半导体设备发展趋势与前景概述!-先进光半导体

　　驱动半导体产业开拓进步的核心是设备。随着先进制程芯片成为主流，半导体设备将会越发精细化、复杂化，甚至可以牺牲部分生产效率。在产品终端需求爆发、单位产能工序增加、设备单价不断上升三方面因素的共同驱动下，半导体设备未来5年增长前景广阔。

　　从技术发展趋势来看，集成电路的物理极限很大程度上受到科学技术的影响，随着半导体设备、材料、设计、制造等方面的进步，集成电路的理论“极限”一直在被不断突破（20年前认为100nm已经是极限），目前的极紫外光+多重图形工艺已经可以将制程推进至个位纳米级，且芯片制造仍存在立体化、集成化的空间；另一方面，全球龙头晶圆厂商大举扩产，也说明制程进步的边际效用递减效应还不明显，所以，未来3-5年摩尔定律仍将统治半导体产业，根据台积电和三星电子的公告，预计到2026年，2nm制程可以实现量产。为了适配7nm以下更先进制程的需求，先进半导体设备的发展趋势将是进一步精细化、复杂化，甚至不惜牺牲一定的生产效率。

　　从市场前景来看，市场规模=订单数量*产品价格=（（替代老旧设备需求量+新增成熟制程半导体制造投资需求量+新增先进制程半导体制造投资需求量）*每单位制造所需设备数量）*（产品技术价值+其他价值）。半导体制造80%的产品仍然是集成电路，随着下游行业蓬勃发展，芯片需求不断增长，尤其是所需工艺复杂繁多的先进制程芯片，同样的产量，需要更多道工艺，也就需要更多的设备；同时，工艺程序数量增多导致良率更加重要，设备性能和精密度要求更高，单价也更高。以上三种因素形成乘数效应，预计半导体设备将在未来3-5年高速增长。乐观估计，到2026年，全球半导体设备市场规模将达到1500-1800亿美元左右。

　　广义上的半导体设备包括半导体材料制造设备、半导体加工设备（狭义上的半导体设备）和半导体封测设备三部分，分别服务于半导体制造产业链中的原料制造、晶圆加工和封装测试三大环节。

　　半导体产业所需材料主要包括硅片、光刻胶、靶材、抛光液抛光垫和电子特气等。除了硅片以外，大部分材料都属于一般性化工产品，不需要特殊的专门适配半导体产业的设备，相关行业的龙头都是传统化工巨头，半导体产业属性并不浓厚，一般也不会被纳入半导体设备的研究范围中。硅片的制造过程主要包括精炼提纯、拉晶、切片、抛光等步骤，硅原料会先被高温化学反应熔炼提纯，之后在高温液体状态下被拉铸成单晶硅锭，硅锭再被切割为硅片，经过打磨抛光等之后就可以送至晶圆厂进行加工。相关设备和技术都是针对硅即其他半导体材料特性设计，技术含量相对而言不算很高，但近年来随着下游制造的精密度增加，对于材料的纯度要求也在提高。

　　半导体加工是半导体制造中的最主要环节。硅片和其他材料送至晶圆厂以后，前后要经历数千道工序才能完成加工。加工流程包括：1.氧化：硅片需要被加热处理，在表面形成氧化膜，从而产生合适的物理化学特性；2.光刻：将光刻胶涂抹至硅片表面，再通过透镜显影，将掩模版上图形等比缩小后照射在光刻胶上，被照射到的光刻胶的物理化学性质会被改变；3.刻蚀：定向清除部分光刻胶之后，就可以对露出的部分进行等离子轰击，从而在基底上刻下需要的线路图形；4.薄膜沉积：将金属材料和介电质材料沉积在硅片表面形成薄膜，之后再通过刻蚀完成电路和导线的制备；5.离子注入：通过等离子体轰击向硅晶格中注入所需离子，达成所需物理特性；6.退火：离子注入有可能破坏晶格，造成芯片缺芯，需要高温退火，使得晶格结构得以恢复；7.清洗：大部分步骤都会造成一定的杂质残留，需要及时清洗干净，才能进入下一步骤；8.量测：每一步骤的处理都需要硅片已经满足一定的性质和条件，这就要求必须准确测量硅片在生产过程中的各项参数，并及时检测出缺陷。晶圆加工过程技术难度大、良率要求高，对高精尖设备的需求很大，核心设备包括光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、清洗设备、热处理设备、量测设备、离子注入设备等，这些又被称作前道设备。其中部分设备的技术内容有一定的重叠，如刻蚀和薄膜沉积可以视为逆过程，因此细分行业的龙头也是一样的。

　　半导体在晶圆厂被生产出来之后，就会被送至封测厂进行封装测试，完成封测后的产品才能作为完成产品，通过客户认证并出售。随着封装技术的进步，封装过程不仅能够提供保护和满足外观需求，还能通过系统性封装等方式，减小芯片面积。但封装所需的设备没有什么针对半导体特性设计的特别之处，一般被归类为普通机械设备，而非半导体设备。测试设备主要用来测试产品的最终性能，往往要与设计厂商长期合作，根据其特定的需求提供测试设备，主要有测试机、探针台等。封装测试设备又可以称为后道设备。

　　先进光半导体由南方先进联合日本归国华侨杨振林博士团队合资成立，以南方先进为主要投资方、杨博士团队为技术核心的一家专业从事光电器件、光耦合器、光耦继电器等光电集成电路以及光电驱动等产品，研发团队涵盖设计、制造、销售和服务的高新技术企业，先进光半导体拥有先进的光电器件全自动生产线，具有年产8000万只光电光耦器件的生产能力。现阶段先进光半导体的光耦继电器、光耦合器等主要产品用于：蓄电系统．智能电表．自动检测设备．电信设备．测量仪器．医疗设备．通信设备．PC端．安防监控．O/A设备．PLC控制器．I/O控制板等，依托于光半导体综合的设计技术和芯片制造技术优势，先进光半导体期望在有广阔发展前景的光电控制领域深耕，逐步提升产品的技术附加值，扩充技术含量更高的产品线。

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