半导体产业链

从产品类型看, 半导体主要由集成电路、光电子器件、分立器件和传感器组成;

其中, 集成电路的市场规模是最大的，占据 80%+;

一个产业链的景气度一般是从上游开始往下游传播， 所以我们应该重点关注一个产业链的上游， 中游;

而下游, 一般就是应用终端, 比如, 手机, 汽车等等;

对于半导体产业链来讲, 抓住了上游, 就抓住了整个产业链的机会;

比如, 手机芯片, 汽车IGBT 都是需要依靠上游的半导体设备和半导体材料, 这也是我们被卡脖子最严重的地方;

需要半导体材料的可以翻一下, 之前的文章;

回到正文, 我们来分析半导体设备产业链;

半导体设备

半导体设备行业具有较高的技术壁垒、市场壁垒和客户认知壁垒, 以美国应用材料、荷兰阿斯麦、美国泛林集团、日本东京电子、美国科天等为代表的国际知名企业起步较早, 经过多年发展, 凭借资金、技术、客户资源、品牌等方面的优势, 占据了全球半导体设备市场的主要份额;

• 美国在等离子刻蚀设备、离子注入机、外延生长系统、化学气相沉积设备、溅射设备、退火设备、镀铜设备、去胶设备、掩膜版制造设备、工艺检测设备、圆片清洗设备、部分测试设备等方面占据优势;
• 日本在光刻机、涂胶设备、显影设备、封装及测试设备、氧化 /LPCVD 设备、等离子刻蚀设备、化学气相沉积设备、检测设备、传送装置等方面具有优势;
• 荷兰则在高端光刻机方面居于国际领先地位;

我国半导体设备大量依赖进口;

中国电子专用设备工业协会统计的数据包括集成电路、LED、面板、光伏等设备, 实际上国内集成电路设备的国内市场自给率仅有 5%左右，在全球市场仅占 1-2%，技术含量最高的集成电路前道设备市场自给率更低;

市场发展趋势是:

• 芯片尺寸不断缩小, 从 12 微米 - 22 纳米 +
• 硅片尺寸不断扩大, 从 4 英寸, 6 英寸, 8 英寸, 12 英寸

国家政策也是在不断扶持半导体行业,《中国制造 2025》对于半导体设备国产化提出明确要求：

在 2020 年之前，90-32 nm 工艺设备国产化率达到 50%，实现 90nm 光刻机国产化, 封测关键设备国产化率达到 50%;

在 2025 年之前，20-14nm 工艺设备国产化率达到 30%，实现浸没式光刻机国产化;

对于半导体设备环节来讲, 以产业链应用环节来划分, 设备可分为前道工艺设备（晶圆制造）和后道工艺设备（封装测试）两个大类;

2022年半导体设备市场规模:

其中, 晶圆制造相关设备占据整个半导体设备市场的 80% ~ 85%;

尤其是其中价值最大, 市场规模最大的三个环节, 光刻机，刻蚀机和薄膜设备;

我们首先来看半导体晶圆加工流程, 硅片制造请移步, 硅片制造文章;

前道工艺就是目前难度最大的地方, 尤其是其中的光刻机;

1 氧化

目的是形成绝缘层，隔离电学器件，为下一步的光刻做准备;

氧化镀膜就是将一层二氧化硅沉积到晶圆表面，再沉积一层氮化硅，与铁生锈过程十分类似

2 匀胶

在晶圆表面滴上光刻胶，利用旋涂技术使光刻胶均匀涂抹;

主要目的是为了方便后续通过曝光使可溶的胶体被去除，在晶圆表面上留下掩模版的图形

3 曝光

在晶圆上方放置掩模版，掩模版由透明玻璃与不透明的铬制成;

使用光刻机对准掩模版，进行紫外线曝光;

这一步的目的就是通过光刻机将掩模版上的图形转移到光刻胶上;

掩模版上透光部分使得下面的光刻胶被曝光，不透光部分下面的光刻胶则不会受影响;

光刻胶被紫外线曝光的部分变得可溶解;

4 显影

被曝光的光刻胶可以通过专用的显影液去除

显影将光刻胶下的氮化硅层暴露出来, 掩模版上的图形得以顺利转移;

5 刻蚀

这一步的目的是进一步将光刻胶上的图案进一步转移到氧化层 上（SiO2）

使用腐蚀性液体将暴露出来的氮化硅层及二氧化硅层刻蚀下去, 或者使用等离子体轰击晶圆表面的方式, 使得未被光刻胶覆盖的区域被刻蚀;

随后去胶，清洗表面;

6 沉积

主要目的是制作介质层;

再沉积一层二氧化硅使晶体管之间绝缘;

随后沉积出一层多晶硅薄膜用于制作栅极，重复涂胶，光刻，显影，刻蚀的步骤，暴露出硅晶圆晶格，并保留多晶硅栅极;

7 研磨

在每一层构筑完成后，用化学腐蚀和机器研磨相结合的方式对晶圆表面进行研磨，使表面平整;

8 离子注入

将 P 型或者 N 型杂质轰进刚刚刻蚀出来的半导体晶格中, 使得晶格中的原子排列发生变化, 形成 PN 节;

从而可以改变半导体载流子浓度以及导电类型;

9 退火

离子注入后也会产生一些晶格缺陷, 退火环节主要是将离子注入后的半导体放在一定温度下进行加热, 使得注入的粒子扩散, 恢复晶体结构, 修复缺陷, 激活所需要的电学特性;

最后将制备好的晶圆进行减薄，切片，封装，检测;

篇幅有限, 后续会继续更新半导体设备各个环节的产业链梳理, 以及投资标的;

有需要的, 先点个关注, 后续更新不错过!