半导体的雕刻刀刻蚀设备的发展与突破

　　半导体制造工序繁多，涉及大量设备。由于半导体产品加工工序多，所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。刻蚀为其中重要的一 步，目的是在衬底上留下需要的图形电路。
　　半导体设备市场美日荷争霸，高度垄断
　　纵观全球半导体设备市场，半导体设备技术壁垒极高，龙头公司起步较早，整个行业高度垄断、强者恒强。目前主要被美国、日本和荷兰的巨头垄断，他们起步较早，伴随着整个半导体产业一起成长，相应产品也已经成为事实上的行业标准，其他设备公司无论资金、技术、研发能力、市场地位等各个方面，都与排名靠前的国际巨头差距较大。
　　根据相关数据，晶圆处理设备占整个半导体设备市场超过80%的份额，而2016年晶圆处理设备厂商前 10强的市场份额合计达78.6%，美国占据3家并均进 入前5，日本5家，荷兰2家。全球半导体设备市场，美国、日本和荷兰三强争霸，美国最强，日本其次，荷兰的光刻和后道封装设备最强。
　　刻蚀设备：半导体制造工艺的核心设备之一
　　作为大部分的电子产品中的核心单元主要材料，半导体在消费电子、通信系统、医疗仪器等领域有广泛应用。完整的半导体产业链包括半导体设计公司、半导体制造公司、半导体封测公司和半导体设备与材料公司。
　　其中，半导体设备的主要应用阶段为半导体的制造与封测工艺流程。半导体的制造工艺流程包括晶圆制造、晶圆加工和封装测试三个部分。
　　不同过程所需投资额以及相应半导体设备不同。根据相关数据统计，按工程投资分类洁净室投资占比约为20-30%左右，其余的70%主要为半导体相关设备采购。
　　其中晶圆加工环节（即赋予晶圆相应的电学特性）所需设备投资价值占比最高，约占80%左右。封装测试环节和晶圆制造环节受先进制程工艺影响较小，对于设备精度需求相对较低，因此所需设备投资价值量占比较低，分别为20% 和0.5%。
　　晶圆加工环节设备又可进一步分为刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备、化学机械抛光设备、检测设备和其他沉积设备等。根据SEMI的统计，其中刻蚀设备投资占比第一，2017年占晶圆加工环节设备销售额的24%。
　　在半导体制造工艺中，薄膜沉积、光刻、刻蚀三大工艺是半导体制造流程中最关键的环节，直接决定了芯片的分层结构、表面电路图形等，显著影响芯片的电学参数和应用性能。
　　其中，刻蚀是用化学或者物理方法将晶圆表面不需要的材料逐渐去除的过程， 决定了晶圆上的芯片电路能否与光掩模版上的芯片电路保持一致，是图形化工艺中的重点。主要考虑的参数有刻蚀速率、刻蚀剖面（各向同性/各向异性）、刻蚀偏差、选择比（对两种不同材料刻蚀速率的比值大小）、均匀性、残留物等。
　　国内厂商刻蚀设备迎来突破，有望显著受益
　　国内刻蚀设备的主要厂商为中微公司和北方华创，近年来两家公司分别在技术储备以及客户认证方面取得了良好的进展。
　　中微公司经过多年积累，刻蚀设备技术已接近国际领先水平，目前在65nm到7nm的加工上均有刻蚀应用，并已经实现产业化，目前公司正在进行7nm和5nm部分刻蚀应用的客户端验证，进展良好。
　　北方华创部分设备如硅刻蚀机也已经在国产12英寸设备已经在生产线上实现批量应用。根据中国国际招标网的数据，2017年中标长江存储刻蚀机订单一共54台，其中中微半导体中标7台，占比约7%，而2018-2019年一共中标81台刻蚀机，其中中微半导体和北方华创分别中标12台和3台，占比显著提升至15%和4%。中微公司和北方华创的突破进展喜人，未来有望继续显著受益。
　　从全球的角度看，未来刻蚀设备行业将受益于下游需求与技术演进，行业呈现向好发展。对于国内市场，政策、资金、市场助力国内半导体设备迎来密集投资期，国内刻蚀设备空间持续增长，同时国内厂商刻蚀设备迎来突破，有望显著受益。