【康沃真空網】一、工藝技術
薄膜沉積是晶圓加工中的關鍵流程之一,主要分為物理氣相沉積PVD和化學氣相沉積CVD兩類。物理氣相沉積的過程中不發生化學反應,只發生物質的相變等物理變化,如蒸鍍過程是將固態蒸鍍源轉換為氣態,再在目標表面形成固態膜的過程。而化學氣相沉積CVD則通過化學反應進行,將反應源以氣體形式通入反應腔中,經過與其他外部反應物或與基板進行化學反應形成目標生成物沉積于基板上。以上工藝均使用特定的CVD設備以及PVD設備來實現。
PVD工藝一般可以分為三種,分別是真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍。真空蒸鍍是在真空環境中對蒸鍍材料進行加熱獲得蒸汽,再將蒸發的物質沉積在目標基片上的過程。濺射鍍膜的原理是以成膜材料為靶,并作為陰極,同時以目標基板為陽極,在氬氣中加以高電壓使電離后的氬氣與陰極相撞擊,被撞擊出的靶材分子或原子在基板上堆積形成薄膜。離子鍍是通過將成膜材料高度電離化形成膜材料離子,從而增加膜材料離子的沉積動能,并使之在高化學活性狀態下沉積薄膜的技術。
二、市場需求預測
內資產線中PVD設備投資額占比約為10%。晶圓制造設備約占半導體設備投資額的80%,而成膜設備則占晶圓投資設備的20%,一般來說PVD設備與CVD設備占比接近(各10%)。
在PVD設備領域,AMAT一家獨大,約占全球市場份額的80%以上,但是目前國內廠商也在不斷突破,長江存儲等新建產線PVD國產化率已經超過10%。
內資產線國產設備支出將逐漸上升。目前在建的九條內資產線包括2條存儲器IDM產線(長江存儲與合肥長鑫)、3臺特色IDM產線(粵芯、積塔、士蘭微)以及4條代工產線(中芯國際FinFET、中芯國際65-55nm、華虹無錫、華虹Fab6),以上產線建設完成預計設備總投資額可達到7916億元。而2020年隨著內資產線進一步啟動擴產及采購周期,設備總投資額有望達到993億元,同比增長70%。
智研咨詢發布的《2020-2026年中國PVD行業市場現狀分析及投資前景研究報告》數據顯示:內資產線2020年PVD設備需求空間達80億元,國產設備需求空間有望提升到5.6億元。2019/2020設備總投資額分別約為587/993億元。預計晶圓制造設備占比為80%,PVD設備投資額額占比為10%,可以得出內資產線2020年PVD設備總投資額將從2019年的47億元提升到80億元。但是由于2019年除長江存儲以及華虹外,其余產線對國產PVD設備采購較少,因此總體國產化率低于長江存儲PVD國產化率(10%),取5%。基于目前國內廠商技術不斷突破,預計國產化率會在2020年提高到7%(僅內資產線),因此預計2020年國產PVD設備需規模可以達到5.6億元。
新突破的CuBS-PVD設備未來市場規模巨大,預計中芯國際、華虹系、合肥長鑫(一期)以及長江存儲(一期)產線從現在到最終達產對該類設備市場需求規模可超過40億元。其中邏輯芯片代工產線是未來CuBS的重要拉動力量,其對CuBS-PVD需求量是同產能存儲器產線的4-5倍,邏輯代工產線達到月產能10萬片預計需要超過40臺CuBS-PVD設備。目前北方華創在中芯國際等產線中導入進度良好,隨著中芯國際、華虹系等持續擴產,國產CuBS設備潛在訂單空間巨大。
三、PVD鍍膜材料行業主要壁壘
1.技術壁壘
PVD鍍膜材料具有典型的技術密集型行業特點,要求行業內的廠商具有較強的技術研發實力和先進的生產工藝,具有完善的品質控制能力。
PVD鍍膜材料作為平板顯示、半導體、太陽能電池、光學元器件等行業上游關鍵的原材料之一,其與整個下游行業的技術發展和升級密不可分,所以PVD鍍膜材料廠商往往需要投入較大的人力、物力、資金進行技術研發,以推動整個產業的技術革新,同時滿足日益個性化的客戶需求和不斷變化升級的市場。
此外,PVD鍍膜材料涉及多種有色金屬及稀土材料的深加工,其技術與生產工藝難度較高,下游應用對PVD鍍膜材料的配比、純度、微觀織構等有著極嚴格的要求,對于新進入者來說具有較高的技術門檻。
2.資金壁壘
PVD鍍膜材料行業亦屬于資金密集型行業,本行業在生產方面需要投入大量資金建設大型廠房、購置大型精密加工設備及配套輔助設備等,同時為保障產品質量的可靠性往往還需配套高端的檢測設備。這些均需要大量的資金投入,使得行業的資金進入門檻較高。
3.人才壁壘
PVD鍍膜材料涉及到材料學、物理、化學、工程學等多個學科領域的知識,其產品的研發與生產需要高素質、具有復合專業知識、勇于創新的高級技術人員。一名合格的技術人才還需要經過企業內部長時間的培養,要經歷具體生產實踐的磨練,而一個涉及多領域的成熟專業人才團隊更是需要經過長時間的實踐磨合。對于潛在的新進入者,人才瓶頸將在很大程度上制約其生存發展。
4.品牌壁壘
PVD鍍膜材料行業存在著品牌準入壁壘。由于PVD鍍膜材料對下游客戶產品的性能、穩定性等方面都具有重要的影響,因而客戶對PVD鍍膜材料的質量要求較高,一般需要經過非常嚴格的產品認證,并且只信任產品質量過硬、成功量產多年和資歷較深的品牌廠商,而這一特點也使其具有較強的客戶粘性。對于新進入者而言,很難在短期內建立起良好的市場品牌,并快速打開市場。