半导体刻蚀设备行业深度报告:多轮驱动刻蚀市场,大陆厂商崛起可期

请务必阅读正文之后的免责条款部分 [Table_MainInfo] [Table_Title] 2018.09.26 多轮驱动刻蚀市场,大陆厂商崛起可期 ——半导体刻蚀设备行业深度报告 王聪(分析师) 021-38676820 wangcong@gtjas.com 证书编号 S0880517010002 本报告导读: 受益国内建厂潮及 3D NAND、FinFET 带来芯片结构变化等多种因素,刻蚀设备市场将保持快速成长,国内企业崛起可期。 摘要: [Table_Summary]  投资建议:受益于刻蚀设备市场蓬勃发展和进口替代加速,推荐以硅刻蚀为主的北方华创(002371.SZ)。  干法刻蚀是市场主流,硅刻蚀难度最大,反应离子刻蚀是目前业界重点发展方向,原子层刻蚀是未来之星。硅刻蚀作为晶体管层刻蚀,刻蚀选择比达到 150:1,14nm 下深宽比达到约 30:1,难度最大。  刻蚀设备市场空间巨大。据 Factor Equilibrium 数据,2016 年全球刻蚀设备市场为 78 亿美元;2017-2025 年市场销售额 CAGR 为 6.8%。受益建厂潮,国内产线建设拉动 20 亿美元刻蚀设备需求。根据长江存储和华力微电子产线设备采购情况,国产刻蚀设备占有率不到20%,国产化率极低。制程不断推进及设计结构日益复杂是推动刻蚀设备市场的核心逻辑。新的制造工艺,如多重图形、基于金属硬掩模的双大马士革工艺、浅沟道刻蚀、高深宽比和高选择比刻蚀等技术不断对刻蚀设备提出挑战。结构上,DRAM 和 Logic/Foundry 小型化、3D NAND 堆叠层数不断增多、FinFET 成为主流等结构创新,使得刻蚀难度和刻蚀步骤不断增加,拉动刻蚀设备需求和发展。  海外公司称霸市场,“内部研发+外延并购”打造具有技术优势的平台型企业,解决方案逐步升级。泛林和应用材料在全球刻蚀领域市场份额位列第一名和第三名。两个公司均积极并购业务重复性低的企业,实现技术优势互补和业务拓展,增强产线上不同阶段设备协同性,升级解决方案。国内刻蚀公司服务优势明显,技术紧跟步伐,有望实现弯道超车。国内公司具有地理优势,服务响应快速。北方华创主攻硅刻蚀和金属刻蚀,14nm 制程已进入验证阶段;8 英寸高密度等离子硅刻蚀机已进入中芯国际产线;深硅刻蚀机成功挺进东南亚市场。中微半导体深耕介质刻蚀设备,7nm 制程已实现量产,并成功进入台积电产线;5nm 制程正在研发;电容型介质刻蚀设备已进入全球前三;硅通孔刻蚀设备方面,8 英寸和 12 英寸设备国内市占率超过 50%。  风险提示:进口替代速度不及预期、国内建厂进程不及预期。 [Table_Invest] 评级: 增持 上次评级: 增持 [Table_subIndustry] 细分行业评级 半导体 增持 [Table_Report] 行业深度研究 电子元器件 股票研究 证券研究报告 行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 of 55 目 录 1. 去除沉积层,决定最小限度,刻蚀环节举足轻重 ............................. 3 1.1. 刻蚀、光刻和薄膜沉积同为 IC 制造三个最重要环节 ................ 3 1.2. 立足刻蚀重要参数,干法刻蚀大势所趋 ...................................... 4 1.3. 干法刻蚀三足鼎立,硅刻蚀难度最大 .......................................... 6 1.4. 干法刻蚀技术不断演进, ALE 成未来之星.................................... 9 2. 受益建厂潮,多重因素共同推动市场需求 ....................................... 13 2.1. 设备投资占比巨大,刻蚀设备是重要一环 ................................ 13 2.2. 受益建厂潮,国内刻蚀设备需求大,国产化率有待提升 ........ 14 2.3. 多种因素共同推动,刻蚀设备需求高企 .................................... 17 2.3.1. 制造工艺日益复杂提升刻蚀难度,拉动刻蚀需求 ............. 17 2.3.2. 新结构推动制造工艺发展,打开刻蚀设备市场 ................. 23 3. 海外龙头“自研+并购”优势明显,平台型企业全设备布局 ............. 30 3.1. 泛林:持续研发成就刻蚀龙头,积极外延占比不断提升 ........ 30 3.2. 应用材料:刻蚀业务快速增长,多样化并购开疆扩土 ............ 36 4. 标的推荐:国内厂商奋起直追,推荐关注优质标的 ....................... 40 4.1. 北方华创(002371.SZ):深耕硅刻蚀,切入金属掩模刻蚀 .... 41 4.2. 中微半导体(暂未上市):介质刻蚀龙头,逐渐打入硅通孔刻蚀 48 5. 风险因素 ............................................................................................... 53 5.1. 进口替代速度不及预期 ................................................................ 53 5.2. 国内建厂进程不及预期 ................................................................ 53 行业深度研究 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 of 55 1. 去除沉积层,决定最小限度,刻蚀环节举足轻重 1.1. 刻蚀、光刻和薄膜沉积同为 IC 制造三个最重要环节 晶圆制造是半导体生产的必要环节,它是指利用二氧化硅作为原材料制作单晶硅硅片的过程。具体来讲,是先利用西门子工艺,将天然硅加工成用来制作芯片的高纯硅,后者又被称为半导体级硅或电子级硅,再利用 CZ 法等技术将半导体级硅的多晶硅块转换成一块大的单晶硅硅锭。对硅锭进行一系列机械加工、化学处理、表面抛光和质量测量后,可以得到用于下一步晶圆加工的硅片。 表 1: 晶圆制造需要众多步骤 主要生产步骤 工艺细节 所需设备 半导体级硅制作 利用西门子工艺,以含碳的硅石为原料还原出冶金级硅,压碎后与氯化氢反应出三氯化硅气体,再利用氢气还原出半导体级硅 单晶硅生长 将多晶硅放入坩埚加热熔化后,利用一块具有所需晶向的籽晶接触到熔化的多晶硅表面,以一定速度向上旋转直拉,再进行缩颈、放肩转

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2018-10-06
国泰君安
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