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半导体电镀设备定义、产业链、产品分类以及2019年市场规模[图]

2020年09月21日 13:55:39字号:T|T

    1、半导体电镀设备定义

    半导体电镀是指在芯片制造过程中,将电镀液中的金属离子电镀到晶圆表面形成金属互连。随着芯片制造行业技术的发展,芯片内的互连线开始从传统的铝材料转向铜材料,市场对半导体镀铜设备越来越大。目前半导体电镀应用邻域广泛,包括铜线的沉积、镍、金和锡银合金等金属的沉积,但主要还是金属铜的沉积。铜导线可以降低互联阻抗,降低器件的功耗和成本,提高芯片的速度、集成度、器件密度等。

    半导体电镀设备在晶圆上沉积一层致密、无孔洞、无缝隙等其他缺陷,并且分布均匀的铜,再配以气相沉积设备、刻蚀设备、清洗设备等,完成铜互连线工艺。

    2、半导体电镀设备行业产业链

    半导体电镀设备上游行业主要为原材料,包括不锈钢、阀门、管道、电子元器件、电镀液等;下游行业主要是半导体电镀设备的应用领域,主要是半导体制造业。

半导体电镀设备行业产业链

资料来源:智研咨询整理

    3、半导体电镀设备分类

    半导体电镀设备主要分为前道铜互连电镀设备和后道先进封装电镀设备。

半导体电镀设备分类

设备名称
技术特点
应用领域
前道铜互连电镀设备
针对55nn、40nm、28nm 及20-14nm以下技术节点的前道铜互连镀铜技术Ultra ECP map,主要作用在晶圆上沉淀一层致密、无孔洞、无缝隙和其他缺陷、分布均匀的铜。
可用于逻辑电路和存储 电路中双大马士革电镀 铜工艺。
后道先进封装电镀设备
针对先进封装电镀需求进行差异化开发,适用于大电流高速电镀应用, 并采用模块化设计便于维护和控制,减少设备维护保养时间,提高设备使用率。
可用于先进封装Pillar Bump、RDL、HD Fan-out 和TSV中,铜、镍、锡、银、金等电镀工艺。

资料来源:智研咨询整理

    4、半导体电镀设备行业发展现状

    目前全球前道晶圆制造的电镀设备市场处于寡头垄断的状态,市场巨头为LAM。国内市场中,掌握芯片铜互连电镀铜技术核心专利的公司只有盛美半导体。盛美半导体公司自主开发了针对 20-14nm 及更先进技术节点的芯片制造前道铜互连镀铜技术(Ultra ECP map),采用多阳极局部电镀技术的新型电流控制方法,实现不同阳极之间毫秒级别的快速切换,在超薄籽晶层上完成无空穴填充;同时通过对不同阳极的电流调整,在无空穴填充后实现更好的沉积铜膜厚的均匀性。

    在后道先进封装电镀设备领域,全球范围内的主要设备商包括美国的Applied Materials 和 LAM、日本的 EBARA CORPORATION 和新加坡的 ASM Pacific

    Technology Limited 等;在国内企业中,盛美半导体针对先进封装工艺进行差异化开发,解决了在更大电镀液流量下实现平稳电镀的难题,通过独创的第二阳极控制技术,可在工艺配方层面上更好的实现晶圆平边或缺口区域的膜厚均匀性控制,提高了封装环节的良率。

    根据智研咨询发布的《2020-2026年中国半导体电镀设备市场调查与发展趋势研究报告》显示:2012年中国半导体电镀设备市场规模为7.8亿美元,2019年半导体电镀设备市场规模为65.7亿美元,年复合增长率为35.66%。

2012-2019年中国半导体电镀设备市场规模

资料来源:SEMI、智研咨询整理

    5、半导体电镀设备行业进入壁垒分析

    (1)客户资源和品牌效应壁垒

    半导体电镀设备具有技术含量高、定制化程度高等特点,供应商根据下游客户需求,为其提供配套的半导体电镀设备或整体解决方案。客户通常在采购环节制定严格的技术和质量标准,建立合格供应商名录,在选择供应商时更加青睐在市场中已经具备较强品牌效应和较高知名度的设备厂家,并且倾向于与优质供应商建立长期互信的合作关系,导致新的行业参与者难以介入。此外,由于半导体电镀设备具有高度的定制化特征,导致相关产品后续的维护和升级改造对原供应商具有较强的依赖性,往往由原设备供应商继续承担。以上因素导致本行业具有较高的客户资源和品牌效应壁垒,在一定程度上遏制潜在竞争者的进入。

    (2)人才壁垒

    国内半导体人才短缺,半导体设备人才更是非常稀少。作为技术密集型行业,技术人才是决定半导体电镀设备行业竞争力的关键因素。因此,行业参与者必须不断吸收具备复合型专业知识结构、较强学习能力、丰富实践经验的高层次跨学科技术人才,打造高端技术团队,紧跟行业技术的发展趋势和下游客户需求变化,不断进行研发创新。目前,国内外高端半导体电镀设备的研发、设计人才较为匮乏,需要企业进行自行培养和多方引进。因此,对于本行业新进入者而言,在短期内集聚、构建专业结构合理的人才队伍,并始终保证技术团队的稳定发展,具有较大的难度,本行业存在较高的人才壁垒。

    (3)技术壁垒

    半导体制造厂商对于半导体电镀设备的要求也越来越高,电镀设备的研发难度也越来越大。半导体电镀设备行业是是典型的高附加值、技术密集型行业。行业参与者必须具备强大的创新研发实力来完成硬件、软件以及分析方法的开发,从而在技术层面持续保持并逐步扩大竞争优势。上述特点意味着半导体电镀设备供应商需要具备深厚的技术储备、丰富的经验积累、完善成熟的研发机制和研发模式,从而为技术成果的高效产出和产业化应用奠定基础。

    此外,由于半导体电镀设备行业下游客户的需求变化多样,因此对供应商的定制化开发能力和研发管理水平提出很高的要求,企业需要建立能够充分运用各领域专业技术的研发管理平台,使各类专业技术能够高效、快速融合并应用于产品开发流程中。

    因此,对于行业新进入者而言,在短时间内难以获取深厚的技术储备,也难以建立完善的研发体系和研发管理平台,进而难以在市场竞争中占据优势地位,面临较高的技术壁垒。

    (4)营销网络和服务体系壁垒

    半导体电镀设备专业性较强,且不同客户对产品的需求往往存在差异,要求供应商能够快速响应客户差异化需求,及时、持续提供完备、周到的营销和技术服务,健全的营销网络和服务体系受到客户的重点关注。此外,供应商在产品实际操作、安装调试、维修保养等方面均需要为客户提供专业培训和售后服务。因此,行业新进入者将面对较高的营销网络和服务体系壁垒。

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