2022年薄膜沉积设备行业市场规模及发展现状分析

1、2022年薄膜沉积设备行业市场规模及发展现状分析1.中国大陆成为全球晶圆扩产中心，半导体设备景气度有望延续受益汽车电子&IoT 等行业高景气，2021 年全球半导体设备销售额达历史最高点， 中国大陆半导体产业重心趋势愈发凸显。从行业增速来看，2021 年全球&中国大陆半 导体设备销售额分别为 1026 和 296 亿美元，2012-2021 年 CAGR 分别达到 12%和 32%， 中国大陆增速明显高于全球平均水平；从全球占比来看，2012 年中国大陆半导体设备 销售额全球占比仅为 6.8%，2021 年快速上升至 28.9%，产业重心趋势越发凸显。短期来看，在高基数背景下，市场普遍担心半导

2、体下游需求增速放缓，叠加疫情等 因素影响，半导体设备需求会有所承压。但我们认为，短期受益汽车电子等需求持续旺 盛，全球半导体需求仍有望持续增长，叠加晶圆产能东移&IC 设计崛起，本土半导体晶 圆设备市场需求有望在较长时间内保持稳定增长，半导体设备需求景气度有望延续。 首先，从需求端来看：1）全球：据 IC Insights 数据，2022 年全球半导体销售额有 望达到 6806 亿美元，同比+11%，将创历史新高。此外，台积电 2022Q2 营收目标为 176- 182 亿美元，创单季新高，也足以验证市场旺盛需求。2）国内：以新能源汽车为例， 2022Q1 我国实现销售 125 万辆，同比+1

3、43%，持续旺盛，对半导体需求持续增长。其次，从供给端来看，全球晶圆产能东移背景下，中国大陆已成为全球晶圆新增产 能中心。2021 年底中国大陆晶圆全球产能占比仍仅为 16%，远低于中国大陆半导体销 售额全球占比（2021 年约 35%）。SEMI 数据显示，2021-2022 年全球新增晶圆厂 29 座， 其中中国大陆新增 8 座，占比达到 27.59%。根据集微咨询统计，2022 年初中国大陆共有 23 座 12 英寸晶圆厂正在投入生产，总 计月产能约为 104.2 万片，与总规划月产能 156.5 万片相比，产能装载率仅达到 66.58%， 仍有较大扩产空间。同时，集微咨询预计中国大陆未

4、来 5 年（2022 年-2026 年）还将新 增 25 座 12 英寸晶圆厂，总规划月产能将超过 160 万片。由此可见，在全球晶圆产能东 移持续推进背景下，中国大陆对晶圆设备的需求有望长期维持高位。2.薄膜沉积设备价值量占比排名第二，2025 年全球市场规模 340 亿美元2.1. 薄膜沉积设备是前道三大核心设备之一，价值量占比高达 25%薄膜沉积为集成电路制造核心工艺环节。薄膜沉积主要是指利用热、光、等离子体 等外加能量激活化学反应源，产生活性反应基团并在衬底表面发生化学反应或聚结，进 而形成微纳级别厚度的金属、介质或半导体薄膜。薄膜作为芯片结构的功能材料层，直 接影响芯片性能，是集成电

5、路最核心、工艺难度最大的工序之一。薄膜沉积为晶圆制造三大核心设备之一，价值量占比高达 25%。薄膜沉积工艺难度 大，设备单体价值量高，同时在晶圆制造循环过程中工序较多，均奠定了薄膜沉积设备 高价值量占比的基础。在半导体设备中，2020 年晶圆制造设备价值量占比高达 80%；而在晶圆制造设备中，薄膜沉积设备价值量占比高达 25%，仅次于刻蚀设备。具体来看，薄膜沉积设备种类繁多，细分应用领域各异。按照工艺原理、薄膜沉积 效果等不同，薄膜沉积设备可大致分为 CVD、PVD、ALD 三大类： 1）CVD：气体分子在外部能量作用下发生化学反应并在衬底表面沉积成膜，重复 性和台阶覆盖性较好，可用于 SiO

6、2、Si3N4、PSG、BPSG、TEOS 等介质薄膜，以及半导 体、金属（W）、各类金属有机化合物薄膜沉积。CVD 种类繁多，根据腔室压力、外部 能量等不同，可大致分为 APCVD、LPCVD、SACVD、 PECVD、MOCVD 等类别。2）PVD：在真空条件下利用高温蒸发或高能粒子等物理方法轰击靶材，使靶材表 面原子“蒸发”并沉积在衬底表面，沉积速率高，一般适用于各类金属、非金属、化合 物膜层的平面沉积，可大致划分为电子束蒸发 PVD 和磁控溅射 PVD 两大类。 3）ALD：将气相前驱体脉冲交替地通入反应室内，并以单原子膜形式通过循环反 应逐层沉积在基片表面，可对复杂形貌的基底表面实现

7、全覆盖成膜，台阶覆盖率极高， 适用于各类金属及金属化合物、氧化物、氮化物、硫化物等薄膜沉积。PECVD 为第一大薄膜沉积设备，价值量占比可达 33%。PECVD 指等离子体增强 CVD，利用微波&射频电离反应气体分子，形成高化学活性的等离子体，促进化学反应 在低温环境下快速进行，具备沉积温度低、薄膜均匀性好、致密性强等优势，在集成电 路制造中广泛应用，2020 年 PECVD 在薄膜沉积设备中价值量占比高达 33%，为第一 大薄膜沉积设备，ALD 价值量排名占比达到 11%，可见 PECVD+ALD 占整个薄膜沉积 设备市场半壁江山。2.2. 先进制程下薄膜沉积设备量价齐升，2025 年全球市

8、场规模将达 340 亿美元高价值量占比基础之上，先进制程工艺对于薄膜沉积设备的需求还存在量价齐升逻 辑，具体来看： 1）薄膜沉积需求量陡增。这一方面体现在随着堆叠层数增加，薄膜沉积加工工序 变多；另一方面体现在薄膜沉积种类变多，对设备机型丰富度需求提升。据公司招股书 披露，对于 90nm CMOS 工艺，大约需要 40 道薄膜沉积工序；而对于 3nm FinFET 工艺 产线，薄膜沉积工序超过 100 道，涉及的薄膜材料类型也由 6 种增加到近 20 种。2）薄膜沉积技术难度增大，设备价值量同样存在提升趋势。这一方面体现在薄膜 沉积技术指标提升，涉及致密度、缺陷率、应力分布等核心指标，如从 90 nm CMOS 工 艺到 3nm FinFET 工艺，对薄膜颗粒的要求由微米量级提升到纳米量级。另一方面体现 在新器件结构对薄膜制备平台的系统集成度要求更高，如金属互联阻挡层的制备需要将 多种工艺腔体集成在一个平台内，对设备平台的自动化控制提出更高的挑战。参考 Maximize Market Research 预测数据，我们预计 2