等離子體控制技術行業(yè)發(fā)展報告2022年x月x日2022行業(yè)分析前景趨勢投資分析調(diào)研分析

等離子體控制技術行業(yè)概況

目錄

等離子體控制技術行業(yè)發(fā)展環(huán)境等離子體控制技術行業(yè)現(xiàn)狀分析等離子體控制技術行業(yè)發(fā)展趨勢PART0101第一章等離子體控制技術行業(yè)概況行業(yè)概述行業(yè)發(fā)展歷程行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈分析行業(yè)定義等離子體控制技術行業(yè)定義“在溫度不斷升高的狀態(tài)下，物質(zhì)獲得能量供應后將從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，再由液態(tài)過渡為氣態(tài)。若溫度繼續(xù)升高時，氣體獲得更多能量后其分子將分離成原子，原子核周圍的電子將和原子分離產(chǎn)生正電荷離子和負電荷電子，即發(fā)生電離現(xiàn)象。電離可促使氣體進入高能的等離子狀態(tài)，因此帶電離子的氣體被稱為等離子體。等離子體是物質(zhì)的狀態(tài)之一，等離子態(tài)的物質(zhì)具有類似氣體的流動性和擴散性。由于等離子體是由帶電的離子組成的物質(zhì)，因此也具有導電性和導熱性。等離子體控制技術是指控制等離子體電流、形狀、位置及密度的相關技術:（1）等離子體電流、形狀和位置的控制原理是采用羅氏線圈、磁探針和磁通環(huán)作為傳感器，將獲得的數(shù)據(jù)進行復雜的擬合和位置反演，從而獲得等離子體電流、形狀和位置的實時信息。在反演過程中再通過控制算法與目標值進行比較，得到反饋，并將反饋通過控制命令輸入到執(zhí)行器后，對線圈電流進行控制，線圈電流的改變會引起作用到等離子體上的磁場的改變，進而可操控等離子體和線圈以及等離子體周圍的被動結(jié)構(gòu)的相互作用從而實現(xiàn)對等離子電流、形狀和密度的控制；（2）等離子體密度的控制原理是通過激光干涉技術測量出實時等離子體密度后，采用PID控制器和常規(guī)壓電閥送氣技術，控制注入主等離子體的氣體分子量，從而實現(xiàn)對等離子體密度的控制。在等離子體輔助制造工業(yè)中，等離子體控制技術可控制等離子體的電流、形狀、位置和密度，具有可控性、靈活性、刻蝕均勻性和各向異性等特點，被廣泛用在離子體聚合表面改性、半導體、危廢處理、金屬材料等領域。根據(jù)溫度的不同，等離子體可分為高溫等離子體和低溫等離子體兩類:（1）高溫等離子體是指溫度高于10,000°C的等離子體。高溫等離子體的粒子溫度高達106K-108K，原子、分子等中性粒子有足夠能量進行碰撞，且粒子之間碰撞頻繁，各種微粒的溫度基本相同，如太陽核心和核聚變等離子體均屬于高溫等離子體。目前高溫等離子體僅用于受控熱核聚變試驗中。（2）低溫等離子體是在低壓條件下，粒子之間碰撞少，導致電子溫度高于氣體溫度的一類等離子體。根據(jù)等離子體中粒子和電子溫度是否處于熱平衡狀態(tài)，低溫等離子體又可進一步細分為熱等離子體和冷等離子體兩種類型:①熱等離子體是稠密氣體在常壓或高壓下通過電弧放電或高頻放電而產(chǎn)生的。熱等離子體的電子和離子處于熱平衡狀態(tài)，電子溫度和離子溫度都可達到幾千攝氏度且各自溫度差不大；②冷等離子體是稀薄氣體在低壓下通過激光、射頻電源或微波電源輝光放電而產(chǎn)生的。冷等離子體的電子和離子不處于熱平衡狀態(tài)，離子溫度在103-104K之間，但電子溫度可達到上萬攝氏度。目前低溫等離子應用領域廣泛，可應用于半導體、有害物質(zhì)處理、新型化學物質(zhì)和材料制造等領域。”傳感器、可編程控制器、射頻電源、真空電容器、其他零部件刻蝕設備、PVD、CVD、等離子清洗機MOCVD、其他應用設備等離子體聚合物表面改性、半導體、危害處理、金屬材料、其他應用領域產(chǎn)業(yè)鏈上游行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)鏈中游產(chǎn)業(yè)鏈下游中國等離子體控制技術行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈由上至下可分為上游零部件供應商，中游等離子體控制技術應用相關設備制造商及下游應用領域產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)業(yè)鏈上游概述中國等離子體控制技術行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游為零部件供應商，包括傳感器、可編程控制器、射頻電源、真空電容器等供應商。（1）傳感器、可編程控制器傳感器、可編程控制器是等離子體控制技術的核心配件，用于獲取等離子體電流、位置和形狀大小信息，提高等離子體控制技術執(zhí)行控制的水平。①在傳感器領域，目前中國傳感器企業(yè)數(shù)量稀少，知名企業(yè)代表包括歌爾股份有限公司、美新半導體有限公司等，其制造工藝、技術以及經(jīng)驗與全球頭部企業(yè)存在差距；②在可編程控制器領域，中國可編程控制器企業(yè)多以組裝和代加工業(yè)務為主，缺乏核心制造技術，致使中國可編程控制器設備不具備市場競爭力。現(xiàn)階段，可編程控制器市場主要被德國西門子股份有限公司、博世集團，法國施耐德電氣有限公司，美國通用電氣公司、日本株式會社日立制造所、松下電氣產(chǎn)業(yè)株式會社等廠商所占據(jù)，中國對國外廠商的可編程控制器設備依賴程度高。（2）射頻電源、真空電容器射頻電源、真空電容器也是等離子體控制技術應用設備的核心零部件。①在射頻電源領域，射頻電源屬于等離子體的配套電源，應用于中游射頻濺鍍，PECVD，反應離子蝕刻中?，F(xiàn)階段，中國本土等離子體控制技術應用設備使用的射頻電源已達到國外同類電源技術性能（輸出功率、頻率、阻抗匹配網(wǎng)絡）先進水平，但中國本土等離子體控制技術應用設備使用的射頻電源在自動化程度上，與國外廠商的射頻電源還存在差距。此外國外廠商等離子體設備已基本裝備自動阻抗匹配網(wǎng)絡，但中國的阻抗匹配網(wǎng)絡仍需人工手動匹配?？梢?，中國在等離子體控制技術設備中應用的射頻電源自動化水平較弱；②在真空電容器領域，真空電容器是應用于中游等離子體的沉積和刻蝕設備中。由于真空電容器具有高制造工藝和技術壁壘，全球真空電容器市場長期被日本、美國廠商壟斷，致使中國真空電容器主要依靠進口。整體而言，中國等離子體控制技術上游供應鏈體系尚未成熟，中國等離子體控制設備核心零部件的生產(chǎn)能力較弱，對國外廠商的等離子體控制設備核心零部件依賴程度高，致使行業(yè)上游供應商溢價能力低，等離子體控制技術應用設備整體造價仍普遍高昂。產(chǎn)業(yè)鏈中游產(chǎn)業(yè)鏈中游概述中國等離子體控制技術行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的中游為等離子體控制技術應用設備制造商，參與主體為專業(yè)從事刻蝕、PVD、CVD、等離子清洗機、MOCVD設備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及相關服務的企業(yè)。由于等離子體控制技術應用設備存在技術門檻高的特點，目前全球等離子體控制技術應用設備制造商主要以美國、日本企業(yè)為主。以半導體設備為例，半導體晶圓制造工序繁多，涉及到大量設備的使用，其中等離子刻蝕設備、CVD、PVD和清洗機設備與等離子體控制技術密切相關。全球半導體刻蝕和CVD設備市場主要以LAM、TEL、AMAT三大外資品牌為主，市場集中度達到86.2%。PVD設備市場則被AMAT、Evatec、Ulvac等外資制造商所占據(jù)，這三家制造商已占據(jù)整體PVD設備市場份額的90%以上。在半導體制造過程中，刻蝕、離子注入、薄膜生長都需要用到清洗設備，而這類設備市場主要以AMAT和Maltson為主。現(xiàn)階段，國外設備廠商研發(fā)的刻蝕、CVD、PVD設備技術已達到14或7納米以下的先進制程，而中國半導體設備制造商技術節(jié)點在65、45、28、14納米，差距明顯。受益于國家“02專項”政策的實施，中國等離子體控制技術應用設備企業(yè)在引進和吸收國外半導體設備技術的基礎之上積極加強布局，中國在刻蝕、CVD、PVD及清洗機設備的研發(fā)生產(chǎn)方面取得了發(fā)展與進步，這四類半導體設備國產(chǎn)化進程得到了有效推動。以北方華創(chuàng)科技集團股份有限公司（以下簡稱“北方華創(chuàng)”）、盛美半導體設備（上海）有限公司（以下簡稱“盛美半導體”）、中微半導體設備（上海）股份有限公司（以下簡稱“中微半導體”）等為代表的半導體設備制造商已具備刻蝕、CVD、PVD、清洗機設備的研發(fā)和生產(chǎn)能力。其中北方華創(chuàng)是中國本土刻蝕機和PVD設備的領導者，現(xiàn)階段北方華創(chuàng)自主研發(fā)的應用于14納米先進制程的等離子刻蝕機和PVD設備打破了海外相關廠商的壟斷，填補了中國刻蝕機和PVD設備行業(yè)的空白，極大地推動了中國等離子體控制技術應用設備國產(chǎn)化進程的加快。在MOCVD領域，MOCVD設備是半導體化合物材料制備的關鍵設備，亦是LED和功率器芯片生產(chǎn)的關鍵設備，MOCVD設備約占LED芯片生產(chǎn)總成本的50%。MOCVD市場長期被美國Veeco、德國ALXTRON所壟斷，但在國家政策支持下，以中微半導體、三安光電股份有限公司、中晟光電設備（上海）股份有限公司為代表的中國本土MOCVD設備廠商積極攻關技術難點，研發(fā)生產(chǎn)出了國產(chǎn)化MOCVD設備。綜上所述，受技術和制造工藝水平低等因素影響，中國等離子體控制技術應用設備與國外產(chǎn)商相比，市場競爭力不強。未來，在國家政策支持和推動下，中國等離子體控制技術應用設備國產(chǎn)進程將加快，中國本土等離子體控制技術應用設備制造商發(fā)展空間將逐步增大，在高端產(chǎn)品領域已實現(xiàn)業(yè)務布局的制造商的溢價能力將逐漸提高。產(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)業(yè)鏈下游概述中國等離子體控制技術行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈下游應用領域眾多，包括等離子體聚合表面改性、半導體制造、危廢處理、金屬材料制備等行業(yè)應用領域。在“中國制造2025”進程持續(xù)深化的大背景下，行業(yè)終端應用領域產(chǎn)品標準化程度低，制造工藝復雜，致使下游應用領域?qū)Φ入x子體控制技術應用設備性能的要求差異較大，如不同產(chǎn)品形狀規(guī)格會涉及到不同的等離子體控制技術。與此同時，伴隨著消費升級、應用終端產(chǎn)品更新迭代速度加快，下游應用領域企業(yè)對等離子體控制技術應用設備提出了更高的產(chǎn)品要求，等離子體控制技術應用設備制造商需具備更強的設計能力，針對客戶提供的應用情景、技術參數(shù)方面的需求進行設計、生產(chǎn)和交付，以滿足下游應用終端領域企業(yè)的定制化需求。由此可見，等離子體控制技術應用終端領域企業(yè)具有強大的議價能力。PART0202

第二章行業(yè)發(fā)展環(huán)境行業(yè)政治環(huán)境行業(yè)經(jīng)濟環(huán)境行業(yè)社會環(huán)境行業(yè)驅(qū)動因素行業(yè)政策10提出實施集成電路、信息平板顯示創(chuàng)新發(fā)展工程，推動智能傳感器、新型電力電子器件以及金屬有機源化學氣相沉積（MOCVD）裝備等產(chǎn)業(yè)化。國務院《關于印發(fā)“十二五”國家戰(zhàn)略性信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的通知》指出要攻克14納米刻蝕設備、薄膜設備等高端制造裝備及核心零部件，研發(fā)14納米邏輯與存儲芯片成備工藝及相關系統(tǒng)封測技術，形成14納米裝備和工藝等較完整的產(chǎn)業(yè)鏈。國務院《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》確將新一代信息技術產(chǎn)業(yè)列入大力推動發(fā)展的十大重點領域之一，著力提升集成電路行業(yè)及行業(yè)專業(yè)設備技術水平，突破中國高端工業(yè)制造技術，形成關鍵制造裝備供貨能力。國務院《中國制造2025》&&&PART0303第三章等離子體控制技術行業(yè)現(xiàn)狀分析行業(yè)現(xiàn)狀行業(yè)市場規(guī)模痛點分析發(fā)展建議分析等離子體控制技術行業(yè)市場規(guī)模行業(yè)市場規(guī)模隨著半導體晶圓尺寸規(guī)模不斷縮小，制造工藝難度提升，半導體行業(yè)對半導體設備市場的需求逐步增長，全球半導體設備行業(yè)迎來了發(fā)展機遇，銷售規(guī)模由2014年的374.9億美元增長至2018年的621.0億美元，年復合增長率為13.4%（2-4）。隨著半導體行業(yè)企業(yè)產(chǎn)能不斷擴大及半導體行業(yè)下游終端需求上升，研究院預計全球半導體設備行業(yè)銷售規(guī)模在2023年將達到1,063.2億美元。晶圓制造環(huán)節(jié)中，刻蝕、離子注入、薄膜生長、金屬化工藝都需要用到等離子刻蝕、CVD、PVD和清洗機設備，晶圓處理設備投資在整體半導體設備投資中的占比達到81.2%。半導體設備領域是等離子體控制技術應用設備市場的重要細分應用領域，晶圓制造的7道工藝環(huán)節(jié)中有4道工藝環(huán)節(jié)應用到等離子體控制技術相關設備，等離子體控制設備市場與半導體設備市場具有高度相關性，等離子體控制技