半导体这个产业,从芯片设计,到芯片制造,到封装测试,到芯片设备,到半导体材料,可以说从下游到上游,技术难度和壁垒都非常高,可以说没有容易做的东西。
在半导体的产业链里面,设备和材料被认为是上游。这两个领域美国和日本是占据优势的。
一、半导体材料
半导体材料,可以分为晶圆制造需要的材料和封装需要的材料。
封装材料包括引线框架、封装基板、陶瓷封装材料、键合丝、包装材料、芯片粘结材料等,其中封装基板是占比最大。
当然了晶圆制造所需的材料是核心,大体可以分成以下:硅片,靶材,CMP抛光材料(主要是抛光垫和抛光液),光刻胶,湿电子化学品(主要是高纯试剂和光刻胶配套试剂),电子特种气体,光罩(光掩膜),以及其他。
半导体制造过程中所需材料
制造材料分占比
半导体材料厂商
二、半导体设备
半导体集成电路制造过程及其复杂,需要用到的设备包括硅片制造设备、晶圆制造设备、封装设备和辅助设备等。
由SEMI统计的2017年全球前10的IC设备厂商排名
美日荷三国垄断,半导体设备行业集中度非常高
从上表可以看出半导体设备核心装备集中于日本、荷兰、美国、韩国四个地区。Gartner的数据显示,列入统计的、规模以上全球晶圆制造设备商共计58家,其中,日本企业最多,达到21 家,占36%。其次是欧洲的13家、北美10家、韩国7家,中国大陆4家(上海盛美、上海中微、 Mattson(亦庄国投收购)和北方华创,仅占不到 7%)。
荷兰ASML几乎垄断了高端领域的光刻机,市场份额高达80%。ASML新出的EUV光刻机可用于试产7nm制程,价格高达1亿美元。AMAT在CVD设备和PVD设备领域都保持领先,LamResearch是刻蚀机设备领域龙头。
中国方面虽然半导体设备具备了一定的产业基础,但是技术实力与国外相比仍存在较大的差距。即使在发展水平相对较高的 IC 封装测试领域,我国与先进国际水平相比仍然存在较大差距。尤其是单晶炉、氧化炉、 CVD 设备、磁控溅射镀膜设备、 CMP 设备、光刻机、涂布/显影设备、 ICP 等离子体刻蚀系统、探针台等设备市场几乎被国外企业所占据。另外,我国本土半导体设备企业数量不算少,但总体不强。
目前,国产半导体设备处于局部有所突破,但整体较为落后的状态。尤其与应用材料、 ASML等相比,国产半导体设备公司的实力仍然偏弱,绝大部分企业无法达到国际上已经实现量产的10nm工艺,部分企业突破到28nm或14nm工艺,但在使用的稳定性上与国际巨头差距较大,较难大批量进入量产线,也较难进入国际代工巨头的生产线。
总之一句话:路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!