在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中,中國投入最多資金的就屬晶圓代工部份。具體來說,晶圓代工就是在硅晶圓上制作電路與電子元件,這個步驟為整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)最復(fù)雜,且資金投入最多的領(lǐng)域。
以處理器為例,其所需處理步驟可達(dá)數(shù)百道,且各類加工機(jī)臺先進(jìn)又昂貴,動輒數(shù)千萬美元起跳。而一個成熟的晶圓代工廠其設(shè)備投入占總設(shè)備比重在70%~80%之間。
晶圓制造中各設(shè)備價(jià)值比重(資料來源: 招商證券)
氧化:其目的在于生成二氧化硅薄膜。用硅作為半導(dǎo)體原材料的重要因素之一就是硅容易生長出二氧化硅膜層,這樣在半導(dǎo)體上結(jié)合一層絕緣材料,就可用做摻雜阻擋層、表面絕緣層,及元件中的絕緣部分。
氣化爐市場主要以國際大廠為主,如Themco、Centrotherm Thermal Solutions等。而中國也有北方華創(chuàng)供應(yīng)相關(guān)設(shè)備,目前中芯、華力微電子、長江存儲等廠商已采用。此外,中電科48所、青島旭光等在氧化爐方面也取得重大進(jìn)展。市場預(yù)估氧化爐今明兩年中國需求共約20億美元。
光刻:為整個晶圓代工流程中最重要的工序之一。其原理是在晶圓片表面覆蓋一層具有高度光敏感性光阻劑,再用光線透過掩模照射在晶圓片表面,被光線照射到的光阻劑會發(fā)生反應(yīng),最終達(dá)到電路圖的移轉(zhuǎn)。
目前全球光刻機(jī)龍頭為ASML,此外,德國SUSS、日本尼康、美國Ultratech等也具備較強(qiáng)實(shí)力。中國方面則有不少光刻機(jī)制造廠,如上海微電子、中電科45所、中電科48所等,但主要技術(shù)在65nm~28nm間,與國際大廠實(shí)力相差一大段。市場預(yù)估今明兩年中國光刻機(jī)需求分別達(dá)38億美元與51億美元。
刻蝕:就是通過光阻劑暴露區(qū)域來去掉晶圓最表層的工藝。主要分為兩大類:濕式刻蝕和干式刻蝕。簡單區(qū)分,濕式刻蝕局限在2微米以上圖形尺寸,而干式刻蝕則用在精細(xì)的先進(jìn)電路中。
刻蝕機(jī)目前國際上主要的供應(yīng)商為應(yīng)用材料、Lam Research等。中國方面技術(shù)有慢慢追上的趨勢,即將登錄科創(chuàng)板的中微半導(dǎo)體,其自主研發(fā)的5nm等離子體刻蝕機(jī)經(jīng)臺積電( 2330-TW )驗(yàn)證,將用于全球首條5nm制程生產(chǎn)線。而北方華創(chuàng)則是在14nm技術(shù)有所突破。市場預(yù)估今明兩年中國刻蝕機(jī)需求分別達(dá)15億美元與20億美元。
拋光:可以使晶圓表面達(dá)到全面性的平坦化,以利后續(xù)薄膜沉積工序。美國應(yīng)用材料、Rtec等均為國際上主要供應(yīng)商,中國則有中電科裝備、盛美半導(dǎo)體等。但陸廠的產(chǎn)品才剛打入8寸晶圓廠中,12寸的相關(guān)設(shè)備還在研發(fā),明顯與國際大廠有實(shí)力上的差距。市場預(yù)計(jì)今明兩年中國拋光機(jī)需求將達(dá)3.77億美元與5.11億美元。
離子植入:其是用來控制半導(dǎo)體中雜質(zhì)量的關(guān)鍵程序,對半導(dǎo)體表面附近區(qū)域進(jìn)行摻雜技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)在于雜質(zhì)量的精確控制,雜質(zhì)分布的再重整,及低溫下操作。
離子植入機(jī)主要的供廠商為AMAT,中國部份只有中電科電子裝備公司能供應(yīng)。市場預(yù)計(jì)今明兩年中國離子植入機(jī)需求可達(dá)5億美元與7億美元。
沉積:PVD沉積為一種物理制程,此技術(shù)一般使用氬等惰性氣體,藉由在高真空中將氬離子以加速撞擊濺鍍靶材后,將靶材原子一個個濺擊出來,使被濺擊出來的材質(zhì)沉積在晶圓表面。
薄膜沉積設(shè)備主要的供應(yīng)商包含應(yīng)用材料、Vaportech、Lam Research、ASM、 Tokki等。而中國相關(guān)設(shè)備制造廠有北方華創(chuàng)、沈陽拓荊等。北方華創(chuàng)是中國薄膜沉積設(shè)備龍頭,目前技術(shù)已達(dá)到14nm。市場預(yù)計(jì)今明兩年中國薄膜沉積設(shè)備需求可達(dá)15億美元與20億美元。
測試:在晶圓完成制造之前,會有一道晶圓中測工序。在測試過程中,會檢測每一個芯片的電路功能。
晶圓中測檢測設(shè)備包括CDSEM(掃描電鏡)、AOI(自動光學(xué)檢測機(jī))等。中國在這領(lǐng)域只是起步階段,該產(chǎn)業(yè)主要由國際大廠所把持,如KLA-Tencor、應(yīng)用材料、Hitachi、Rudolph、Camtek 等。
從上述可看出,各晶圓制造設(shè)備中以光刻機(jī)、刻蝕機(jī)和薄膜沉積設(shè)備的產(chǎn)值最大,生產(chǎn)難度也最高。除了刻蝕機(jī),中微半導(dǎo)體順利成為臺積電供應(yīng)名單的一員外,光刻機(jī)與薄膜沉積等等的半導(dǎo)體設(shè)備,中國廠技術(shù)離國際大廠還有一段差距,且短期仍不易追近。
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半導(dǎo)體
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