在半导体制造产业的庞大生态中,薄膜沉积设备占据着极为关键的地位,堪称芯片制造工艺的核心支撑。其不仅与光刻机、刻蚀设备共同构筑起集成电路前道生产工艺的三大支柱,更是凭借对芯片微观结构的精准塑造,深度影响着芯片的性能、功耗以及集成度等关键指标。随着半导体行业持续向更高性能、更小尺寸的方向迅猛迈进,薄膜沉积设备市场正经历着规模的扩张与格局的重塑。
从全球视角审视,半导体薄膜沉积设备市场已具备相当可观的体量。依据国际半导体产业协会(SEMI)数据,2023 年全球半导体设备销售额飙升至 1063 亿美元,其中晶圆制造设备销售额约占总体的 90%,达 960 亿美元左右。而薄膜沉积设备作为晶圆制造环节的关键设备,其市场规模约占晶圆制造设备市场的 22%,由此推算,2023 年全球薄膜沉积设备市场规模约为 211 亿美元 。到了 2024 年,中国大陆薄膜沉积设备市场推算约为 97 亿美元 。在市场份额分布上,行业呈现高度集中态势,少数国际巨头诸如应用材料(AMAT)、泛林半导体(Lam)和东京电子(TEL)等牢牢把控着主要市场。以 CVD 市场为例,这三大厂商合计占据了全球约 70% 的市场份额 。
2023年半导体设备国产率情况
国内市场同样不容小觑。中国作为全球最大的消费电子市场,对半导体芯片需求极为旺盛,为半导体设备,包括薄膜沉积设备带来了广阔市场空间。2023 年国内半导体设备销售额达 366 亿美元,同比增长 29%,连续四年成为全球最大半导体设备市场 。结合国内半导体制造设备销售额占全球约 26% 的比例测算,2022 年国内半导体薄膜沉积设备市场规模约为 60.5 亿美元 。国内企业如微导纳米、拓荆科技等正加速崛起,逐步抢占市场份额。如拓荆科技在 2024 年中国大陆其覆盖的产品市场规模约 48.5 亿美元的情况下,对应产品收入达 41 亿元,市场份额占比约 12% 。
如厦门毅睿科技自主研发的国内首台套大尺寸微波等离子体原子层沉积系统已交付厦门某高校,实现了大尺寸晶圆条件下薄膜厚度和界面质量的精准可控,能够有效降低器件制造过程中界面缺陷及颗粒污染等问题。在高k栅介质、逻辑芯片超薄阻挡层等前沿工艺研究中获得良好应用反馈。
国内首台套大尺寸微波等离子体原子层沉积系统(来源:厦门毅睿科技有限公司官网)
技术革新驱动增长
半导体技术朝着更小制程、更高集成度发展,持续为薄膜沉积设备市场注入增长动力。随着芯片制造工艺迈向 3nm、2nm 甚至更小节点,对薄膜沉积的精度、均匀性以及薄膜质量提出了近乎苛刻的要求。例如,在先进制程中,GAA 晶体管技术的普及需要超 20 层薄膜堆叠,这使得薄膜沉积设备需求大增。据预测,全球薄膜沉积设备市场规模将从 2022 年的 195 亿美元,增长至 2027 年的 290 亿美元,年复合增长率(CAGR)达 8.3% 。其中,原子层沉积(ALD)技术由于能够实现原子级别的薄膜生长控制,在先进制程中的应用愈发广泛,其设备占比将从 2022 年的 25% 升至 2027 年的 35% 。微导纳米研发的 ALD 量产设备已成功应用于欧洲新型车载芯片生产,彰显了 ALD 技术在先进制程中的关键作用 。
新兴应用领域拓展市场
除了传统的集成电路领域,新兴应用领域如 5G 通信、人工智能、物联网、汽车电子等的蓬勃发展,极大地拓展了半导体薄膜沉积设备的市场边界。在 5G 通信领域,氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等宽禁带半导体材料凭借其优异的高频、高功率特性,成为制造 5G 射频芯片、功率器件的理想选择。金属有机化学气相沉积(MOCVD)等设备用于生长高质量的化合物半导体外延层,对提升 5G 通信设备性能至关重要,进而带动了相关薄膜沉积设备的市场需求 。在汽车电子领域,随着电动汽车的普及,对功率半导体的需求呈爆发式增长,薄膜沉积设备在功率半导体制造中不可或缺,推动市场规模进一步扩大。
在复杂的国际形势下,半导体产业自主可控的重要性愈发凸显,国产替代成为国内半导体薄膜沉积设备市场增长的强劲引擎。目前,我国在高端半导体设备领域自给率较低,高端薄膜沉积设备基本依赖进口。但近年来,国内企业加大研发投入,不断取得技术突破。如拓荆科技已形成 PECVD、ALD 等多种设备产品系列,核心技术及关键性能指标达到国际同类设备先进水平,产品在客户端广泛应用 。微导纳米半导体设备业务增长迅猛,2024 年上半年收入同比增长 812.94% 。随着国内企业技术的不断成熟,产品逐步实现进口替代,国内半导体薄膜沉积设备市场规模有望迎来爆发式增长。预计到 2029 年,全球半导体薄膜沉积设备市场规模将达 559 亿美元,国内市场规模按比例推算将达 145.3 亿美元 。
半导体薄膜沉积设备市场正处于规模扩张与技术革新的关键时期。在技术进步、新兴应用领域拓展以及国产替代等多重因素的交织推动下,市场前景十分广阔。无论是国际巨头还是国内新兴企业,都将在这一充满机遇与挑战的市场中,凭借持续的技术创新与市场拓展,争夺更为有利的市场地位,共同推动半导体薄膜沉积设备市场迈向新的发展高度。
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