅太陽能電池P-N結(jié)制備完成后,通過在硅片的背光面沉積一層鋁膜,制備P+層,從而形成鋁背場。其既可以減少少數(shù)載流子在背面復(fù)合的概率,同時也可以作為背面的金屬電極,因此能夠提升太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。PERC技術(shù)采用的是在現(xiàn)有Al-BSF工藝上增加背面介質(zhì)鈍化層然后用激光在背表面進行打孔或開槽露出硅基體。背面介質(zhì)鈍化層通過背面鈍化工藝是在硅片背面沉積Al2O3和SiNX,Al2O3由于具備較高的負電荷密度,可以對P型表面提供良好的鈍化,SiNX主要作用是保護背部鈍化膜,并保證電池正面的光學(xué)性能。背面鈍化可實現(xiàn)兩點價值,一是顯著降低背表面少數(shù)載流子的復(fù)合速度,從而提高少子的壽命,增加電池開路電壓;二是在背表面形成良好的內(nèi)反射機制,增加光吸收的幾率,減少光損失。由于PERC電池具有結(jié)構(gòu)簡單、工藝流程短、設(shè)備成熟度高等優(yōu)點,已經(jīng)替代Al-BSF電池并成為成熟電池工藝。TOPCon是一種基于選擇性載流子原理的隧穿氧化層鈍化接觸電池技術(shù),與常規(guī)電池最大的不同在于,其在電池的背面采用了接觸鈍化技術(shù),結(jié)構(gòu)包括超薄二氧化硅隧穿層和摻雜多晶硅層(晶硅基底與摻雜多晶硅在背面形成異質(zhì)結(jié)),二者共同形成了鈍化接觸結(jié)構(gòu),為電池的背面提供了優(yōu)異的表面鈍化。TOPCon電池制備過程較PERC電池要復(fù)雜,但我國光伏企業(yè)在TOPCon電池技術(shù)上已取得一定積累,很多量產(chǎn)工藝瓶頸和設(shè)備瓶頸也獲得了突破,未來存在將TOPCon技術(shù)與IBC技術(shù)相融合升級為TBC電池的可能性。HJT技術(shù)即

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