言引:在半导体制造的复杂流程中,刻蚀用硅部件扮演着举足轻重的角色,堪称整个制造体系的关键拼图 。半导体制造是一个将硅片逐步转化为拥有复杂电路结构芯片的过程,涵盖了氧化、光刻、刻蚀、薄膜沉积、掺杂等一系列精细工序。
刻蚀环节作为其中的核心步骤,其目的是通过去除硅片上特定区域的材料,从而精准地构建出所需的微观电路图案。而刻蚀用硅部件正是这一关键环节中不可或缺的基础元件,主要包括硅电极、硅环、硅喷射管等 。以硅电极举例来说,在干法刻蚀工艺里,它不仅充当着附加电压的电极角色,用于形成电磁场以加速和约束等离子体,确保等离子体在轰击晶圆时各个点位的速度和轰击量均匀一致;同时,它还是刻蚀气体进入腔体的通路,通过表面均匀分布的喷射孔将工艺气体注入腔体内并进行分流处理,为刻蚀反应的顺利进行创造条件。再看硅环,其能够对刻蚀过程中的等离子体起到稳定和约束作用,保障刻蚀反应在特定区域内精准发生,极大地提升刻蚀的均匀性和精度,对于提高芯片的良品率有着重要意义。
从某种程度上讲,刻蚀用硅部件的性能优劣直接关乎半导体制造的成败。倘若硅部件的质量不过关,例如表面粗糙度不符合要求、尺寸精度存在偏差,又或是材料纯度不足,都极有可能导致刻蚀过程出现偏差。像是刻蚀过度、刻蚀不足,以及在芯片表面产生不必要的损伤等问题,这些瑕疵会进一步引发芯片的性能下降、功能异常,严重时甚至会使芯片完全报废。所以,在半导体制造领域,每一次对刻蚀用硅部件性能的优化和提升,都如同为整个产业大厦添砖加瓦,推动着半导体技术朝着更高性能、更小尺寸、更低功耗的方向大步迈进。
展开剩余92%行业全景:现状剖析(一)市场规模与增长态势
从全球范围来看,刻蚀用硅部件市场展现出了强劲的发展势头。据VMResearch的调研数据,2024 年全球刻蚀用硅部件市场规模约达 120 亿元,预计到 2031 年市场规模将逼近 196.5 亿元,在 2025-2031 年期间的年复合增长率(CAGR)为 7.2% 。这一增长趋势的背后,是半导体产业持续扩张的强劲驱动。全球半导体销售额从 2019 年的 4123 亿美元一路攀升至 2023 年的 5238 亿美元,增幅约 28% 。像 5G、数据中心 / 服务器、AI、新能源汽车、物联网 IOT 等领域的技术产业化应用不断深入,对半导体的需求与日俱增,从而为刻蚀用硅部件市场的发展注入了源源不断的动力。
再将目光聚焦到中国市场,近年来同样呈现出高速增长的态势。随着国内半导体产业的蓬勃发展,国家政策的大力扶持,以及本土企业技术创新能力的逐步提升,中国刻蚀用硅部件市场规模在全球市场中的占比不断提高。尽管目前在技术和市场份额方面与美国、日本、韩国等国家仍存在一定差距,但中国市场的增长潜力巨大,有望在未来成为全球刻蚀用硅部件市场增长的重要引擎。
(二)产品分类与应用领域
刻蚀用硅部件主要包括硅电极和硅环等产品类型 。硅电极,也被称作上电极、喷淋头(Showerhead),在晶圆制造刻蚀环节中,其扮演着双重关键角色。一方面,它作为附加电压的电极,通过通电形成电磁场,对等离子体进行加速和约束,确保等离子体在轰击晶圆时各个点位的速度和轰击量均匀、一致;另一方面,它还是刻蚀气体进入腔体的通路,借助表面均匀分布的喷射孔将工艺气体注入腔体内,并进行分流处理,为刻蚀反应的顺利进行提供保障。硅环则是支撑硅电极及其他相关零件的承载部件,它不仅能够保证等离子干式刻蚀机腔体的密封性和纯净度,还能对硅晶圆边缘起到保护作用,有效提升产品的良品率。
从应用领域来看,刻蚀用硅部件主要应用于 OEM(原始设备制造商)和晶圆厂等领域 。在 OEM 领域,刻蚀用硅部件作为关键零部件,被广泛应用于各类刻蚀设备的制造中,如应用材料公司(Applied Materials)、泛林集团(Lam Research)、东京电子(Tokyo Electron)等国际知名的半导体设备制造商,在其生产的刻蚀设备中都大量使用了刻蚀用硅部件。在晶圆厂领域,无论是逻辑芯片、存储芯片,还是功率芯片的制造,刻蚀用硅部件都发挥着不可或缺的作用。例如,台积电(TSMC)、三星(Samsung)、英特尔(Intel)等全球领先的晶圆制造企业,在其先进制程的晶圆生产线上,对刻蚀用硅部件的性能和质量都有着极高的要求。
(三)区域市场分布
刻蚀用硅部件的区域市场分布呈现出较为明显的特征 。北美地区,尤其是美国,凭借其在半导体技术研发和设备制造领域的深厚底蕴,以及拥有如应用材料、泛林集团等行业巨头,在全球刻蚀用硅部件市场中占据着主导地位。美国不仅是刻蚀用硅部件的主要生产地区,同时也是重要的消费市场,其市场规模和份额在全球范围内名列前茅。
欧洲地区在半导体产业方面也有着一定的基础和技术积累,德国、法国、英国等国家在半导体设备制造、材料研发等领域具备较强的实力。虽然欧洲在刻蚀用硅部件市场的整体规模上不及北美和亚洲,但在一些高端产品和特定应用领域,仍有着不可忽视的市场份额。
亚洲地区则是全球刻蚀用硅部件市场增长最为迅速的区域 。其中,韩国和日本在半导体产业领域同样实力强劲。韩国的三星、SK 海力士等企业在存储芯片制造方面处于世界领先地位,对刻蚀用硅部件的需求旺盛;日本的东京电子、三菱材料等企业,在刻蚀设备制造和硅部件生产方面技术先进,产品质量优良,在全球市场中具有较强的竞争力。中国作为全球最大的半导体消费市场,近年来在刻蚀用硅部件领域的发展也十分迅猛。随着国内半导体产业的快速崛起,本土企业如宁夏盾源聚芯半导体科技股份有限公司、锦州神工半导体股份有限公司等不断加大研发投入,技术水平逐步提升,市场份额也在不断扩大。此外,东南亚地区的半导体产业也在逐渐兴起,对刻蚀用硅部件的市场需求也在稳步增长。
竞争格局:巨头割据与新秀崛起(一)国际巨头垄断局面
目前,全球刻蚀用硅部件市场主要被美国、日本和韩国企业垄断 。美国的 Silfex Inc. 作为 Lam 泛林子公司,在全球市场中占据着主导地位 。凭借与 Lam Research 的紧密合作关系,Silfex Inc. 能够深入了解 Lam 设备的技术细节和工艺要求,从而为其提供高度适配的先进刻蚀用硅部件产品。这种深度的协同合作,使得 Silfex Inc. 在产品研发、技术创新以及市场响应速度等方面都具备了强大的竞争优势。例如,在面对 Lam Research 新一代刻蚀设备对硅部件更高的精度和性能要求时,Silfex Inc. 能够迅速调配研发资源,通过改进材料配方和加工工艺,及时推出满足需求的新产品,确保了其在高端刻蚀用硅部件市场的领先地位。
在韩国,Hana Materials Inc.、Worldex Industry & Trading Co., Ltd. 和 KC Parts Tech., Ltd. 等企业也在市场中占据着重要地位 。Hana Materials Inc. 以其精湛的材料研发技术和严格的质量控制体系,在硅部件的材料性能优化方面取得了显著成果,其产品在韩国本土以及国际市场上都备受认可。Worldex Industry & Trading Co., Ltd. 则凭借其广泛的销售网络和卓越的客户服务能力,能够快速响应客户需求,及时提供优质的硅部件产品,在市场中树立了良好的口碑。
日本的三菱材料同样是刻蚀用硅部件领域的核心厂商之一 。三菱材料拥有悠久的历史和深厚的技术积累,其在材料研发、生产工艺以及质量管控等方面都达到了世界领先水平。作为日本东电电子等企业的主要供应商,三菱材料能够根据客户的特定需求,提供定制化的硅部件解决方案。通过不断投入研发,三菱材料持续优化产品性能,如提高硅部件的纯度、降低表面粗糙度、增强产品的耐腐蚀性等,以满足半导体制造工艺不断升级的需求。
(二)国内企业追赶之路
近年来,随着国内半导体产业的快速发展,宁夏盾源聚芯、锦州神工半导体等国内企业在刻蚀用硅部件领域也取得了显著的进步 。宁夏盾源聚芯半导体科技股份有限公司主要从事硅部件和石英坩埚的研发、生产和销售 。自 2011 年成立以来,盾源聚芯不断加大研发投入,积极引进先进技术和高端人才,在硅部件的研发和生产方面取得了一系列重要突破。公司的产品以外销为主,主要客户包括 ATC、台积电、中微公司等国内外头部企业 。在 2020 - 2023 年期间,盾源聚芯的营收实现了快速增长,从 2.63 亿元增长至 13.16 亿元。然而,受半导体和光伏行业景气度影响,公司近年来营收增速大幅放缓,净利润、毛利率均出现下滑,核心产品石英坩埚、硅部件的产能利用率亦持续下滑 。此外,盾源聚芯的关联交易与独立性受到交易所关注 。报告期内,公司向关联方销售的金额占营业收入的比例较高,在 2020 年,盾源聚芯向关联方销售产品占比超 70%,其中通过日本磁控控制的关联渠道间接销售占比达 38.55% 。尽管近年来公司逐渐规范关联交易,但仍存在基于境外关联方协助推介客户资源、提供辅助性销售支付服务并按协议约定比例向其支付销售佣金和服务费的情况 。这些问题都对盾源聚芯的进一步发展带来了一定的挑战。
锦州神工半导体股份有限公司在 2024 年度发布的业绩快报公告显示出令人惊叹的逆势增长 。根据公司披露的数据,2024 年度营业总收入达到了 30,270.01 万元,同比增长 124.17%;归属于母公司所有者的净利润更是从去年的亏损中强势扭亏为盈,达到了 4,136.39 万元 。神工半导体的业绩增长得益于其积极抓住大直径硅材料市场需求回暖以及硅零部件新增需求提升的契机,对产品结构进行了有效调整 。公司在技术研发方面也展现出了强大的实力,投入大量资源用于研发创新,拥有一支高素质的研发团队,具备深厚的技术积累和丰富的经验 。他们专注于先进制程工艺的研究,不断提升产品的性能和质量。例如,在芯片制造的关键环节,神工半导体通过优化工艺参数,提高了芯片的良品率和稳定性 。在单晶硅材料领域,神工股份已实现 28nm 及以上制程硅片量产,纯度达 11 个 9(99.999999999%),技术参数对标日本 CoorsTek,而价格低 15%-20%,具备显著的国产替代性价比 。然而,在国际市场上,一些大型半导体企业具有规模优势和成熟的产业链,在技术研发、生产制造和市场渠道等方面占据着主导地位,相比之下,神工半导体在规模和资源方面可能相对较弱。在国内市场,众多半导体企业纷纷崛起,竞争也日益激烈 。神工半导体需要不断提升技术水平,降低成本,提高产品的性价比,以在激烈的市场竞争中脱颖而出。
发展趋势:技术与市场双轮驱动(一)技术革新方向
在刻蚀用硅部件的技术发展方面,高纯度和高精度无疑是最为关键的两大方向 。随着半导体制造工艺朝着 7 纳米、5 纳米甚至更小制程节点不断迈进,对刻蚀用硅部件的纯度要求也在持续攀升。以目前先进的制程工艺为例,硅部件的纯度需达到 11 个 9(99.999999999%)以上,才能最大程度地减少杂质对刻蚀过程和芯片性能的负面影响。在刻蚀过程中,哪怕是极其微量的杂质,都有可能导致刻蚀速率出现偏差,进而使刻蚀的均匀性遭到破坏,最终影响芯片的性能和良品率。因此,不断提升硅部件的纯度,是确保刻蚀效果稳定、提高芯片质量的重要基础。
高精度同样是刻蚀用硅部件技术发展的核心目标之一 。在先进的半导体制造工艺中,刻蚀线条的宽度已经缩小至几纳米甚至更小,这就要求硅部件的尺寸精度、表面粗糙度等指标都必须达到极高的水平。例如,硅电极表面的微孔直径精度需要控制在纳米级别,以保证刻蚀气体能够均匀地喷射到晶圆表面,实现精准的刻蚀反应;硅环的平整度和同心度误差也必须控制在极小的范围内,否则会影响等离子体的约束效果,导致刻蚀过程出现偏差。为了实现这些高精度要求,制造企业需要不断引入先进的加工技术和设备,如电子束加工、离子束加工、原子层沉积等,同时加强对生产过程的质量控制和检测,确保每一个硅部件都能满足半导体制造的严苛要求。
(二)市场需求新动态
随着 5G、AI、物联网等新兴领域的快速发展,对半导体的需求呈现出爆发式增长,这也为刻蚀用硅部件市场带来了新的机遇和挑战 。在 5G 通信领域,基站建设和 5G 终端设备的普及,需要大量高性能的半导体芯片来支持信号的处理和传输。这些芯片在制造过程中,对刻蚀用硅部件的性能和质量提出了更高的要求,不仅需要硅部件具备更高的精度和稳定性,还需要能够适应高频、高速信号处理的需求。
AI 技术的发展同样推动着半导体需求的增长 。人工智能的训练和推理过程需要强大的计算能力支持,这就促使了对高性能计算芯片的研发和生产。例如,英伟达(NVIDIA)的 A100 和 H100 等加速计算芯片,在 AI 领域得到了广泛应用。这些芯片的制造工艺复杂,对刻蚀用硅部件的性能要求极高,需要硅部件能够在复杂的等离子体环境下稳定工作,确保刻蚀过程的精确性和一致性,以满足芯片制造对高精度、高可靠性的需求。
物联网的兴起,使得各类智能设备如智能家居、智能穿戴设备、工业物联网传感器等数量急剧增加 。这些设备需要大量低功耗、高性能的半导体芯片来实现数据的采集、处理和传输。这也带动了对刻蚀用硅部件的市场需求,要求硅部件在保证性能的前提下,能够实现小型化和低成本化,以适应物联网设备大规模生产的需求。
挑战与机遇(一)面临的挑战
刻蚀用硅部件行业面临着诸多严峻的挑战,首当其冲的便是极高的技术壁垒 。半导体制造工艺持续朝着更小尺寸、更高性能的方向迈进,这对刻蚀用硅部件的性能提出了近乎苛刻的要求。如前文所述,在先进制程工艺中,硅部件的纯度需达到 11 个 9(99.999999999%)以上,尺寸精度、表面粗糙度等指标也必须控制在纳米级别。要实现这些目标,企业不仅需要在材料研发、加工工艺等方面投入大量的资源进行技术攻关,还需要具备深厚的技术积累和强大的研发实力。然而,掌握这些核心技术并非一蹴而就,需要长期的研发投入和经验沉淀,这无疑对新进入企业构成了巨大的技术门槛。
国际竞争的压力也不容小觑 。目前,全球刻蚀用硅部件市场主要被美国、日本和韩国的企业所垄断,这些国际巨头凭借其先发优势、技术领先地位以及完善的产业链布局,在市场份额、客户资源和品牌影响力等方面都占据着主导地位 。例如,美国的 Silfex Inc. 作为 Lam 泛林子公司,与 Lam Research 紧密合作,能够及时获取最新的技术需求和市场信息,从而在产品研发和市场响应方面具有明显的优势 。日本的三菱材料在材料研发、生产工艺和质量管控等方面拥有世界领先水平,其产品质量和性能备受全球客户的认可 。韩国的 Hana Materials Inc. 等企业也在材料研发和市场拓展方面表现出色。相比之下,国内企业在技术水平、生产规模和品牌影响力等方面仍存在较大差距,在国际市场竞争中面临着巨大的压力。
此外,全球贸易形势的不确定性也给刻蚀用硅部件行业带来了诸多风险 。近年来,贸易保护主义抬头,贸易摩擦不断加剧,这对全球半导体产业链的稳定发展造成了严重影响 。刻蚀用硅部件作为半导体制造的关键材料,其生产和销售也不可避免地受到波及 。贸易壁垒的增加、关税的提高以及贸易政策的不稳定,不仅会导致企业的生产成本上升,还可能影响企业的原材料供应和产品出口,进而对企业的生产经营和市场拓展带来不利影响 。例如,中美贸易摩擦期间,双方在半导体设备和材料领域的贸易限制措施,使得相关企业的进出口业务受到了严重阻碍,市场份额和经济效益都受到了不同程度的损失 。
(二)潜藏的机遇
尽管面临着诸多挑战,但刻蚀用硅部件行业也蕴含着巨大的发展机遇 。其中,国产替代的空间十分广阔 。随着国内半导体产业的快速发展,国家对半导体产业的重视程度不断提高,出台了一系列政策措施来支持半导体产业的发展,推动半导体材料和设备的国产化进程 。在这样的政策背景下,国内刻蚀用硅部件企业迎来了难得的发展机遇 。一方面,国内半导体制造企业为了降低生产成本、提高供应链的安全性和稳定性,对国产刻蚀用硅部件的需求日益增长 。例如,中芯国际、华虹半导体等国内晶圆制造企业,在不断扩大产能的同时,积极寻求国产刻蚀用硅部件的供应商,为国内企业提供了广阔的市场空间 。另一方面,国内企业在技术研发方面不断取得突破,产品质量和性能逐步提升,与国际先进水平的差距逐渐缩小。以宁夏盾源聚芯、锦州神工半导体为代表的国内企业,通过加大研发投入、引进高端人才等方式,在刻蚀用硅部件的研发和生产方面取得了显著的进步,部分产品已经达到或接近国际先进水平,具备了参与国际市场竞争的能力 。
新兴市场的需求增长也为刻蚀用硅部件行业带来了新的发展机遇 。随着 5G、AI、物联网、新能源汽车等新兴技术的快速发展,对半导体的需求呈现出爆发式增长 。这些新兴领域对半导体的性能和质量提出了更高的要求,同时也带动了对刻蚀用硅部件的市场需求 。在 5G 通信领域,基站建设和 5G 终端设备的普及,需要大量高性能的半导体芯片来支持信号的处理和传输,这就为刻蚀用硅部件市场带来了广阔的发展空间 。AI 技术的发展同样推动着半导体需求的增长,人工智能的训练和推理过程需要强大的计算能力支持,促使了对高性能计算芯片的研发和生产,进而带动了对刻蚀用硅部件的需求 。物联网的兴起,使得各类智能设备如智能家居、智能穿戴设备、工业物联网传感器等数量急剧增加,这些设备需要大量低功耗、高性能的半导体芯片来实现数据的采集、处理和传输,也为刻蚀用硅部件行业带来了新的市场机遇 。新能源汽车的快速发展,对汽车芯片的需求大幅增长,从自动驾驶芯片到电池管理芯片,都离不开刻蚀用硅部件的支持 。这些新兴市场的快速发展,为刻蚀用硅部件行业提供了新的增长动力 。
未来展望:驶向何方站在当下,刻蚀用硅部件行业正处于一个关键的发展节点,未来充满了无限的可能性和机遇。从技术革新的角度来看,随着半导体制造工艺向更高精度、更小尺寸不断迈进,刻蚀用硅部件的性能提升空间依然广阔。在未来,我们有理由期待硅部件在纯度、精度、稳定性等方面实现更大的突破,以满足半导体产业日益增长的需求。例如,通过研发新型材料和制造工艺,有望进一步提高硅部件的纯度,降低杂质含量,从而减少刻蚀过程中的缺陷,提高芯片的性能和良品率。
在市场需求方面,5G、AI、物联网、新能源汽车等新兴领域的快速发展,将继续为刻蚀用硅部件市场注入强劲的动力。随着 5G 网络的全面覆盖和应用场景的不断拓展,对 5G 通信芯片的需求将持续增长,这将带动刻蚀用硅部件市场的发展。AI 技术的广泛应用,如智能语音识别、图像识别、自动驾驶等领域,对高性能计算芯片的需求也将不断增加,从而推动刻蚀用硅部件市场的扩张。物联网的兴起,使得各类智能设备的数量呈爆发式增长,这些设备对半导体芯片的需求也将带动刻蚀用硅部件市场的发展。新能源汽车的快速发展,对汽车芯片的需求大幅增长,从自动驾驶芯片到电池管理芯片,都离不开刻蚀用硅部件的支持,这也为刻蚀用硅部件市场带来了新的增长机遇。
对于国内企业而言,虽然目前在技术和市场份额方面与国际巨头存在一定差距,但随着国家政策的大力扶持、本土企业技术创新能力的不断提升以及国产替代空间的逐步扩大,未来发展前景十分广阔 。国内企业应抓住这一历史机遇,加大研发投入,加强技术创新,提高产品质量和性能,逐步缩小与国际先进水平的差距。同时,积极拓展市场渠道,加强与国内半导体制造企业的合作,提高国产刻蚀用硅部件的市场占有率,实现国产替代的目标。
刻蚀用硅部件行业作为半导体产业的重要组成部分,其发展对于推动半导体技术进步、促进新兴产业发展具有重要意义 。让我们共同关注刻蚀用硅部件行业的发展动态,期待在未来,行业能够取得更加辉煌的成就,为全球半导体产业的发展做出更大的贡献。
本报告关注全球与中国市场刻蚀用硅部件的产能、产出、销量、销售额、价格以及发展前景。主要探讨全球和中国市场上主要竞争者的产品特性、规格、价格、销量、销售收益以及他们在全球和中国市场的占有率。历史数据覆盖2020至2024年,预测数据则涵盖2025至2031年。
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