大家好!今天让小编来大家介绍下关于Ald光伏_从几个方面判定元器件国产化率的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.薄膜的解释 薄膜的解释是什么2.从几个方面判定元器件国产化率
3.光学薄膜的制备技术及发展前景
薄膜的解释 薄膜的解释是什么
薄膜的词语解释是:薄膜báomó。(1)一种薄而软的透明薄片,用塑料、胶粘剂、橡胶或其他材料制成。
薄膜的词语解释是:薄膜báomó。(1)一种薄而软的透明薄片,用塑料、胶粘剂、橡胶或其他材料制成。 拼音是:báo mó。 结构是:薄(上下结构)膜(左右结构)。 注音是:ㄅㄠ_ㄇㄛ_。
薄膜的具体解释是什么呢,我们通过以下几个方面为您介绍:
一、国语词典点此查看计划详细内容
附于物体外的薄层组织。如:「要吃这年糕,得先把外面的薄膜撕去。」词语翻译英语membrane,film,CL:德语Folie,Membran(S)_法语membrane
二、网络解释
薄膜薄膜是一种薄而软的透明薄片。用塑料、胶粘剂、橡胶或其他材料制成。薄膜科学上的解释为:由原子,分子或离子沉积在基片表面形成的2维材料。例:光学薄膜、复合薄膜、超导薄膜、聚酯薄膜、尼龙薄膜、塑料薄膜等等。薄膜被广泛用于电子电器,机械,印刷等行业。薄膜材料是指厚度介于单原子到几毫米间的薄金属或有机物层。电子半导体功能器件和光学镀膜是薄膜技术的主要应用。
关于薄膜的单词
filmfilmyevaporated filmComposed thin film
关于薄膜的成语
绵里薄材对薄公堂门单户薄厚往薄来薄寒中人焚香膜拜德薄能鲜稽颡膜拜顶礼膜拜
关于薄膜的词语
激薄停浇厚往薄来薄寒中人刁钻刻薄焚香膜拜躬自菲薄对薄公堂门单户薄皮里膜外菲食薄衣
关于薄膜的造句
1、该结构降低了器件的寄生电容,改善了敏感薄膜的负阻特性,适用于共振隧穿效应陀螺。
2、沿薄膜的长度方向看干涉膜尖劈。
3、本文采用在不同气氛中加热处理红外减反射膜的方法,研究了氟化物薄膜的水吸收峰和氧化物吸收峰对光学性能的影响。
4、但是厚度继续增加,薄膜晶体结构反而恶化,电阻率升高。
5、丹佛国际机场的特色就是航站的屋顶是用钢杆撑起的白色薄膜。
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从几个方面判定元器件国产化率
半导体龙头股一览有哪些
半导体是指具有可控导电性的材料,范围从绝缘体到导体。从科技和经济发展的角度来看,半导体影响着人们的日常工作和生活,但直到20世纪30年代,这种材料才得到学术界的认可。这次小编给大家整理了半导体龙头股一览有哪些,供大家阅读参考。
半导体龙头股一览
安路科技:主营业务为FPGA芯片和专用EDA软件的研发、设计和销售。根据Frost在FPGA专用EDA软件方面,公司的TangDynasty软件是国内少数全流程自主开发的FPGA专用软件。
概伦电子:公司的主营业务为向客户提供被全球领先集成电路设计和制造企业长期广泛验证和使用的EDA产品及解决方案,主要产品及服务包括制造类EDA工具、设计类EDA工具、半导体器件特性测试仪器和半导体工程服务等。公司的主要客户包括台积电、三星电子、SK海力士、美光科技、联电、中芯国际等全球领先的集成电路企业。
易天股份:公司目前主要产品为平板显示器件生产设备,可广泛应用于平板显示器件中显示模组的组装生产,并向半导体微组装设备等领域拓展。
气派科技:公司自成立以来,一直从事集成电路的封装、测试业务。经过多年的沉淀和积累,公司已发展成为华南地区规模最大的内资集成电路封装测试企业之一,是我国内资集成电路封装测试服务商中少数具备较强的质量管理体系、工艺创新能力的技术应用型企业之一。
希荻微:发行人是国内领先的半导体和集成电路设计企业之一,主营业务为包括电源管理芯片及信号链芯片在内的模拟集成电路的研发、设计和销售。公司主要产品涵盖DC/DC芯片、超级快充芯片、锂电池快充芯片、端口保护和信号切换芯片等,目前主要应用于手机、笔记本电脑、可穿戴设备等领域。公司目前采用Fabless经营模式,专注于产品的研发、设计和销售环节,将晶圆制造与封装测试环节交由代工厂进行委外生产。
睿创微纳:公司是一家专业从事非制冷红外热成像与MEMS传感技术开发的集成电路芯片企业,致力于专用集成电路、MEMS传感器及红外成像产品的设计与制造。公司产品主要包括非制冷红外热成像MEMS芯片、红外热成像探测器、红外热成像机芯(成像机芯和测温机芯)、红外热像仪、激光产品及光电系统。
半导体龙头股一览
拓荆科技(sh688072)
拓荆科技主要从事高端半导体专用设备的研发、生产、销售和技术服务。公司聚焦的半导体薄膜沉积设备与光刻机、刻蚀机共同构成芯片制造三大主设备。公司主要产品包括等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备、原子层沉积(ALD)设备和次常压化学气相沉积(SACVD)设备三个产品系列,已广泛应用于国内晶圆厂14nm及以上制程集成电路制造产线,并已展开10nm及以下制程产品验证测试。
华海清科(sh688120)
公司主要从事半导体专用设备的研发、生产、销售及技术服务,通过向下游集成电路制造商及科研院所等客户销售CMP、减薄等半导体设备,并提供关键耗材与维保、升级等技术服务和晶圆再生业务。报告期内,公司主营业务收入来源于半导体设备产品的销售,其他收入来源于关键耗材与维保、晶圆再生等技术服务。
北方华创(sz002371)
公司主要从事基础电子产品的研发、生产、销售和技术服务业务,主要产品为电子工艺装备和电子元器件。电子工艺装备方面,包括半导体装备、真空装备和新能源锂电装备三大业务领域产品,广泛应用于集成电路、半导体照明、功率器件、微机电系统、先进封装、光伏电池、平板显示、真空电子、新材料、锂离子电池等领域。电子元器件方面,公司依托六十多年的元器件技术积累,建立了完善的新产品、新工艺研发体系,产品技术等级不断提升,研发生产了电阻、电容、晶体器件、微波组件、模块电源、混合集成电路等高精密电子元器件系列产品,广泛应用于精密仪器仪表、自动控制等高、精、尖特种行业领域。
纳芯微(sh688052)
纳芯微是一家聚焦高性能、高可靠性模拟集成电路研发和销售的集成电路设计企业,产品在技术领域覆盖模拟及混合信号芯片,目前已能提供800余款可供销售的产品型号,广泛应用于信息通讯、工业控制、汽车电子和消费电子等领域。尤其是公司凭借过硬的车规级芯片开发能力和丰富的量产、品控经验,积极布局应用于汽车电子领域的芯片产品,已成功进入国内主流汽车供应链并实现批量装车。
芯源微(sh688037)
产品包括光刻工序涂胶显影设备(涂胶/显影机、喷胶机)和单片式湿法设备(清洗机、去胶机、湿法刻蚀机),产品可用于6英寸及以下单晶圆处理(如LED芯片制造环节)及8/12英寸单晶圆处理(如集成电路制造前道晶圆加工及后道先进封装环节)。
华峰测控(sh688200)
公司主营业务为半导体自动化测试系统的研发、生产和销售,产品主要用于模拟及混合信号类集成电路的测试。公司主要产品为半导体自动化测试系统及测试系统配件,用于测试半导体的电压、电流、时间、温度、电阻、电容、频率、脉宽、占空比等参数,判断芯片在不同工作条件下功能和性能的有效性。公司产品广泛应用于半导体产业链从设计到封测的主要环节,包括集成电路设计中的设计验证、晶圆制造中的晶圆检测和封装完成后的成品测试。
中国大陆的10家半导体优质企业
1、华为海思半导体有限公司:
目前是国内规模最大,技术最强的IC设计公司,15年进入全球前十IC设计榜单。全球半导体市调机构ICInsights报告称,华为海思今年一季度销售额接近27亿美元,在全球半导体厂商(包括集成电路和O-S-D)中排名从去年同期第十五名一跃升至第十名,首次跻身前十。目前海思已成为中国第一、全球前五IC设计公司,是第一个将5G无线芯片组商业化以促进5G行业发展的公司。海思旗下芯片共有五大系列,分别是用于智能设备的麒麟系列、用于数据中心的鲲鹏系列服务CPU、用于人工智能的场景AI芯片组_腾系列SOC、用于连接芯片(基站芯片天罡、终端芯片巴龙)以及其他专用芯片(视频监控、机顶盒芯片、智能电视、运动相机、物联网等芯片)。
2、紫光展锐:
由紫光旗下展迅和锐迪科合并而成,英特尔持有其20%股份。紫光展锐是紫光集团旗下芯片设计公司。产品涵盖2G/3G/4G/5G移动通信基带芯片、物联网芯片、射频芯片、无线连接芯片、安全芯片、电视芯片。紫光展锐的员工数量超过4500人,在全球拥有14个技术研发中心,8个客户支持中心。在中国通信技术行业起着引导作用。
3、中兴微电子技术有限公司:
中兴通讯全资控股,其前身是中兴通讯于1996年成立的IC设计部,规模已跻身全国IC设计行业前三。中兴微电子专注于通信网络、智能家庭和行业应用等通信芯片开发,自主研发并成功商用的芯片达到100多种,覆盖通信网络“承载、接入、终端”领域,服务全球160多个国家和地区,连续多年被评为“中国十大集成电路设计企业”。在全球设有多个研发机构,掌握了国际一流的IC设计与验证技术,拥有先进的EDA设计平台、COT设计服务、开发流程和规范。已申请的芯片专利超过4000件,其中PCT国际专利超过1800件,5G芯片专利超过200件。
4、华大半导体有限公司:
CEC旗下子公司,国内前十大IC设计公司之一。15年,华大半导体接受母公司中国电子无偿转让的上海贝岭26.45%股份,成了上海贝岭控股股东。
5、北京智芯微电子科技有限公司:国网信息产业集团旗下全资子公司,涉及芯片传感、通信控制、用电节能三大业务方向。
6、深圳市汇顶科技股份有限公司:国内最大的触控芯片供应商,汇顶科技在16年10月17日上市后股价连续20个涨停后到达178元,市值一路飙至800亿,超过全球第二大手机芯片厂商联发科。目前,指纹芯片是其主要收入来源。
7、杭州士兰微电子股份有限公司:
旗下拥有士兰明芯、美卡乐光电、士兰集成公司、成都士兰半导体等子公司。16年,士兰微集成电路营收同比增长20.92%,LED照明驱动电路为主要增长来源。
8、大唐半导体设计有限公司:
大唐电信旗下集成电路设计公司,前身为原邮电部电信科学技术研究院集成电路设计中心。
9、敦泰科技(深圳)有限公司:
台湾上市公司敦泰科技下属公司,敦泰科技是全球最早从事电容屏多指触控技术研发的公司之一,也是全球出货量最大的电容屏触控芯片提供商。
10、北京中星微电子有限公司:
05年11月,中星微成为中国第一家在纳斯达克上市的芯片设计企业。还涉足监控安防业务。
光学薄膜的制备技术及发展前景
目前, 我国半导体市场供需两层不匹配,国产化率亟需提升 。一方面,终端产品供需不匹配。 2018年中国集成电路市场规模1550亿美元,但国产集成电路规模仅238亿美元,国产化率仅约15%;另一方面,制造端的设备供需不匹配。国内半导体设备市场规模约145亿美元,但国产设备规模仅14亿美元不到,国产化率仅约10%。因此,从产业发展的角度,一方面,国内半导体制造领域仍有较大发展空间;另一方面,制造领域的设备仍有较大的国产提升空间。
我们推荐中信建投的研究报告《半导体设备国产进程加速》,解析半导体国产化现状,政策、资金、产业等推动因素,并讨论半导体设备市场格局与国产化进度。如果想收藏本文的报告(半导体设备),可以在智东西公众号回复关键词“nc404”获取。
一、提升国产化率刻不容缓
1、 我国半导体市场规模和占比不断提升
2010年起,全球半导体行业保持稳步增长,过去十年( 2009-2018年)全球半导体销售额CARG为7.55%,全球GDP CAGR为3.99%,而我国集成电路销售额CARG为25.03%,我国行业整体增速为全球半导体行业增速的3.3倍,而全球半导体行业整体增速是全球GDP增速的2倍左右;
与此同时,在PC、智能手机等领域强大的整机组装制造能力使我国成为全球最大的半导体消费市场,在全球占比达到了33%,比第二名的美洲高出11个百分点,我国半导体市场无论是绝对规模增速还是占比都不断提升。
▲我国半导体规模和占比不断提升
▲2018年全球半导体产业市场规模分布
2、 我国半导体市场供需不匹配
一方面,终端产品供需不匹配。2018年中国集成电路市场规模1550亿美元,但国产集成电路规模仅238亿美元,国产化率仅约15%;
另一方面,制造端的设备供需不匹配。2018年中国半导体设备市场规模达到131.1亿美元,但据中国电子专用设备工业协会统计, 2018 年国产半导体设备销售额预计为 109 亿元,自给率仅约为12%。考虑到以上数据包括集成电路、 LED、面板、光伏等设备,实际上国内集成电路设备的国内自给率仅有 5%左右,在全球市场仅占 1-2%份额。半导体设备进口依赖长期看将严重阻碍中国半导体行业的自主发展,国内需求与国内供给的缺口昭示着巨大的国产化空间。
▲2018年国产半导体集成电路自给率仅15%
▲2018年国产半导体设备自给率仅12%
3、 贸易战对我国半导体核心技术“卡脖子”
美国制裁中兴华为反映创新“短板”,华为事件影响深远,引发全球半导体供应链“地震”,暴露出核心技术被“卡脖子”的风险,催化国内半导体等核心科技领域发展,国产自主可控替代有望加速;
半导体行业产业链中上游为我国薄弱环节,其中上游半导体设备和中游制造对美依存度高,核心领域国产芯片占有率多数为0%;相比之下,中游封测和下游终端市场领域对美依存度小,受到影响相对较小。
▲半导体产业链受贸易战影响分化
4、 后贸易战时期,国内半导体设备厂商的一些变化
设备企业前瞻布局非美国地区零部件采购 。一般来说,半导体设备的零部件分为四大部分。在这四大类中,精密加工件、普遍加工件现在基本没有制约,通用外购件(包括接头、气缸、马达等)占比比较小,因此现阶段供应管理关注的重点是外购大模块, 包括设备专用模块和通用模块(机械手、泵等)。外购大模块数量上占比不高,可能只有10-20%,但价值占比60-80%;
所以我们讲零部件的国产化,主要是讲外购大模块的国产化。预防产业风险和成本控制需要通过对外购大模块进行供应链拓展、批量采购等方式实现。
▲外购大模块受产业影响风险较大
大部分品类现阶段国内基础差,没有成熟技术,没有产品。从进口比例来看,前十大子系统供应商中,美国市场和日本市场占比最高。设备企业正逐渐将采购链条从美国转移至日本、英国等地区。
▲前十大零部件采购需求占比及前十大子系统供应商占比
二、国产化的推动因素
1、 全球半导体行业景气度有望触底回暖
理论上看,全球半导体行业具有技术呈周期性发展、市场呈周期性波动的特点 。1998~2000年,随着手机的普及和互联网兴起,全球半导体产值不断上升,尤其在2000年增长38.3%;随着互联网泡沫的破裂, 2001年全球半导体市场下跌32%;随后Window XP的发布,全球开始新一轮PC换机潮,半导体市场2002~2004年处于高速增长阶段;2005年半导体市场出现了周期性回落, 2008年和2009年受金融危机的影响出现了负增长;
2010年,随着全球经济的好转,全球半导体产值增长34.4%。2011-2012年受欧债危机、美国量化宽松货币政策、日本地震及终端电子产品需求下滑影响,半导体销售增速分别下降为 0.4%和-2.7%;
2013年以来, PC、手机、液晶电视等消费类电子产品需求不断增加,全球半导体产业恢复增长,增速达 4.8%。2014年全球半导体销售市场继续保持增长态势,增速达 9.9%;2015-2016年,全球半导体销售疲软。
2017年,随着AI芯片、 5G芯片、汽车电子、物联网等下游的兴起,全球半导体行业重回景气周期。
2018年下半年,受到存储器价格下降、全球需求疲软和中美贸易战的影响,全球半导体发展动力不足。但展望2019年下半年,受益于消费领域、智能手机需求回暖,全球半导体市场发展趋稳并有望实现增长。
2、 上游半导体设备销售有望随之向好
数据上看, 2019年全球半导体设备销售同比负增长, 2020年将大幅反弹 。2018年,全球半导体设备销售额达645亿美元,同比增速高达14%,创下历史最高;受到多因素影响, 2019年半导体设备厂商短期承压, SEMI预计2019年全球半导体设备销售下降18.4%至529亿美元。
展望2020年,由于存储器投资复苏和在中国大陆新建及扩建工厂, SEMI预计半导体制造设备2020年的全球销售额为588亿美元,比2019年增长12%。其中,包括外资工厂在内的对中国大陆销售将达到145亿美元, 预计中国大陆成为半导体制造设备的最大市场。
3、 我国政策、资金、市场环境三面扶持
对标海外:政策支持、资金帮扶、下游产业支撑是推动行业进步不可或缺的几个方面 。 80年代工业PC时代,日本半导体以存储器(DRAM为主)为切入口,在日本政府和产业界联合推动下,吸收美国技术并整合日本工业高质量品控体系,实现IC产品超高可靠性,顺利实现赶超美国;
90年代消费电子大潮,韩国半导体在韩国政府和财团的共同推动下,积极开拓高性价比IC产品,带动亚洲电子产业链崛起,实现了长达20多年的持续崛起。而此时的台湾则通过创新的产业模式,从IDM转为垂直分工,依靠大量投资建成了世界领先的晶圆代工厂台积电和联电,在技术水平上达到世界顶尖;
▲政策支持、资金帮扶、下游产业支撑是推动行业进步不可或缺的几个方面
政策:产业政策频发,彰显扶持半导体产业决心 。“十二五”期间,政府开始大力支持IC产业发展,先后出台了《国家IC产业发展推进纲要》 和“国家重大科技专项”等政策。其中以2014年发布的纲要最为详细,被视为国家为IC产业度身定制的一份纲要,明确显示了政策扶持半导体产业的决心。
2014年9月,国家IC产业基金正式成立。以直接入股方式,对半导体企业给予财政支持或协助购并国际大厂。
目前我国半导体产业的自给率才只有不到15%, 《中国制造2025》 的目标是2020年自给率达40%,2050年达到50% 。
▲根据规划, 2015-2020年, IC产业产值CAGR达20%以上
资金:截至2018年5月,一期大基金已累计投资70个项目,承诺出资1200亿,实际出资1387亿 。已实施项目覆盖设计、制造、封装测试、设备、材料、生态建设各环节;一期大基金主要投向芯片制造环节,占全部承诺投资额的67%,目前已经支持了中芯国际、上海华虹、长江存储等;在设计领域,大基金主要在CPU、 FPGA等高端芯片领域展开投资,占承诺投资额的17%;在封装测试产业方面,大基金则重点支持长电科技、华天科技、通富微电等项目,占承诺投资额的10%;
相比之下,大基金在装备和材料环节的投资规模和力度要小很多,但仍然在推进光刻、刻蚀、离子注入等核心装备抓住产能扩张时间窗口,扩大应用领域。
▲国家大基金资金主要投向集成电路制造环节
资金:大基金二期募资规模2000亿左右,加强设备领域投资 。
▲二期大基金将加强设备领域投资
资金:大基金撬动地方基金,集成电路产业正迎来密集投资期 。IC产业属于资本开支较重的产业,“大投入,大收益;中投入,没收益,小投入,大亏损” ; 全球看,每年半导体资本开支接近600亿美元,而英特尔、台积电、三星等巨头每年的资本开支均在100 亿美元左右,只凭大基金的支持仍然投入有限; 根据我们的统计,除了规模近1400亿的大基金之外,各集成电路产业聚集的省市亦纷纷成立地方集成电路基金,截至到2019年4月,全国有15个以上的省市成立了规模不等的地方集成电路产业投资基金,总计规模达到了5000亿元左右。通过大基金、地方基金、社会资金以及相关的银行贷款等债券融资,未来10年中国半导体产业新增投资规模有望达到10000亿元水平。
▲中国各省市开始密集投资布局半导体产业
市场:大陆建厂潮为半导体设备行业提供了巨大的市场空间 。根据SEMI发布的全球晶圆厂预测报告预估, 2017 -2020年的四年间,全球预计新建 62 条晶圆加工线,其中中国大陆将新建26座晶圆厂,成为全球新建晶圆厂最积极的地区,整体投资金额预计占全球新建晶圆厂的 42%,为全球之最。
市场:大陆半导体资本开支持续增长,拉动半导体设备发展 。当前大陆成为全球新建晶圆厂最积极的地区,以长江存储/合肥长鑫为代表的的存储器项目和以中芯国际/华力为代表的代工厂正处于加速扩产的阶段,预计带来大量的设备投资需求。
三、半导体设备市场竞争格局与国产化进度
1、IC制造流程复杂,大多数设备被国外厂商垄断
晶圆制造(前道,Front-End) :
▲晶圆制造环节具体设备及主要厂商封装(后道,Back-End )测试 :
▲封装测试环节具体设备及主要厂商
全球集成电路装备市场总体高度垄断 。特点:技术更新周期短带来的极强技术壁垒,市场垄断程度高带来的极大市场壁垒,以及客户间竞争合作带来的极高认可壁垒。因此,集成电路装备市场高度垄断,细分市场一家独大;从分布看,全球前十大集成电路装备公司基本上被美国、日本、欧洲企业占据; 从比例看,全球前十大拿走行业80%的份额;应用材料(美国)、 ASML(荷兰)、 TEL东京电子、泛林(美国)、科磊(美国)位列前五,前五名拿走68%的份额;前30拿走92%的份额,前20拿走87%的份额。
▲全球IC装备市场高度垄断
全球IC制造细分设备市场也高度垄断 。从细分设备来看,每个具体设备基本上大部分份额被前三大企业占据,基本上都是80-90%的份额; 前三大厂商中,也基本都是一家独大,第一占据了40-50%的份额。
▲细分设备市场也高度垄断
我国集成电路装备市场高端占比偏小,且大部分为国外厂商 。2018年中国半导体设备市场规模达到131.1亿美元,但据中国电子专用设备工业协会统计, 2018 年国产半导体设备销售额预计为109亿元;预计2020年中国半导体设备总市场规模将超1000亿。
▲国内厂商规模普遍较小,且大部分在光伏、 LED领域占比较高
边际变化:在诸多工艺环节中,开始出现了一些国产厂商 。分地区看,形成三个产业集群:北京:北方华创、中电科集团、天津华海清科(CMP);上海:上海微电子、上海中微半导体、上海盛美、上海睿励科学仪器;沈阳:沈阳拓荆、沈阳芯源;
▲主流65-28nm客户不定量的采购的12类设备清单
▲国内已有9项应用于14nm的装备开始进入生产线步入验证
75-80%的资本开支使用在设备投资里,设备投资中的70-80%在晶圆制造环节设备里 。光刻设备、刻蚀设备、薄膜设备( ALD/CVD 53%、 PVD 47%)占比最高,分别20-25%、 25%、 20-25%;扩散设备、抛光设备、离子注入设备各占设备投资的5%,量测设备占设备投资的5~10%。
▲晶圆生产线各类设备投资占比
2、 光刻设备:光刻机是生产线上最贵的机台, ASML全球领先
光刻工艺是最复杂的工艺,光刻机是最贵的机台 。主流微电子制造过程中, 光刻是最复杂、昂贵和关键的工艺,占总成本的1/3;目前的28nm工艺则需要20道以上光刻步骤,耗费时间约占整个硅片工艺的40~60%。光刻工艺决定着整个IC工艺的特征尺寸,代表着工艺技术发展水平;
具体流程: 首先要在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶,随后让强光通过一块刻有电路图案的镂空掩模板照射在硅片上。被照射到的部分(如源区和漏区)光刻胶会发生变质,而构筑栅区的地方不会被照射到,所以光刻胶会仍旧粘连在上面。接下来就是用腐蚀性液体清洗硅片,变质的光刻胶被除去,露出下面的硅片,而栅区在光刻胶的保护下不会受到影响。
光刻机是生产线上最贵的机台,千万-亿美元/台。主要是贵在成像系统(由15~20个直径为200~300mm的透镜组成)和定位系统(定位精度小于10nm)。一般来说一条产线需要几台光刻机,其折旧速度非常快,大约3~9万人民币/天,所以也称之为印钞机。
ASML占据70-80%市场份额,且领先地位无人撼动 。荷兰ASML占据超过70%的高端光刻机市场,且最新的产品EUV光刻机售价高达1亿美元,依旧供不应求。紧随其后的是Nikon和Canon。 光刻机研发成本巨大, Intel、台积电、三星都主动出资入股ASML支持研发,并有技术人员驻厂;格罗方德、联电及中芯国际等的光刻机主要也是来自ASML;
国内光刻机厂商有上海微电子、中电科集团四十五研究所、合肥芯硕半导体等。在这几家公司中,处于技术领先的是上海微电子,其已量产的光刻机中性能最好的是90nm光刻机。由于技术难度巨大,短期内还是处于相对劣势的地位。
▲1970年起,光刻机价格每4.4年翻一倍
3、 刻蚀设备:机台国产化率已达15%
国产刻蚀机的机台市场份额已约15% 。工艺流程: 所谓刻蚀,狭义理解就是光刻腐蚀,先通过光刻将光刻胶进行曝光处理,然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。刻蚀可分为干法刻蚀和湿法刻蚀。显而易见,它们的区别就在于湿法使用溶剂或溶液来进行刻蚀。
刻蚀设备分类: 在8寸晶圆时代,介质(40%)、多晶硅(50%)及金属刻蚀(10%)是刻蚀设备三大块;进入12寸后,随着铜互连的发展,介质刻蚀份额逐渐加大,目前已近50%;
中微半导体的16nm刻蚀机已实现商业化量产并在客户的产线上运行, 7-10nm刻蚀机设备以达到世界先进水平。截至2018年末,中微半导体累计已有1100多个反应台服务于国内外40余条先进芯片生产线。目前中微产品已经进入第三代10nm、 7nm工艺(台积电), 5纳米等离子体刻蚀机已经台积电验证;除中微外,北方华创在硅刻蚀机方面也有突破。
4、 成膜设备:机台国产化率约10-15%
成膜设备分两大类, 机台市场份额约10-15% 。工艺流程: 在集成电路制备中,很多薄膜材料由淀积工艺形成。主要包括化学气相 (CVD)淀积和物理气相淀积 (PVD)两大类工艺; 一条投资70亿美元的芯片制造生产线,需用约5亿美金采购100多台PECVD设备; 从全球范围看, AMAT在CVD设备和PVD设备领域都保持领先;北方华创、中微公司等企业等小有突破:其中北方微电子的PVD可用于28nm的hard mask工艺,并且可以量产;中微两条线推进CVD,一方面中微应用于LED领域的MOCVD市占率已经全球领先 ,另一方面投资沈阳拓荆,完善产品线布局。
▲AMAT在CVD设备和PVD设备领域都保持领先
▲总体看, PVD是国产化进展较快的一类设备
5、 检测设备
半导体中的检测可分为前道量测和后道测试两大类 。其中前道检测更多偏向于外观性/物理性检测,主要使用光学检测设备、各类inspection设备;后道测试更多偏向于功能性/电性测试,主要使用ATE设备及探针台和分选机;从价值量占比看,前道量测设备也可称为工艺控制检测设备,是晶圆制造设备的一部分,占晶圆制造设备投资占比约10%;后道测试设备独立于晶圆制造设备,占全部半导体设备比例约8%。
▲可以简单把加工过程划分为前道晶圆制造与后道封装测试
▲量测设备和测试设备属于两个不同环节
前道晶圆量测(Wafer Metrology)主要在wafer制造环节。在芯片制造过程中,为了保证晶圆按照预定的设计要求被加工,必须进行大量的检测和量测,包括芯片线宽度的测量、各层厚度的测量、各层表面形貌测量,以及各个层的一些电子性能的测量;用到的设备:缺陷检测设备、晶圆形状测量设备、 掩膜板检测设备、 CD-SEM(微距量测扫描式电子显微镜)、显微镜等。
后道测试主要在封测环节,分为中测和终测 。后道中测(CP, circuit probe),主要在芯片封装前: 主要是测试整个晶圆片(wafer)上每个芯粒(die)的逻辑。简单来说, CP是把坏的Die挑出来并标记出来,后续只封装好的die。这样做可以减少封装和测试的成本,也可以更直接的知道Wafer的良率。用到的设备:测试机(IC Tester / ATE)、探针卡(Probe Card)、探针台(Prober)以及测试机与探针卡之间的接口等。
后道终测(FT, final test),主要在芯片封装后:测试每颗封装好的芯片(chip)的逻辑。简单来说, FT是把坏的封装好的chip挑出来,可以直接检验出封装环节的良率;用到的设备:测试机(IC Tester)、分拣机/分类机(Handler)等。
测试设备三大设备之ATE竞争格局:测试设备包括三大类:测试机、探针台、分选机,其中测试机市场空间占比过半;全球集成电路测试设备市场主要由美国泰瑞达和日本爱德万占据,两者总体合计市占率超过50%。细分来看,在测试机市场中, SOC测试机、存储器测试机的市场占比合计近90%,而爱德万+泰瑞达的市场份额超过80%;目前国内已经装配的测试系统主要偏重在低档数字测试系统、模拟及数模混合测试系统等,领先厂商包括长川科技、华峰测控、上海中艺等。本土厂商在中高档测试能力部分目前仍十分薄弱,尚无法与国外业者相抗衡(包括爱德万Advantest、泰瑞达Teradyne、 Verigy、居诺JUNO半导体等)。但目前国产中、高档测试系统已经研制成功,正进入小批量生产阶段。上市公司中,国产厂商长川科技正全面布局数模混合、模拟、数字信号测试机+探针台;精测电子已布局memory ATE和面板驱动IC ATE,期待后续产品出货。
测试设备三大设备之探针台竞争格局:探针测试台(Prober)是前后道工序之间用于对半导体器件芯片的电参数特性进行测试的关键设备,它可以将电参数特性不符合要求的芯片用打点器(INKER)做一明显标记, 便于在后道工序中及时将其剔除, 这样就有效地提高了半导体器件生产的成品率,大大降低器件的制造成本。在具体测试的时候,晶圆被固定在真空吸力的卡盘上,并与很薄的探针电测器对准,同时探针与芯片的每一个焊盘相接触。 电测器在电源的驱动下测试电路并记录下结果。 测试的数量、顺序和类型由计算机程序控制。
一般来说,探针台的单价在百万级别,远高于分选机。根据统计,探针台的市场份额约占总测试机+探针台+分选机的市场空间的15-20%左右。以东京电子(TEL)为代表的厂商雄霸全球探针测试设备市场,而国内厂商中,长川科技已有探针台产品布局。
智东西认为,国内集成电路设备的国内自给率仅有 5%左右,在全球市场仅占 1-2%份额,而且,产业链中上游核心领域芯片多数占有率基本为0%。半导体设备进口依赖长期看将严重阻碍中国半导体行业的自主发展,国内需求与国内供给的缺口昭示着巨大的国产化空间。集成电路领域对外依赖十分严重,现在,集成电路已经成为我国进口金额最大的产品种类,进出口的贸易逆差逐年扩大,逆差增速还在持续提升。但是,在资金、政策、市场环境三方面利好下,市场格局正在发生深刻的变化,希望在未来的5-10年内,半导体行业被“卡脖子”的局面不复存在。
光学薄膜技术是一门交叉性很强的学科,它涉及到光电技术、真空技术、材料科学、精密机械制造、计算机技术、自动控制技术等领域。光学薄膜是一类重要的光学元件,它广泛地应用于现代光学光电子学、光学工程以及其他相关的科 学技术领域。它不仅能改善系统性能(如减反、滤波),而且是满足设计目标的必要手段。光学薄膜可分光透射,分光反射,分光吸收以及改变光的偏振状态或相位,用作各种反射膜,增透膜和干涉滤光片,它们赋予光学元件各种使用性能,对光学仪器的质量起着重要或决定性的作用。
科学家曾经预言21世纪是光子世纪。21世纪初光电子技术迅速发展,光学薄膜器件的应用向着性能要求和技术难度更高、应用范围和知识领域更广、器件种类和需求数量更多的方向迅猛发展。光学薄膜技术的发展对促进和推动科学技术现代化和仪器微型化起着十分重要的作用,光学薄膜在各个新兴科学技术中都得到了广泛的应用。
一、光学薄膜的制造技术
光学薄膜可以采用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和化学液相沉积(CLD)三种技术来制备。
1、物理气相沉积(PVD)
PVD需要使用真空镀膜机,制造成本高,但膜层厚度可以精确控制,膜层强度好,目前已被广泛采用。在PVD法中,根据膜料气化方式的不同,又分为热蒸发、溅射、离子镀及离子辅助镀技术。其中,光学薄膜主要采用热蒸发及离子辅助镀技术制造,溅射及离子镀技术用于光学薄膜制造的工艺是近几年才开始的。
1.1热蒸发
光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造,此方法简单、经济、操作方便。尽管光学薄膜制备技术得到长足发展,但是真空热蒸发依然是最主要的沉积手段,当然热蒸发技术本身也随着科学技术的发展与时俱进。 在真空室中,加热蒸发容器中待形成膜的原材料,使其原子或分子从表面气化逸出,形成蒸汽流,入射到固体(称为衬底或基片)表面,凝结形成固态薄膜的方法。
热蒸发的三种基本过程:由凝聚相转变为气相的相变过程;气化原子或分子在蒸发源与基片之间的运输,即这些粒子在环境气氛中的飞行过程;蒸发原子或分子在基片表面的沉积过程。
1.2溅射
溅射指用高速正离子轰击膜料表面,通过动量传递,使其分子或原子获得足
够的动能而从靶表面逸出(溅射),在被镀件表面凝聚成膜。
与蒸发镀膜相比,其优点是:膜层在基片上的附着力强,膜层纯度高,可同时溅射不同成分的合金膜或化合物;缺点是:需制备专用膜料靶,靶利用率低。
溅射的方式有三种:二级溅射、三级/四级溅射、射频溅射。
1.3离子镀
离子镀兼有热蒸发的高成膜速率和溅射高能离子轰击获得致密膜层的双优效果,离子镀膜层附着力强、致密。离子镀常见类型:蒸发源和离化方式。
特点:
a、膜附着力强。这是由注入和溅射所致。
b、绕镀性好。原理上,电力线所到之处皆可镀上膜层,有利于面形复杂零件膜层的镀制。
c、膜层致密。溅射破坏了膜层柱状结构的形成。
d、成膜速率高。与热蒸发的成膜速率相当。
e、可在任何材料的工作上镀膜。绝缘体可施加高频电场。
1.4粒子辅助镀
在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器—离子源,产生离子束,在热蒸发进行的同时,用离子束轰击正在生长的膜层,形成致密均匀结构(聚集密度接近于1),使膜层的稳定性提高,达到改善膜层光学和机械性能。
离子辅助镀技术与离子镀技术相比,薄膜的光学性能更佳,膜层的吸收减少,波长漂移极小,牢固度好,该技术适合室温基底和二氧化锆、二氧化钛等高熔点氧化物薄膜的镀制,也适合变密度薄膜、优质分光镜和高性能滤光片的镀制。
2、化学气相沉积(CVD)
化学气相沉积就是利用气态先驱反应物,通过原子、分子间化学反应的途径来生成固态薄膜的技术。
CVD一般需要较高的沉积温度,而且在薄膜制备前需要特定的先驱反应物,在薄膜制备过程中也会产生可燃、有毒等一些副产物。但CVD技术制备薄膜的沉积速率一般较高。
3、化学液相沉积(CLD)
CLD工艺简单,制造成本低,但膜层厚度不能精确控制,膜层强度差,较难获得多层膜,还存在废水废气造成的污染问题,已很少使用。
二、光学薄膜的种类
用光学功能薄膜制成的种类繁多的光学薄膜器件,已成为光学系统、光学仪器中不可缺少的重要部件。其应用已从传统的光学仪器发展到天文物理、航天、激光、电工、通信、材料、建筑、生物医学、红外物理、农业等诸多技术领域。
分为 : 基本光学薄膜、控光薄膜、光学薄膜材料
1、基本光学薄膜
基本光学薄膜是指能够实现分光透射、分光反射、分光吸收和改变光的偏振状态或相位,可用于各种反射膜、增透膜和干涉滤波片的薄膜,它赋予光学元件各种使用性能,对保证光学仪器的质量起到决定性的作。
1.1减反膜(增透膜)
减反膜是用来减少光学元件表面反射损失的一种功能薄膜。它可以有单层和多层膜系构成。单层膜能使某一波长的反射率为零,多层膜在某一波段具有实际为零的反射率。在应用中,由于条件和应用对象不同,其所用的减反膜的类型与诸多因素有关,例如基片材料、波长领域、所需特征及成本等。
a、单层减反膜
为减少光的反射消耗,增大光线的透射率,常在玻璃的表面上沉积一层减反膜。其原理是光的干涉现象。只要膜的折射率小于玻璃基片的折射率,就能都实现光的减反射作用。
b、多层减反膜
多层减反膜主要是为了改进单层减反膜的不足,进一步提高减反膜的效果,因而采用增加膜层层数的措施。
1.2反射膜
反射膜的作用与减反膜相反,它是要求把大部分或几乎是全部入射光反射回去。如光学仪器、激光器、波导管、 汽车 、灯具的反射镜,都需要沉积镀制反射薄膜。反射膜有金属膜和介质膜两种
a、金属反射膜
金属反射膜具有很高的反射率和一定的吸收能力。金属高反射膜仅用于对膜的吸收损耗没有特殊要求的场合。
b、介质反射膜
金属高反射膜的吸收损失较大,在某些应用中,如多光束干涉仪、高质量激光器的反射膜,就要求沉积低吸收、高反射的全介质高反射膜。
2、控光薄膜
控光薄膜分为阳光控制膜、低辐射率膜、光学性能可变换膜三种 。
2.1、阳光控制膜
在玻璃上镀上一层光学薄膜,使玻璃对太阳光中的可见光部分有较高的透射率,而对太阳光中的红外部分有较高的反射率,并对太阳光中的紫外线部分有很高的吸收率。将它制成阳光镀膜幕墙玻璃,就能保证白天建筑物内有足够的亮度等等
2.2、低辐射率膜
在玻璃的表面镀制一层低辐射系数的薄膜,称为低辐射率膜,俗称隔热膜,它对红外线有较高的反射率。
2.3、光学性能可变换膜
光学性能可变换膜是指物质在外界环境影响下产生一种对光反应的改变,在一定外界条件(热、光、电)下,使它改变颜色并能复原,这种变色膜是一类有广阔应用前景的光学功能材料。
3、光学薄膜材料
3.1、金属和合金
金属和合金是较为广泛的薄膜,具有反射率高、截止带宽、中性好、偏振效应小以及吸收可以改变等特点,在一些特殊用途的膜系中,它们有特别重要的作用。
3.2、化合物(电介质)
化合物是有重要用途并广泛应用的光学薄膜,主要有:卤化物、氧化物、硫化物和硒化物。
3.3、半导体
半导体材料在近红外和远红外区透明,是一类重要的光学薄膜材料。在光学薄膜中使用最普遍的半导体材料是硅和锗。
三、光学薄膜研究的趋势
综合国内外光学及光学薄膜的研究现状,光学薄膜的研究呈现以下几个发展趋势:
1、继续重视对传统光学仪器中光学薄膜应用的研究和开发,提高薄膜的光学质量,研究大面积镀膜技术及其应用;
2、开发与新型精密光学仪器及光电子器件要求相适应的光学薄膜及其材料的制备方法,以满足现代光学、空间技术、 军事技术和全光网络技术日益迫切的需要;
3、开发极端光谱条件下的光学薄膜,如超窄带密集型波分复用滤波片,软X射线膜,高功率激光膜等的制备技术;
4、开发与环境保护息息相关的“绿色光学薄膜”,实现光能与人类 健康 需要的相互协调;
5、研究光学薄膜的材料物理、成膜过程的原位观察,实现镀膜过程的自动控制和超快速低温镀膜。
时至今日,光学薄膜已获得很大的发展,光学薄膜的生产已逐步走向系列化、 程序化和专业化,但是,在光学薄膜的研究中还有不少问题有待进一步解决, 光学薄膜现有的水平还需要进一步提高。科学家曾预言21世纪是光子世纪,而光学薄膜作为传输光子并实现其各种功能的重要载体,必然会在光学、光电子学及光子学获得突破性发展的同时,得到进一步的繁荣和发展。
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