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本文援引于报告《2021年中国刻蚀机行业研究报告》，首发于头豹科技创新网（www.leadleo.com）。

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北方华创ICP刻蚀机累计交付1000腔! 刻蚀机国产化率迅速提升，长江存储2020年达30%

半导体光刻与刻蚀论坛2020将于2020年12月30-31日召开。刻蚀设备与材料的国产化将是重要议题之一,北方华创ICP刻蚀机累计交付1000腔！

北方华创(Naura)官方宣布，ICP等离子刻蚀机第1000腔交付仪式近日在北京亦庄基地举行，NAURA刻蚀机研发团队见证了这一历史性时刻。北方华创表示，这不仅是公司发展征程中的重要里程碑，更是国产刻蚀机在历经了20年自主创新后得到客户广泛认可的重要标志，未来会持续在等离子刻蚀ICP技术领域寻求更多突破。其中，12英寸ICP刻蚀机在实现客户端28nm国产化替代，并在14/7nm SADP/SAQP、先进存储器、3D TSV等工艺应用中发挥着重要作用。

在中国大陆刻蚀设备市场不断扩大的同时，另外一个数字也在悄悄地提升——那就是刻蚀机的国产化率。以长江存储设备招中标情况，截至2020年12月16日，长江存储共累计招标348台刻蚀设备，其中美国厂商Lam Research占据超过一半的采购量，达187台。而国内厂商中微半导体、北方华创、屹唐半导体分别中标50台、18台、13台，国产化率高达23.85%。

光刻、刻蚀和薄膜沉积是芯片前道制造三大核心工艺技术，刻蚀分为湿法和干法刻蚀，干法刻蚀是目前主流的刻蚀技术，其中以等离子体干法刻蚀为主导，干法刻蚀占刻蚀市场份额90%

晶圆制造设备从类别上讲可分为刻蚀、光刻、薄膜沉积、检测、涂胶显影等，其合计投资总额通常约占晶圆厂投资总额75%，其中刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备是集成电路前道生产工艺中最重要的三类设备。

刻蚀技术分为湿法刻蚀和干法刻蚀，湿法刻蚀各向异性较差，侧壁容易产生横向刻蚀造成刻蚀偏差，通常用于工艺尺寸较大的应用，或用于干法刻蚀后清洗残留物。目前主流刻蚀技术，以等离子体干法刻蚀为主导。

随着集成电路芯片制造工艺进步，线宽不断缩小、芯片结构3D化。普遍使用的浸没式光刻机受到波长限制，14纳米及以下逻辑器件微观结构加工将通过等离子体刻蚀和薄膜沉积工艺多重模板效应来实现，使加工步骤增多。刻蚀机有望成为关键且投资占比最高设备。

刻蚀工艺目的是把图形从光刻胶转移到待刻蚀的薄膜上, 在干刻工艺中，根据等离子体产生和控制技术的不同，又分为电容耦合等离子体CCP刻蚀机和电感耦合等离子体ICP刻蚀机

电容耦合等离子体CCP刻蚀机和电感耦合等离子体ICP刻蚀机，两种刻蚀机由于等离子体产生的方式不同，刻蚀机的结构、性能特点也存在比较大的差异。两者之间各有所长，互相之间并非替代性关系，而是互补关系。

电容型刻蚀机即CCP利用电容耦合产生等离子体，这种等离子密度较低，但能量较高，适合刻蚀氧化物、氮氧化物等较硬介质材料和掩膜等。在集成电路结构中有底层器件和上层线路，底层器件只有一层，而上层线路则有几十层，电容耦合型刻蚀机属于上层线路刻蚀工作。

电感耦合性刻蚀机即ICP利用电感耦合产生等离子体。这种等离子密度高，能量较低，但调控起来更灵活，可独立控制离子密度和能量，适合刻蚀单晶硅、多晶硅、金属等硬度不高或比较薄的材料。电感耦合性刻蚀机属于下层器件刻蚀工作。

当前市场普遍使用沉浸式光刻机受波长限制，关键尺寸无法满足要求，须采用多重模板工艺，利用刻蚀工艺实现更小尺寸，使得刻蚀技术及相关设备更加重要

全球半导体设备行业复苏，受益于下游晶圆巨大需求、服务器云计算和5G基础建设的发展，带动相关芯片的需求，刻蚀机市场规模增速稳定提升

全球半导体市场复苏，下游厂商业绩超预期，为国产化提供了良好的外部环境。从半导体产业发展来看，过往10年里全球半导体销售额稳定增长，从2015年3,351.7亿美元增长至2020年的4404亿美元，CAGR约为3.3%。

2020年，尽管受到新冠疫情带来巨大冲击，但受益于下游晶圆巨大需求、服务器云计算和5G基础建设的发展，带动相关芯片需求，半导体行业复苏得以支撑。

2013年，全球刻蚀设备市场规模仅40亿美元，2019年市场规模达115亿美元。

随着存储制造对刻蚀设备的需求激增，2025年预计全球刻蚀市场规模为155亿美元，CAGR达12%。存储器是半导体销售额中占比最大一类芯片产品，占半导体市场份额35%。DRAM和NAND存储器占据90%存储器份额，采用存储单元堆叠式布局，需要更多通孔和导线等的刻蚀。

全球刻蚀设备市场呈现垄断格局，泛林半导体、东京电子和应用材料公司占据主要市场份额。中微公司和北方华创作为后起之秀，部分技术水平和应用领域已达国际同类产品标准

全球刻蚀设备市场呈现垄断格局，泛林半导体、东京电子和应用材料公司占据主要市场份额。中微公司高端刻蚀设备虽然在销售规模上离全球半导体设备巨头尚有一定差距，但其部分技术水平和应用领域已达到国际同类产品的标准，并已应用于全球最先进的7nm和5nm生产线。

刻蚀机除了按照电容和电感耦合等离子体进行大分类外，还可按被刻蚀材料的不同进行细分。其中硅刻蚀(占47%)，介质刻蚀(占48%)、金属刻蚀(3%)以及其他占2%。介质刻蚀领域，东京电子和泛林半导体两家独大占52%和40%。2019年中国在刻蚀领域国产化率达18%，中微公司和北方华创处于主导地位。

半导体行业支撑数十万亿经济产值，在半导体设备领域技术不断突破下，全球半导体设备市场规模持续增长，晶圆制造厂进入新一轮投资周期，半导体设备行业高度景气

半导体设备是半导体制造的基石，对行业发展有先导性，刻蚀机设备属于半导体产业链上游核心设备之一。根据半导体行业内的制造理论，半导体产品制造需超前电子系统开发新一代工艺，而半导体设备要超前半导体产品制造开发新一代产品。因此半导体设备行业是芯片制造基石，擎起整个现代电子信息产业，是半导体行基础和核心。目前，晶圆制造主流工艺制程为7nm，则对应半导体制造设备行业目前至少已在研发5nm甚至3nm节点工艺，需要超前一代至两代。

半导体制造产业链中，半导体设备价值普遍占比较高，一条制造先进半导体产品的生产线投资中制造设备价值约占总投资规模75%以上，因此半导体产业的高速发展衍生出巨大的设备需求市场。半导体设备位于产业链的上游端，其市场规模随着下游半导体的技术发展和市场需求而波动。2015至2020年，在智能手机和消费电子快速发展的推动下，半导体设备进入持续上升行业周期，全球半导体设备市场规模从356.3亿美元增长至711.9亿美元，GACR达14.8%。

随着全球半导体设备行业复苏，受益于下游晶圆巨大需求、服务器云计算和5G基础建设发展，带动相关芯片需求，推动了整个半导体行业进入行业景气期。

需求端: (1)2020 年全球共销售13.4亿部智能手机，同比下降2.28%，5G手机销量3.26亿部，渗透率24%。智能手机销量虽然下降，5G手机硅含量相比4G增加35%，若按此计算，智能手机对半导体需求为正向拉动。(2)受新冠疫情影响下，服务器云计算等需求同比增长15%。(3)全球汽车销量同比下降15%，电动车销量324万量，同比增长50%，与智能手机情况相近，芯片端需求大幅提升。

供给端：2019年，全球半导体行业资本支出为946亿美元，同比下降11.7%。2019年全球晶圆厂并无积极扩产，导致产能出现下滑。

从技术覆盖面与设备工艺角度，中国厂商在刻蚀领域技术水平与国际半导体巨头存在一定差距。中微公司与北方华创作为中国刻蚀领域技术领先企业，引领国产替代进程加速

技术覆盖面角度——国际巨头如泛林半导体、应用材料和东京电子等较为全面，可同时生产硅、金属、介质刻蚀设备；中微半导体仅次于上述国际半导体巨头，以介质刻蚀设备起家，硅刻蚀设备逐步量产，在金属刻蚀领域还未形成技术突破；北方华创仅能生产硅、金属刻蚀设备，介质刻蚀仍在客户验证阶段。

设备工艺角度——泛林半导体、应用材料、东京电子和中微公司技术水平一致，均已能够生产 7nm设备，目前应用于28-14nm,7nm产品还在研发验证阶段。综合对比，中国厂商与国际半导体公司技术上还存在一定差异。北方华创与中微公司分别在硅刻蚀领域和介质刻蚀领域，在中国技术方面一直处于领先地位，但相比于海外厂商，仍有一定差距。

深度见解：在全球半导体设备需求持续上升和中国政策支持助力驱动下，加速中国刻蚀设备国产替代进程。从长远来看，伴随新应用推动市场需求的持续旺盛，半导体行业景气度将保持螺旋式上升

纵观半导体行业的发展历史，虽然呈现明显周期性波动，但整体趋势并未发生变化，而每一次技术革是驱动行业持续增长的主要力。以物联网为代表的新需求所带动的如云计算、人工智能大数据等新应用的兴起，逐渐成为半导体行业新一代技术变革力量。从长远来看，伴随新应用推动市场需求的持续旺盛，半导体行业景气度将保持螺旋式上升。

全球半导体产能向中国转移，2017至2020年，全球新建62条晶圆生产线，其中中国新建26座晶圆厂，为全球之最，推动中国设备行业大力发展。2020年，中国成为最大半导体设备市场，2015至2020年中国半导体设备市场从49亿美元增长至187.2亿美元，CAGR达30.7%，远高于全球增长速度平均水平。

半导体设备行业投资周期长，研发投入大是典型的资本密集行业，为保持技术优势，需要长期、持续不断的研发投入。自“02专项”起，中国半导体产业相关政策的陆续发布与实施，增强产业创新能力和国际竞争力，努力实现核心技术及产品国产化，促进中国半导体产业链自主可控化。在良好的政策环境下，国家产业投资基金及民间资本也以市场化的投资方式进入半导体产业，中国半导体设备行业将迎来前所未有的发展契机，有助于中国半导体设备行业技术水平提高。

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朋友圈引流文案

中国企业与国际半导体巨头在刻蚀领域的差距。

中国自研刻蚀机能否打破国际半导体巨头垄断局面？