半导体封测展|深度解析半导体设备行业与展望
半导体设备是集成电路产业的基石，为万亿数字经济产业保驾护航。半导体封测展小编觉得，集成电路产业在近年来全社会的数字智能化变革下迅速发展，随着摩尔定律趋近极限，尖端的半导体设备至关重要且市场广阔。
随着集成电路芯片的特征尺寸不断缩小，芯片的集成规模越来越大，对应的集成电路芯片制程设备的技术壁垒越高、制造难度越大、研发投入也越来越高。从产业结构上来看，半导体设备位于行业上游，与各种半导体材料共同形成半导体的支撑。而中游制造产业包括设计、制造与封测，对应下游通讯、消费电子、工业电子、汽车电子等多种应用。
半导体设备分为前道制造设备以及后道封测设备。其中，前道设备主要包括光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、离子注入设备、清洗设备、机械抛光设备以及扩散设备。而后道测试设备主要包括分选机、测试机、划片机、贴片机等。从市场规模来看，前道晶圆制造设备的市场规模占整个设备市场规模的80%以上。
1．半导体封测展解读光刻机
图形刻画，光刻机必不可少。光刻是将设计好的电路图从掩膜版转印到晶圆表面的 光刻胶上，通过曝光、显影将目标图形印刻到特定材料上的技术，可以简单理解为 画图过程，是晶圆制造中最重要的技术。光刻工艺包括三个核心流程：涂胶、对准和曝光以及光刻胶显影，整个过程涉及光刻机，涂胶显影机、量测设备以及清洗设备等多种核心设备，其中价值量最大且技术壁垒最高的部分就是光刻机。
光刻机不断迭代，满足制程提升需求。光刻机经过多年发展，已经演化出五代产品， 由光源波长进行区分可以分为可见光（g-line），紫外光（i-line），深紫外光（KrF、 ArF）以及极紫外（EUV）几大类，从工作类型又可以分为接触式、扫描式、步进式、 浸没式等方式。不同类型的光刻机主要是为了满足日益提升的制程需求，当前最先进的3nm 制程只能通过EUV光刻机才能实现。
2．半导体封测展解读刻蚀机
新技术路线步入量产，对刻蚀提出更高技术要求。三星宣布将成为全球首家采用GAA工艺进行3nm 制程的生产，相较于FinFET 工艺，GAA被誉为突破3nm制程的有力手段。每一代芯片新技术的突破，晶体管体积都会不断缩小，同时性能不断提升。从平面 MOSFET 结构到FinFET晶体管架构，再到后面的GAA结构甚至MBCFET结构，晶体管的复杂度不断提升，对刻蚀和薄膜沉积等核心技术提出了更高的要求。
3．半导体封测展解读薄膜沉积设备
薄膜沉积支撑集成电路，多种类型满足不同需求。薄膜沉积技术是以各类化学反应源在外加能量（包括热、光、等离子体等）的驱动下激活，将由此形成的原子、离子、活性反应基团等在衬底表面进行吸附，并在适当的位置发生化学反应或聚结，渐渐形成几纳米至几微米不等厚度的金属、介质、或半导体材料薄膜。作为芯片衬底之上的微米或纳米级薄膜，是构成了制作电路的功能材料层。随着集成电路制造不断向更先进工艺发展，单位面积集成的电路规模不断扩大，芯片内部立体结构日趋复杂，所需要的薄膜层数越来越多，对绝缘介质薄膜、导电金属薄膜的材料种类和性能参数不断提出新的要求。薄膜设备的发展支撑了集成电路制造工艺向更小制程发展。
薄膜沉积设备市场增速稳，规模大。随着半导体行业整体景气度的提升，全球半导体设备市场呈现快速增长态势，拉动市场对薄膜沉积设备需求的增加。芯片工艺进步及结构复杂化提高薄膜设备需求。在晶圆制造过程中，薄膜起到产生导电层或绝缘层、阻挡污染物和杂质渗透、提高吸光率、临时阻挡刻蚀等重要作用。随着集成电路的持续发展，晶圆制造工艺不断走向精密化，芯片结构的复杂度也不 断提高，需要在更微小的线宽上制造。制造商要求制备的薄膜品种随之增加，最终用户对薄膜性能的要求也日益提高。这一趋势对薄膜沉积设备产生了更高的技术要求，市场对于高性能薄膜设备的依赖逐渐增加。产线升级，薄膜设备需求陡增。随着集成电路的持续发展，产线逐渐升级，晶圆厂对薄膜沉积设备数量和性能的需求将继续随之提升。越先进制程的产线所需的薄膜沉积设备数量越多。先进制程使得晶圆制造的复杂度和工序量都大大提升，为保证产能，产线上需要更多的设备。
4．半导体封测展解读其他前道设备
除了光刻、薄膜沉积以及刻蚀三大核心工艺外，其他前道设备虽然占比不高，但同样不可或缺。从芯片制造工艺来看，包括涂胶显影设备、清洗设备、离子注入设备以及扩散设备。其中涂胶显影设备与光刻机共同完成光刻工艺；清洗机与CMP共同完成芯片的各步骤的清洗与抛光；离子注入机和扩散炉则专注于掺杂工艺。
涂胶显影设备是光刻工艺中除光刻机外的另一核心设备。涂胶显影设备是光刻工序中与光刻机配套使用的涂胶、烘烤及显影设备，包括涂胶机、喷胶机和显影机，在8英寸及以上晶圆的大型生产线上，此类设备一般都与光刻设备联机作业，组成配套的圆片处理与光刻生产线，与光刻机配合完成精细的光刻工艺流程。作为光刻机的输入（曝光前光刻胶涂覆）和输出（曝光后图形的显影），涂胶显影机的性能不仅直接影响到细微曝光图案的形成，其显影工艺的图形质量和缺陷控制对后续诸多工艺（诸如蚀刻、离子注入等）中图形转移的结果也有着深刻的影响。
5．半导体封测展解读测试设备
晶圆与芯片两大检测领域，三大设备协同作用。集成电路生产需要检测工艺是否合格、版图设计是否合理、产品是否可靠，而这些都需要用到专门的测试设备，以此提高芯片制造水平，保证芯片质量。测试设备主要有测试机、分选机和探针台三大 类设备，其中测试机用于检测芯片功能和性能，对芯片施加输入信号，采集输出信号来判断芯片在不同工作条件下功能和性能的有效性；而分选机和探针台则是将芯片的引脚与测试机的功能模块起来，进而实现批量自动化测试。在晶圆检测中，探针台将晶圆传送至测试位置，芯片的Pad点通过探针、专用连接线与测试机连接，测试机通过I/O 信号，判断芯片性能是够是否达到规范设计要求。在芯片检测中，分选机将被测芯片逐个自动传送至测试工位，测试机对芯片进行性能检测，最后分选机将被测芯片进行标记、分选、收料。
数字测试机相比于模拟测试机难度较高，SoC 占据主要市场份额。根据测试对象的不同，测试机可以分为SoC、存储、模拟和RF等，其中数字测试机主要包括SoC和存储测试机。相比于模拟测试机，数字测试机的技术难度更高。从市场份额来看，SoC测试机占据60%份额，与存储测试机共同占据全球80%市场份额。测试机领域国产份额较低，本土厂商逐步追赶。
半导体封测展解读浅谈半导体设备行业发展前景展望
目前全球半导体设备产业仍由少数美、日、欧巨头垄断，中国严重依赖进口,设备国产化作为产业发展自主可控的重要基石，势必成为中国半导体产业崛起的必然道路。在芯片需求持续上升、国家战略持续加强的大背景下，国产半导体设备迎来历史性机遇，具备进口替代的“土壤”，半导体设备企业发展也同样具备前所未有的重大机遇。
1）终端应用产品需求扩张，拉动半导体产业链，带动上游半导体制造设备产业扩张。半导体行业与全球宏观经济相关性较强，全球经济回暖将为产业带来良好的环境，进入新一轮的景气周期。全球半导体产业向中国转移，中国半导体设备市场占比持续提升。庞大的人口基数提供了巨大的需求。中国半导体设备市场连续保持较高的增长速度。未来本土半导体设备厂商的替代空间巨大。
2）政策利好，外部环境改善。为了促进相关行业发展，国家出台了一系列鼓励扶持政策，并设立了集成电路产业投资基金。《国家集成电路产业发展推进纲要》，与国家产业基金的开展为半导体产业提供了有力的支持。集成电路产业与国际先进水平的差距逐步缩小，全行业销售收入年均增速超过20%，企业可持续发展能力大幅增强。16/14nm制造工艺实现规模量产，封装测试技术达到国际领先水平，关键装备和材料进入国际采购体系，基本建成技术先进、安全可靠的集成电路产业体系。到2030年，集成电路产业链主要环节达到国际先进水平，一批企业进入国际第一梯队，实现跨越发展。
3）政策/教育双轮驱动，相关人才增长。近两年来关于“中国芯”的话题时常被提及，尤其是在复杂的国际关系形势下，华为、中兴通讯等国内科技企业一直受到诸多外部限制。而要解决我国集成电路核心技术受制于人的关键就在于人才，人才是产业创新的第一要素。国务院学位委员会会议投票通过将集成电路从电子科学与技术一级学科中独立出来作为一级学科的提案。新政策的出台不仅从教育方面加强人才培养，更强调了集成电路产业人才在行业发展中的重要作用，为人才提供了更多的保障措施。在“政策＋教育”双轮驱动下，中国集成电路产业将迎来发展的“黄金时期”。目前，国内半导体设备上市公司数量较少。但随着我国半导体产业链的整体提升与完善，半导体设备公司未来上市的机会将越来越多。
4）注重集成电路产业及设备相关领域知识产权的保护。集成电路产业作为信息产业的核心，是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。近年来，国务院印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，其中“严格落实知识产权保护制度，加大集成电路和软件知识产权侵权违法行为惩治力度”、“大力发展集成电路和软件相关知识产权服务”等多项举措，进一步凸显了知识产权在集成电路产业和软件产业发展中的重要作用。
半导体封测展小编觉得，随着我国经济的发展和对集成电路的重视程度的提高，我国集成电路事业也会有更大的发展。