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2020年中国离子注入机行业产量、市场规模、竞争格局分析[图]

2021年05月05日 10:38:10字号:T|T

    1、离子注入机政策环境分析

    离子注入机是高压小型加速器中的一种,应用数量最多。它是由离子源得到所需要的离子,经过加速得到几百千电子伏能量的离子束流,用做半导体材料、大规模集成电路和器件的离子注入,还用于金属材料表面改性和制膜等。

    常用的生产型离子注入机主要有三种类型:低能大束流离子注入机、高能离子注入机和中低束离子注入机。这些离子注入机的运行原理基本相似,但是注入计量范围和具体在工艺中的主要应用各有不同。

离子注入机类型

离子注入机类型
能量范围
注入剂量范围
工艺中的主要应用
低能大束流离子注入机
离子束流电流大于10mA,极值为25mA,束流能量小于120keV
1013-1016cm-2
超浅结、源漏注入、多晶硅栅极注入等
高能离子注入机
束流能量超过200keV,极值在5MeV左右
1011-1013cm-2
深埋层等
中低束流离子注入机
离子束电流大于10mA,束流能量小于180keV
1011-1017cm-2
栅阈值调整、轻掺杂漏区、SIMOX、SmartCut穿透阻挡层等

资料来源:智研咨询整理

    离子注入机是芯片制造中的关键装备。在芯片制造过程中,需要掺入不同种类的元素按预定方式改变材料的电性能,这些元素以带电离子的形式被加速至预定能量并注入至特定半导体材料中,离子注入机即是执行这一掺杂工艺的芯片制造设备。

    从政策环境上来看,我国对于离子注入机行业较为重视。其主要表现在将离子注入机在多项政策中列为推荐发展的关键设备。如《国家集成电路产业发展推荐纲要》中明确提出,要离子注入机作为关键设备进行研发;《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录》(2019年版)也将中束流、大束流、高能离子注入机等离子注入机列入了名录。

中国离子注入机行业主要政策规划

政策
相关内容
《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录》(2019年版)
将高效N型晶体硅太阳能电池离子注人机等太阳能电池生产生产装备,以及中束流、大束流、高能离子注人机等离子注人机列入名录。
《战咯性新兴产业重点产品和服务指导目录》
主要包括6英寸/8英寸/12英寸集成电路生产线所用的离子注入机。
《国家集成电路产业发展推荐纲要》
宪破集成电路关键装备和材料加薄集成电路装备;离子注入机作为关键设备进行研发。

资料来源:智研咨询整理

    高能离子注入机是离子注入机中技术难度最大的机型。长久以来,因其极大的研发难度和较高的行业竞争壁垒,被称为离子注入机领域的“珠穆朗玛峰”,是我国集成电路制造装备产业链上亟待攻克的关键一环。

《首台(套)重大技术装备推广应用指导目录》(2019年版)离子注入机应用技术指标

领域
产品名称
技术指标
集成电路生产装备
离子注入机
(1)中束流离子注入机:晶圆尺寸≤300mm;单片注入模式,硅片传输效率≥450pcs/h;注入均匀性≤0.5%;注入重复性≤0.5%;能量范围:2~900keV;
(2)大束流离子注入机:晶圆尺寸≤300mm;单片注入模式,硅片传输效率≥450pcs/h;注入均匀性≤1%;注入重复性≤1%;能量范围:200~50keV;
(3)高能离子注入机:晶圆尺寸≤300mm;单片注入模式,硅片传输效率≥450pcs/h;注入均匀性≤0.5%;注入重复性≤0.5%;能量范围:2~1500keV
平板显示器生产装备
LTPS薄膜晶体管离子注入机
基片尺寸≥1500mm×1800mm;机械传输产能≥58面板/小时(2次扫描);X射线(80keV):600nSv/h;离子种类:磷、硼
太阳能电池生产装备
高效N型晶体硅太阳能电池离子注入机
生产能力≥3000pcs/h;注入剂量:5e14~5e16/cm2;兼容硅片尺寸:156.75~161.75mm;兼容硅片厚度:120~180μm;磷源:固态红磷(0.29分/片)

资料来源:智研咨询整理

    2、离子注入机产量、需求量、市场规模分析

    智研咨询发布的《2021-2027年中国离子注入机行业市场发展现状分析及供需格局预测报告》显示:2020年我国离子注入机产量为26台,2016年以来产量复合增长率为59.67%;2020年我国离子注入机需求为256台,2016年以来需求复合增长率为13.00%。

2016-2020年中国离子注入机产量、需求量统计

资料来源:智研咨询整理

    近年来,随着凯世通等国内生产商研发生产能力的提升,我国光伏领域离子注入机基本实现进口替代,并逐步向集成电路领域渗透。2016年我国离子注入机市场规模为23.22亿元,2020年我国离子注入机市场规模达到44.53亿元,2016年以来我国离子注入机规模复合增速为17.68%。

2016-2020年中国离子注入机市场规模

资料来源:智研咨询整理

    2020年我国离子注入机市场规模达到了445315万元,其中集成电路领域规模达到了432400万元,同比增长54.10%,光伏及其他领域达到了12915万元,同比增长24.13%,离子注入机行业两大市场存在一定的分化,主要是由于下游行业景气程度不一,投资规模变动较大导致,但总体呈现出明显的增长态势。

2016-2020年中国离子注入机细分市场规模

资料来源:智研咨询整理

    从细分领域来看,2020年离子注入机集成电路领域市场规模占比达97.1%,其他领域市场规模占比为2.9%。

2020年中国离子注入机细分市场结构

资料来源:智研咨询整理

    3、离子注入机竞争格局

    全球离子注入机的领先企业主要分布在美国、日本和中国,其中,中国大陆拥有中科信和凯世通两家离子注入机行业的龙头企业,其中凯世通在光伏离子注入机方面遥遥领先。而美国则拥有近乎垄断IC离子注入机市场的应用材料,以及汉辰科技、Axcelis、intevac等企业。日本也拥有日新、日本真空、住友重工等离子注入机知名厂商。

离子注入机行业领先企业

国家和地区
厂家
产品主要应用领域
中国大陆
凯世通
太阳能、集成电路、AMOLED
北京中科信电子装备有限公司
集成电路
美国
汉辰科技
集成电路
应用材料
集成电路
Axcelis
集成电路
intevac
太阳能、集成电路
日本
日新离子机
AMOLED
日本真空
太阳能、集成电路
住友重工
集成电路

资料来源:智研咨询整理

    随着集成电路工艺技术的持续提升,晶体管不断缩小,集成电路制程进一步向尖端工艺发展,这对相关生产制造设备也提出了更高的要求。2020年凯世通获得多个不同类型的12英寸低能大束流离子注入机和高能离子注入机订单,集成电路离子注入机产品已进入客户验证阶段。

2020年凯世通离子注入机产品进展

领域
进展
集成电路领域
2020年9月,凯世通的集成电路离子注入机产品搬入12英寸主流集成电路晶圆厂客户,并进入产线验证阶段,预计首台设备有望在2021年二季度完成客户端的验证工作。
2020年12月,凯世通子公司北京凯世通半导体有限公司(简称“北京凯世通”)同芯成科技(绍兴)有限公司签署了3个12英寸集成电路设备订单,目前正在依据交付目标制订生产计划并积极推进,其中低能大束流重金属离子注入机组装目前完成95%,其余两台设备为低能大束流超低温离子注入机和高能离子注入机,长交期零部件采购订单已发出,公司将按照客户订单约定时间交付。2020年北京凯世通共取得4个集成电路离子注入机设备订单。
光伏领域
为了满足客户对设备产能与综合性价比的需求,凯世通开发了新一代iPV6000光伏离子注入机产品,实际该机产能较前一代iPV3000光伏离子注入机基础上再提升50%。2020年已基本完成iPV6000产品的验证工作,若能顺利通过全部验证,将会进一步提升凯世通在光伏离子注入机市场的竞争力。

资料来源:智研咨询整理

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