中國12吋晶圓項目光刻機(jī)采購統(tǒng)計與光刻材料市場

光刻是晶圓制造的核心工藝。半導(dǎo)體用***、光刻膠、光掩膜等的市場分別被國外龍頭企業(yè)如ASML、Canon、信越化學(xué)、JSR、住友化學(xué)、Fujifilm等企業(yè)所主導(dǎo)。目前中國半導(dǎo)體光刻產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)薄弱，市場潛力巨大，發(fā)展空間廣闊。

——***，半導(dǎo)體制造的核心設(shè)備

光刻是集成電路制造的最關(guān)鍵、最復(fù)雜、耗時占比最大的核心工藝，約占晶圓制造總耗時的40%-50%。公開數(shù)據(jù)顯示，2019年光刻設(shè)備占半導(dǎo)體晶圓處理設(shè)備市場的23%左右。

近十幾年來，ASML處于全球半導(dǎo)體前道***絕對龍頭地位，市場份額常年在60%以上，市場地位極其穩(wěn)固。而在高端機(jī)型方面（ArF、ArFi、EUV），如今ASML更是占據(jù)接近90%的市場，在最先進(jìn)EUV***這塊，更是ASML獨一家！相比之下，日本雙巨頭——尼康和佳能逐漸式微，2019年尼康市場份額僅為7%，佳能更是放棄了高端***市場。

近年來，中國芯片制造行業(yè)飛速發(fā)展，多個12英寸生產(chǎn)線建成或擴(kuò)產(chǎn)，帶來巨大的***采購需求，亞化咨詢整理了近幾年國內(nèi)部分12吋晶圓產(chǎn)線的***采購情況。

——光刻膠，半導(dǎo)體制造的核心材料

光刻膠是半導(dǎo)體制造的核心工藝材料之一。全球能夠生產(chǎn)光刻膠的企業(yè)比較少，主要由美國Shipley（已被陶氏收購）、Futurrex；德國Microresist Technology、Allresist；日本東京應(yīng)化、JSR、信越化學(xué)、住友化學(xué)；瑞士GES；韓國東進(jìn)化學(xué)、東友精細(xì)化學(xué)；臺灣長春集團(tuán)、亞洲化學(xué)等，這些企業(yè)占據(jù)全球超過95%的市場份額。

來源：野村國際

目前半導(dǎo)體先進(jìn)制造工藝使用做多的還是ArF光刻膠和KrF光刻膠。JSR是ArF光刻膠市場龍頭，其ArF光刻膠市占率約為24%；東京應(yīng)化（TOK）是全球KrF光刻膠市場龍頭，其KrF光刻膠市占率約為27%。

亞化咨詢預(yù)計，2020年全球半導(dǎo)體光刻膠市場規(guī)模預(yù)計超過21億美元，光刻過程中用到的材料（光刻膠、光刻膠輔材、光罩）約為晶圓制造材料市場的26%。

目前，國內(nèi)90-14nm半導(dǎo)體制程的高端半導(dǎo)體芯片制造所用的ArF光刻膠100%需要進(jìn)口，其中超過90%為日本制造，ArF高端光刻膠產(chǎn)品在國內(nèi)一直是空白。到目前為止，歐美及日本等國家仍對中國禁止輸入ArF光刻膠技術(shù)。

而在下游行業(yè)3D NAND的光刻技術(shù)發(fā)展中，KrF光刻技術(shù)占主要地位，但目前該種類的光刻膠多為日韓、歐美等國家提供，代表現(xiàn)階段及未來5年內(nèi)處于主流地位的3D NAND制造用的厚膜光刻膠仍難覓國內(nèi)光刻膠供應(yīng)商蹤影。因此，中國想要掌握ArF和KrF厚膜等高端光刻膠技術(shù)，國產(chǎn)化替代勢在必行。

——光掩膜，芯片制造中不可忽視的硬件成本

光罩，也稱光掩膜版，是用于半導(dǎo)體光刻過程中的母版。芯片的制造需要經(jīng)過反復(fù)的光刻與刻蝕過程，其中用到的光罩也不止一張，14nm工藝制程大約需要60張光罩，而到了7nm工藝制程至少需要80張光罩。

光罩的費用及其昂貴，主要是因為光罩制造過程中所用到的Mask Writer（光罩寫入機(jī)）的價格非常之高。Mask Writer是將已經(jīng)設(shè)計好的電路圖案呈現(xiàn)到光罩上。一臺Mask Writer的價格一般需要上千萬美金，5-7nm的Mask Writer價格甚至接近一億美金！全球可以工藝Mask Writer的供應(yīng)商不多，日本廠商Nuflare幾乎處于壟斷地位。

采用不同的制程工藝，其需要的光罩成本也不相同，例如40/28nm制程工藝現(xiàn)如今已是非常成熟，其對應(yīng)的光罩成本也比較低。

芯片硬件成本=（光罩成本+晶圓數(shù)量×單位晶圓成本+測試成本+封裝成本）/最終成品率

可以看出，在流片或芯片線產(chǎn)能不高時由于晶圓數(shù)量較少，流片成本主要在于光罩成本。當(dāng)產(chǎn)量足夠大，極高的光罩成本就能被巨大的晶圓數(shù)量所分?jǐn)偅酒某杀揪涂梢源蠓档汀?/p>

臺積電、英特爾、三星所用的光罩絕大部分都是由自己專業(yè)的工廠生產(chǎn)，其他的半導(dǎo)體光罩市場主要被美國Photronics、日本DNP以及日本Toppan三家所壟斷。亞化咨詢預(yù)計，2020全球半導(dǎo)體光罩市場約為41億美元。

——光刻氣，國產(chǎn)化先行者

光刻氣是用來產(chǎn)生***光源的電子氣體。光刻氣大多為稀有氣體，或稀有氣體和氟氣的混合物，常見的DUV光刻氣包含Ar/F/Ne混合氣、Ar/Ne混合氣、Kr/F/Ne混合氣、Kr/Ne混合氣等。

由于臺積電、三星等廠商逐漸將部分產(chǎn)能轉(zhuǎn)向EUV部分，預(yù)計未來全球DUV光刻氣市場的增量大部分在中國大陸。目前林德旗下NOVAGAS是全球最大的DUV光刻氣供應(yīng)商。

根據(jù)中國電子材料協(xié)會數(shù)據(jù)顯示2015年，中國半導(dǎo)體DUV光刻氣需求約為7000立方，完全依賴進(jìn)口，主要供應(yīng)商為林德集團(tuán)、液化空氣集團(tuán)、普萊克斯集團(tuán)等。2016年起，華特光刻氣產(chǎn)品進(jìn)入市場，2017年華特Ar/F/Ne混合氣、Kr/Ne混合氣、Ar/Ne混合氣、Kr/F/Ne四種光刻混合氣產(chǎn)品通過了ASML認(rèn)證。

預(yù)計從2021年起，中國光刻氣市場會隨著國內(nèi)12吋芯片廠產(chǎn)能的增加而快速增加，增量主要在長江存儲、中芯國際、華虹及其他外資廠。預(yù)計2025年中國DUV光刻氣市場將破億元人民幣。光刻氣市場面臨國產(chǎn)化的機(jī)遇。

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