巨頭壟斷下的半導體設備市場

            2019-10-08 10:34 來源:未知 作者:石家莊生活網
            巨頭壟斷下的半導體設備市場

            集成電路設備包括前道制造設備與后道封測設備。前道集成電路制造設備可進一步細分為晶圓制造設備與晶圓加工設備。其中,晶圓制造設備采購方為硅片工廠,用于生產鏡面晶圓;晶圓加工設備采購方為晶圓代工廠/IDM,以鏡面晶圓為基材實現對于帶有芯片晶圓的制造;后道檢測設備采購方為專業的封測工廠,并最終形成各類芯片產品。

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            圖13:集成電路設備行業邏輯圖資料來源:申港證券研究所

            晶圓加工設備占集成電路設備總規模約 80%。基于 SEMI 的統計數據,2018 年全球晶圓加工設備總規模為 521.5 億美元,占設備投資總額約 81%;測試設備總規模為 56.32 億美元,占比約 9%;封裝設備總規模為 40.13 億美元,占比約 6%;其他前道設備(硅片制造)總規模為 26.93 億美元,占比約 4%。

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            圖14:2018 年全球集成電路設備價值構成 資料來源:SEMI,申港證券研究所

            2018 年全球集成電路設備市場規模為 645.3 億美元。自 2016 年以來,全球集成電路設備市場保持連年增長態勢,從區間底部 365.3 億美元增長至 2018 年的 645.3億美元。2019 年受制于存儲器價格下降導致的資本擴張縮減,上半年銷售規模為271 億美元,同比下降 19.66%。

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            圖15:全球集成電路設備市場規模 資料來源:SEMI,申港證券研究所

            2018 年我國集成電路設備市場規模為 131.1 億美元。國內市場自 2013 年以來市場規模逐年提升,截止至 2018 年年末已占全球總市場約 20.32%。國產化方面,2018年國產集成電路設備銷售額 45.10 億元,同比增長 58.41%,預計至 2020 年將增長至 90 億元。另一方面,目前集成電路設備國產化率僅為 4.88%。

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            圖16:我國集成電路設備市場規模 資料來源:SEMI,申港證券研究所

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            圖17:我國國產集成電路設備歷年銷售額資料來源:中國電子專用設備工業協會,申港證券研究所

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            圖18:我國集成電路設備國產化率資料來源:SEMI,中國電子專用設備工業協會,申港證券研究所

             

            2.晶圓制造設備:單晶爐與 CMP 拋光機為核心構成

            集成電路硅片制造工藝復雜,包括硅提煉與熔煉、單晶硅生長與成型。集成電路硅片制造工藝流程包括拉拉晶→切片→磨片→倒角→刻蝕→拋光→清洗→檢測。各環節中,關鍵流程為拉晶、拋光、檢測,相對應的設備分別為單晶爐、CMP 拋光機、檢測設備。

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            圖19:集成電路硅片工藝流程圖 資料來源:網絡資料、申港證券研究所

            集成電路硅片生產以直拉法為主。將多晶硅拉制成單晶硅包括兩種工藝,分別為區熔法與直拉法,其中,集成電路領域硅片主要采用直拉法制成。拉晶環節工序主要為將純凈硅加熱成熔融狀態→籽晶伸入裝有熔融硅的旋轉坩堝中→新晶體在初期籽晶上均勻延伸生長→生產單晶硅錠。

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            圖20:晶體生長示意圖資料來源:網絡資料、申港證券研究所

            晶圓制造設備占設備投資總額約 3%~5%。正如本文 3.1 小節所提到的,2018 年全球集成電路設備價值構成中,晶圓加工設備、晶圓制造設備占比分別為 81%、4%。具體來看,晶圓制造設備包括單晶爐、切割機、滾圓機、截斷機、研磨系統、倒角機、刻蝕機、拋光機、清洗設備、檢測設備等。其中,單晶爐、CMP 拋光機分別占晶圓制造設備額約 25%、25%。單晶爐由爐體、熱場、磁場、控制裝置等部件構成,其中,控制爐內溫度的熱場與控制晶體生長形狀的磁場為決定單晶爐性能的關鍵指標之一。

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            圖21:晶圓制造設備價值構成資料來源:申港證券研究所

            競爭格局:內資供應商在太陽能單晶爐領域已具備完全競爭力,其中,綜合實力居前企業包括晶盛機電、南京晶能等。另一方面,國內集成電路領域能夠供應 12 英寸單晶爐的供應商目前數量尚小。

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            表5:集成電路晶圓制造設備供應商一覽資料來源:申港證券研究所

             

            晶圓加工設備:行業呈現典型的寡頭壟斷格局

            集成電路晶圓加工包括七個相互獨立的工藝流程,分別為(a)擴散(Thermal Process);(b)光刻(Photo-Lithography);(c)刻蝕(Etch);(d)離子注入(IonImplant);(e)薄膜生長(Dielectric Deposition);(f)化學機械拋光(CMP);(g)金屬化(Metalization)。集成電路晶圓加工過程中涉及到的設備包括光刻機、刻蝕機、薄膜設備、擴散/離子注入設備、濕法設備、CMP 拋光設備、過程檢測設備等。


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