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                  文章詳情

                  半導體設備行業深度報告:市場再創新高,國產化替代空間廣闊(一)

                  日期:2022-03-11 20:04
                  瀏覽次數:228
                  摘要: 核心觀點 全球半導體設備支出進入上升周期。5G、物聯網、大數據、人工智能以及汽車電子等新技術和新產品的應用,將帶來龐大的半導體市場需求,行業將進入新一輪的上升周期。半導體設備位于產業鏈的上游,其市場規模隨著下游半導體的技術發展和市場需求而波動。根據SEMI預測,2020年全球半導體設備市場規模達創紀錄的689億美元,同比增長16%,2021年將達719億美元,同比增長4.4%,2022年仍舊保持增長態勢,市場將達761億美元,同比增長5.8%。 半導體產業向中國轉移,中國成為*大半導體設備市場。中國憑借低勞動力成本的優...

                  核心觀點

                  全球半導體設備支出進入上升周期。5G、物聯網、大數據、人工智能以及汽車電子等新技術和新產品的應用,將帶來龐大的半導體市場需求,行業將進入新一輪的上升周期。半導體設備位于產業鏈的上游,其市場規模隨著下游半導體的技術發展和市場需求而波動。根據SEMI預測,2020年全球半導體設備市場規模達創紀錄的689億美元,同比增長16%,2021年將達719億美元,同比增長4.4%,2022年仍舊保持增長態勢,市場將達761億美元,同比增長5.8%。

                  半導體產業向中國轉移,中國成為*大半導體設備市場。中國憑借低勞動力成本的優勢,不斷引進半導體產業先進技術,加大半導體產業人才培養,逐步承接了半導體低端封測和晶圓制造業務。隨著全球電子化進程的開展,下游產業快速發展,不斷推動中國半導體產業持續興旺。中國大陸半導體設備市場規模在全球的占比逐年提升,SEMI預計2020年中國大陸半導體設備市場規模將達181億美元,同比增長34.6%,成為全球*大的半導體設備市場。在2020年晶圓廠密集的資本支出之后,SEMI預計中國大陸2021年半導體設備市場將小幅回落,市場規模為168億美元,同比下降7%。

                  半導體設備市場為海外廠商壟斷,國產設備企業奮起直追。2019年國產半導體設備銷售額為161.82億元,中國大陸2019年半導體設備市場規模134.5億美元,國產化率約17%,具備較大國產替代空間。在當前美國持續加強技術和設備封鎖的情況下,半導體設備國產替代步伐正在加快。國產設備企業在政策和資金大力支持下,在刻蝕、薄膜沉積、測試等多個領域不斷取得突破。

                  國產刻蝕設備、薄膜沉積設備和測試設備有望成為半導體設備國產化先鋒。中微公司和北方華創分別在CCPICP刻蝕設備領域取得突破,部分產品已進入先進制程生產線驗證;北方華創在PVD領域實現了國產優異薄膜制備設備零的突破,設備覆蓋了90-14nm多個制程,沈陽拓荊CVD設備成功進入長江存儲生產線。華峰測控模擬測試機國內市占率已達60%,后續SOC項目推進可能為公司帶來新的增長空間。


                  1.半導體產業鏈解析

                  半導體指常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。半導體產品按照功能區分可以分為集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器等四大類。其中集成電路是半導體產業的核心,根據WSTS數據,2020年集成電路市場規模占到了半導體市場的82%。





                  1:全球半導體市場規模


                  半導體產業鏈可按照主要生產過程進行劃分,整體可分為上游中游下游。以半導體中占比*高的集成電路產業為例,上游包括半導體材料、生產設備、EDA、IP核。EDA,即電子設計自動化(Electronics Design Automation),主要包括設計工具和設計軟件。IP核(Intellectual Property Core)提供已經完成邏輯設計或物理設計的芯片功能模塊,通過授權允許客戶將其集成在IC設計中。中游包括設計、制造、封測三大環節。下游主要為半導體應用,主要包括3C電子、醫療、通信、物聯網、信息安全、汽車、新能源、工業等。

                  1.1.半導體產業運作的兩種模式:IDM和垂直分工模式

                  半導體產業運作主要有兩種模式,即IDM模式和垂直分工模式。如前文所述,半導體整個制造過程主要包括芯片設計、晶圓制造和封裝測試三大環節。所謂IDMIntegrated Device Manufacture)模式,即由一個廠商獨立完成芯片設計、制造和封裝三大環節,英特爾和三星是全球*具代表性的IDM企業。另一種模式為垂直分工模式,即Fabless(無晶圓制造的設計公司)+Foundry(晶圓代工廠)+OSAT(封裝測試企業),Fabless是指專注于芯片設計業務,只負責芯片的電路設計與銷售,將生產、測試、封裝等環節外包的設計企業,代表企業有高通、英偉達、AMD等;Foundry即晶圓代工廠,指只負責制造、封測的一個或多個環節,不負責芯片設計,可以同時為多家設計公司提供服務的企業,代表企業有臺積電、中芯國際等。OSAT指專門從事半導體封裝和測試的企業。

                  在臺積電成立以前,半導體行業只有IDM一種模式。IDM模式的優勢在于資源的內部整合優勢,以及具有較高的利潤率。IDM模式貫穿整個半導體生產流程,不存在工藝流程對接問題,新產品從開發到面市的時間較短,且因為覆蓋前端的IC設計和末端的品牌營銷環節,具有較高的利潤率水平。但其公司規模龐大、管理成本和運營費用較高,同時半導體生產需要龐大的資本支出,使得行業內只有極大的幾家IDM企業能夠生存。

                  半導體制造業具有明顯的規模經濟效應,擴大規??梢燥@著降低單位產品的成本,提高企業競爭力,降低產品價格,垂直分工模式應運而生。一方面,垂直分工模式使得Fabless投資規模較小,運行費用較低,因此涌現出了大量的上等的芯片設計企業。另一方面,Foundry能夠*大化的利用產能,提高資本支出的收益率。但垂直分工模式可能會因芯片設計和生產無法順利協同,導致芯片從設計到面市的時間過長,給芯片設計廠商造成損失。

                  1.2.硅片制造

                  半導體設備主要應用在半導體產業鏈中的晶圓制造和封裝測試環節。硅片制造是半導體制造的**大環節,硅片制造主要通過硅料提純、拉晶、整型、切片、研磨、刻蝕、拋光、清洗等工藝將硅料制造成硅片,然后提供給晶圓加工廠。

                  半導體工業中有兩種常用方法生產單晶硅,即直拉單晶制造法(CZ法)和懸浮區熔法(FZ法)。CZ法是硅片制造常用的方法,它較FZ法有較多優點,例如只有CZ法能夠做出直徑大于200mm的晶圓,并且它的價格較為便宜。CZ法的原理是將多晶硅硅料置于坩堝中,使用射頻或電阻加專線圈加熱熔化,待溫度超過硅的熔點溫度后,將籽晶浸入、熔接、引晶、放肩、轉肩等徑等步驟,完成一根單晶硅棒的拉制。




                  2半導體單晶硅棒拉晶設備


                  單晶生長爐是生產單晶硅的主要半導體設備。目前全球的單晶生長爐主要由美國Kayex、德國PVATePla、日本Ferrotec等企業供應,國內的單晶生長爐企業主要包括晶盛機電、南京晶能、連城數控等。

                  單晶硅棒完成后,還需要經過一系列加工才能得到硅片成品,主要涉及的半導體設備有切片機、研磨機、濕法刻蝕機、清洗機、拋光機和量測機。目前上述硅片加工設備主要由日本、德國和美國廠商提供,國內僅有晶盛機電等少數廠家推出了部分硅片加工設備,市場占有率較低。


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