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matal_马塔拉尼港口
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发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
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一、薄膜设备:用于沉积物质,实现晶圆表面薄膜生长薄膜生长:采用物理或化学方法使物质附着于衬底材料表面的过程,常见生长物质包括金属、氧化物、氮化物等不同薄膜。根据工作原理不同,薄膜沉积生长设备可分为:物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和外延等类别。
PVD 和 CVD 是主要的薄膜设备,ALD 是产业技术发展趋势。
在半导体领域,薄膜主要分为绝缘薄膜、金属薄膜。大部分绝缘薄膜使用CVD,金属薄膜常用PVD(主要是溅射)。其他常用的镀膜方式包括ECD、SOD、MOCVD、Epitaxy等。在薄膜设备整体中,CVD的使用越来越广泛,基于CVD发展的ALD更是行业升级的技术方向。
CVD:用于沉积介质绝缘层、半导体材料、金属薄膜。
典型的 CVD 流程包括气体输入、气体对流、气象扩散、表面吸附、表面反应、表面脱附及薄膜成核生长。
(1)微米时代,化学气相沉积多采用常压化学气相沉积(APCVD)设备,结构简单。
(2)亚微米时代,低压化学气相沉积(LPCVD)成为主流,提升薄膜均匀、沟槽覆盖 填充能力。
(3)90nm 以后,等离子增强化学气相沉积(PECVD)扮演重要角色,等离子体作用下,降低反应温度,提升薄膜纯度,加强薄膜密度。
(4)45nm 以后,高介电材料(High k)和金属栅(Metal Gate),引入原子层沉积(ALD)设备,膜层达到纳米级别。——
(a)高介电材料(High k)替代SiO2,用于制备MOS器件的栅介质层,需要引入ALD。
(b)多晶硅同步地被替代为金属栅(Matal Gate)电极,也用ALD设备制备。
物理气相沉积(PVD):利用蒸发或溅射,实现原子从源物质到沉底材料表面的物质转移,沉积形成薄膜。
物理气相沉积是一种物理气相反应生长法,沉积过程是在真空或低压气体放电条件下,涂层物质源是固态物质,经过“蒸发或溅射”后,在零件表面生成与基材能完全不同的新的固态物质涂层。PVD 具有成膜速率高、镀膜厚度及均匀可控好、薄膜致密好、粘结力强及纯净度高等优点。
PVD可以分为真空蒸镀(Vacuum Evaporator)和溅射(Sputtering)。
PVD发展初期以真空蒸镀镀膜为主,特点是工艺简单、操作容易、纯度较高,缺点是难以蒸发某些金属和氧化物。由于溅射设备制备的薄膜更加均匀、致密,对衬底附着强,纯度更高,溅射设备取代了蒸镀设备。
二、薄膜市场以 CVD、PVD 为主,国内需求空间较大2020年全球半导体设备市场规模创700亿美元新高,大陆首次占比全球第一。
根据SEMI,2020年半导体设备销售额712亿美元,同比增长19%,全年销售额创历史新高。大陆设备市场在2013年之前占全球比重为10%以内,2014~2017年提升至 10~20%,2018年之后保持在20%以上,份额呈逐年上行趋势。
2020年,国内晶圆厂投建、半导体行业加大投入,大陆半导体设备市场规模首次在市场全球排首位,达到181亿美元,同比增长35.1%,占比26.2%。
2021~2022年,存储需求复苏,韩国预计将领跑全球,但大陆设备市场规模有望保持较高比重。
半导体设备行业产值具有高增长、高波动。
半导体设备行业呈现明显的周期,受下游厂商资本开支节奏变化较为明显。
根据SEMI数据,从长周期而言半导体行业复合增速约10%,半导体设备行业复合增速约13%,半导体设备行业增长弹高于半导体行业。
2020年全球薄膜设备市场达到138亿美元,占IC制造设备21%;其中主要是CVD和PVD,合计占 IC 制造设备18%。其中,CVD 市场规模高度89亿美元,主流是设备包括PECVD、Tube CVD、LPCVD 和 ALD 等。
整个薄膜市场市占率最高的是 AMAT。
高端领域如ALD受ASM、TEL和Lam等海外龙头主导。国内布局IC制造领域薄膜设备的主要国产厂商包括北方华创和沈阳拓荆。
CVD 市场主要由海外龙头主导,国内北方华创、沈阳拓荆积极布局。
根据Gartner数据,全球CVD市场前五大供应商包括AMAT(28%)、Lam Research(25%)、TEL(17%)、Kokusai(原日立高新,8%)、ASM(11%)。国内半导体设备龙头北方华创、沈阳拓荆在该领域也有布局。
从PVD市场格局来看,AMAT 一家独大,长期占据约80%的市占率。
PVD市场主要供应商包括AMAT、ULVAC、Evatec、KLA、TEL、北方华创等。
根据Gartner,2020年北方华创的半导体PVD设备全球市占率为3%,属于国内领先地位。随着国产替代加速,北方华创PVD业务有望加速成长。
我们以国内晶圆投资资本开支需求作为总数,以PVD、CVD等薄膜类设备在全球设备市场中的比例作为参考,估算国内CVD及PVD近几年的市场空间。
根据我们的估算,中国大陆CVD和PVD合计市场需求预计在200亿元以上,国产化率在10%以内,仍具有较大的替代空间。
三、国产订单导入,北方华创、沈阳拓荆逐步放量 根据招标网的数据统计,长江存储在2019~2020年采购薄膜类设备约每年200多台(主要是 CVD 和PVD),主要类别以CVD为主,其中原子层沉积70~80台。
从国产替代率而言,溅镀(PVD类)北方华创供应数量比重较高,合计达到将近20%;CVD类国产替代率较低,主要国产供应商沈阳拓荆供应占比约2~3%。
截止2021/06,北方华创一共中标长江存储共4台铝垫物理气相沉积机台和3台钽阻挡层铜种籽层物理气相沉积机台;沈阳拓荆2台氮氧化硅薄膜、3台氧化硅薄膜、3台二氧化硅薄膜,共8台PECVD类设备。截止2021/06,AMAT 中标CVD类设备约85 台,PVD类设备约20台,其他未分类20~30台。
我们以截止2021/06的华虹无锡、华力集成的公开招投标数据进行分析。华虹无锡项目累计中标薄膜机台100多台,其中国产设备13台(北方华创5台钛、氮化钛、氮化钽和铝铜类的PVD,沈阳拓荆8台PECVD);华力集成项目累计中标薄膜机台约90多台,其中国产设备6台(北方华创2台溅射类PVD设备、沈阳拓荆4台PECVD)
四、全球龙头AMAT,产品组合丰富,装机存量优势大 AMAT是全球收入最大的半导体装备企业,全球市占率高、产品线长。应用材料(AMAT)成立于1967年,1972年上市,1992年成为全球最大的半导体设备制造商。
根据Semi和Gartner资料,公司是全球收入规模最大的半导体设备企业,产品线较长,其中在PVD领域全球市占率第一(80%+)、CVD领域全球市占率第一(28%)、刻蚀领域全球市占率第三、离子注入领域全球第一、CMP领域全球第一。
全球半导体工艺装备龙头企业,2021Q1单季度表现创新高。
2020年,AMAT的营业收入172亿美元,毛利额77亿美元,营业利润44亿美元,净利润36亿美元。
此外,公司研发费用22亿美元,研发费用率约13%。2020年,公司半导体装备业务收入114亿美元,服务收入42亿美元,显示及其他装备收入16亿美元。
2020年,公司ROE为38.5%。2021Q1,公司营业收入56亿美元,同比增长41%;净利润13亿美元,同比增长76%,单季度收入、利润均创历史新高。
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