2017年中国集成电路设备行业发展现状分析【图】

    集成电路（IC）工艺制程可分为设计、制造、封装测试三大环节。 集成电路的生产过程可以分为设计、制造、封装测试三部分，分别对应于产业中的设计企业（Fabless，代表企业如联发科、高通、华为海斯等）、制造厂（Foundry，代表企业台积电、中芯国际等）、封装厂（Assembly，代表企业如日月光、长电科技等），同时也存在整合三项业务的整合元件制造商（IDM， Integrated Device Manufacturer）类公司如英特尔、三星。其中制造环节可以分为晶圆制造和晶圆加工两部分，晶圆加工又称为工艺制程中的前道工艺，封装是集成电路工艺制程的后道过程。集成电路技术制造工序复杂， 十分倚重设备的先进性。 集成电路技术的发展伴随着芯片线宽尺寸的不断减小，线宽由 10 微米-3 微米（1959 年-1975 年）到 0.6 微米-0.065 微米（1990 年-2005 年）到 65 纳米-45 纳米（2005 年-2010 年）到 45 纳米-28 纳米（2011 年-2015 年）到 20 纳米-10 纳米， 还在向更小的方向发展，目前国际上 14 纳米技术已进入产业化阶段，国内 28 纳米技术已进入产业化阶段。 相应地， 制造工序也逐渐复杂， 65nm 需要约 600 余道工序， 45nm 需要约 800 余道工序， 28nm 和 14nm 则分别需要 1300 和 1700 余道工序，带来更多的设备需求。在芯片线宽不断缩小的同时，硅片尺寸不断扩大。主流产品硅片尺寸已经从 4 英寸、 6 英寸、 8 英寸发展到现阶段的 12 英寸，未来还将继续向 18 英寸过渡。

集成电路生产工艺流程简图

资料来源：公开资料整理

    相关报告：智研咨询网发布的《2018-2024年中国集成电路设备行业深度调研及投资前景分析报告》

    不同工艺环节所占比例不同， 台湾的制造环节产值占比最高，相比之下大陆的制造环节较为薄弱。 以较为成熟的台湾集成电路行业为例， 2016 年晶圆代工和存储器制造环节产值为 13324 亿新台币， 占比达到 54.40%， 设计业、封装业、测试业的产值分别为 6531、 3238、 1400 亿新台币，占比分别为 26.67%、 13.22%、 5.72%，制造环节占比最高，且以晶圆代工为主。 大陆的集成电路制造环节较为薄弱，制造业销售额占整个行业的比例在 2016 年只有 25.99%。

台湾集成电路各环节产值情况（亿新台币）

资料来源：公开资料整理

大陆集成电路各环节销售额（亿元）

资料来源：公开资料整理

    设备投资占半导体产业资本支出的 60%以上，其中晶圆制造设备的比例最高。 制造、封装、测试设备的价值量大，直接影响着半导体生产的技术水平与良率，在半导体产业的资本支出中占据了约 60%-70%的比例，其中晶圆制造过程因工艺复杂，工序多样，相关设备的价值量占比最高，达到了总资本支出的 50%以上。

    集成电路设备通常可分为前道工艺设备（晶圆制造）、后道工艺设备（封装与检测）等。 因生产工艺复杂， 工序繁多，所以生产过程所需要的设备种类多样，主要包括：（1） 单晶炉。 单晶炉主要用于拉制硅单晶锭，更大直径的单晶锭是行业趋势。（2）内圆切片机。 切片机用于将单晶炉中拉制的单晶锭切片，主要是通过高速旋转的镀有金刚砂的刃具实现切削的目的。（3）倒角机。 倒角机负责将切片后的硅片的边缘进行磨削修整，从而获得更光滑的外缘。（4）气相外延炉。 通过外延可以在单晶衬底上生长一层新单晶，气相外延炉为气相外延生长提供特定的环境。（5）分子束外延系统。分子束外延是一种制备单晶薄膜的工艺，通过提供特定的环境，可以沿衬底材料晶轴方向逐层生长薄膜。（6）氧化炉。一般工作在 1200℃，提供半导体氧化的环境，可以完成氧化、扩散、 淀积等多项工艺流程。（7）低压化学气相沉积系统（LPCVD）。 把含有构成薄膜元素的反应物以气态形式输送到 LPCVD 设备的反应室， 从而在衬底表面发生化学反应生成固态薄膜的设备。（8） 等离子体增强化学气相沉积系统（PECVD）。 通过在沉积室施加射频电场，使气体辉光放电形成等离子体， 随后可以在衬底上进行化学反应，沉积半导体薄膜材料。（9）单原子层沉积（ALD）。将物质以单原子层的方式一层一层镀在基底表面的一种方法，与化学沉积具有相似之处。（10）化学机械抛光（CMP）。利用化学腐蚀和机械加载对加工过程中的晶圆或其他衬底材料进行全局性的平坦化处理。（11）光刻机。 光刻机是制造过程中最重要的设备之一， 主要用于半导体制造工艺中对晶圆进行对准和曝光，将掩模版上的图形聚焦成像到涂有光刻胶的硅片上，实现具有高分辨率的图形转印。

ASML 光刻机

资料来源：公开资料整理

应用材料的刻蚀系统

资料来源：公开资料整理

    （12）匀胶显影机。 匀胶显影机是一种可用于精密匀胶操作以及半导体、晶片的表面显影和清洗的设备。（13）刻蚀机。 刻蚀机包括反应离子刻蚀系统、 ICP 等离子体刻蚀系统等，通过不同的技术方式实现待刻蚀材料的加工成型。（14）离子注入机。通过离子注入的方式，将所需的杂质按一定的浓度与分布，掺杂进半导体表面区域。（15）探针测试台。 通过将探针与半导体器件的 Pad 接触来进行电学实验，从而检测相应的性能指标。（16） 晶片减薄机。通过抛磨来减小晶片厚度。（17）晶圆划片机。负责把晶圆切割成小片。（18）引线键合机。负责把芯片上的 Pad 与管脚上的 Pad 用金属线连接起来。