摘要:刻蚀机是一种用于制造微细结构的设备,常见于半导体、光学和电子工业中。刻蚀机通过将化学反应物和物理能量相结合,去除材料表面的一部分,从而创建所需的微细结构。刻蚀机主要分为湿法刻蚀机和干法刻蚀机,其中,湿法刻蚀机分为化学刻蚀机和电解刻蚀机;干法刻蚀机分为离子铣刻蚀机、等离子刻蚀机和反应离子刻蚀机。目前中国刻蚀机的国产化率正在逐步提高。虽然总体核心半导体产业设备国产化率不足10%,但是刻蚀机领域的国产化率约为20%。刻蚀机是我国最具优势的半导体设备领域,也是国产替代占比最高的重要半导体设备之一。不断发生的半导体贸易限制事件,让刻蚀机等半导体设备的战略重要性凸显,未来刻蚀机的国产替代有望加快。
一、定义及分类
刻蚀机是一种用于制造微细结构的设备,常见于半导体、光学和电子工业中。刻蚀机通过将化学反应物和物理能量相结合,去除材料表面的一部分,从而创建所需的微细结构。刻蚀机主要分为湿法刻蚀机和干法刻蚀机,其中,湿法刻蚀机分为化学刻蚀机和电解刻蚀机;干法刻蚀机分为离子铣刻蚀机、等离子刻蚀机和反应离子刻蚀机。
二、行业政策
刻蚀是半导体图案化过程的核心工艺,刻蚀机被视为半导体制造三大核心设备之一。近年来,国家对半导体产业的重视和大力支持,半导体设备行业迎来了前所未有的发展,刻蚀机作为其中的重要组成部分,也迎来了显著的发展。2022年3月,黑龙江省人民政府印发《黑龙江省“十四五”数字经济发展规划》,提出要布局建设芯片制造产业,推动现有硅基晶圆和电子元器件扩产,提升器件级、晶圆级和系统级半导体与集成电路封装测试配套能力,探索发展刻蚀机、离子注入机等集成电路关键装备制造。2024年1月,工信部等七部门印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,提出要推动有色金属、化工、无机非金属等先进基础材料升级,发展高性能碳纤维、先进半导体等关键战略材料,加快超导材料等前沿新材料创新应用。
三、行业壁垒
1、技术壁垒
刻蚀机行业属于典型技术密集型行业,产品技术含量高、附加值高、进入壁垒高。刻蚀机企业注重研发投入、对配套产业要求高、客户认证周期长,对研发、采购、销售等业务管理能力提出了较高的要求。因此,新进入刻蚀机行业的企业存在一定的技术壁垒。
2、资金壁垒
刻蚀机的研发、生产和测试都需要投入大量的资金,因此,刻蚀机行业的资金壁垒相对较高。与此同时,为了保持技术领先和满足市场需求,刻蚀机企业还需要不断进行技术升级和产能扩张,这也需要大量的资金投入。此外,由于刻蚀机行业的集中度较高,市场竞争激烈,刻蚀机企业需要投入更多的资金进行市场推广和品牌建设,以提高客户认可度和市场份额。
3、客户认可度壁垒
由于刻蚀机行业的技术门槛较高,客户在选择供应商时往往更加注重产品的技术性能、稳定性和可靠性。因此,新进入者需要花费大量的时间和资金来建立品牌声誉和客户信任。此外,由于刻蚀机行业的客户多为大型半导体制造商,这些客户对供应商的选择非常严格,新进入刻蚀机行业的企业需要满足客户的各种要求和标准,才能获得客户的认可和订单。
四、产业链
1、行业产业链分析
刻蚀机产业链上游为半导体材料和零部件,包括预真空室、刻蚀腔体、供气系统和真空系统;产业链中游为刻蚀机制造;产业链下游为刻蚀机的应用,包括半导体器件、太阳能电池和其他微机械制造。


















2、行业领先企业分析
(1)中微半导体设备(上海)股份有限公司
中微半导体设备(上海)股份有限公司主要从事高端半导体设备及泛半导体设备的研发、生产和销售。公司瞄准世界科技前沿,基于在半导体设备制造产业多年积累的专业技术,涉足半导体集成电路制造、先进封装、LED外延片生产、功率器件、MEMS制造以及其他微观工艺的高端设备领域。数据显示,2024年上半年,中微公司半导体设备收入为34.48亿元,同比增长36.45%。公司的等离子体刻蚀设备在国内外持续获得更多客户的认可,针对先进逻辑和存储器件制造中关键刻蚀工艺的高端产品新增付运量显著提升,CCP和ICP刻蚀设备的销售增长和在国内主要客户芯片生产线上市占率均大幅提升。2024年上半年,公司刻蚀设备收入为26.98亿元,较2023年同期增长约56.68%,刻蚀设备占营业收入的比重由2023年上半年的68.16%提升至2024年上半年的78.26%。
(2)北方华创科技集团股份有限公司
北方华创科技集团股份有限公司专注于半导体基础产品的研发、生产、销售和技术服务,主要产品为电子工艺装备和电子元器件。电子工艺装备包括半导体装备、真空及新能源锂电装备,电子元器件包括电阻、电容、晶体器件、模块电源、微波组件等。北方华创始终坚持科技创新,不断推进新产品研发和产品迭代升级,积极拓展产品应用领域,以满足快速发展的市场需求。在半导体装备业务板块,北方华创的主要产品包括刻蚀、薄膜沉积、炉管、清洗、快速退火、晶体生长等核心工艺装备,广泛应用于集成电路、功率半导体、三维集成和先进封装、化合物半导体、新型显示、新能源光伏、衬底材料等制造领域。北方华创借助产品技术领先、种类多样、工艺覆盖广泛等优势,以产品迭代升级和成套解决方案为客户创造更大价值。数据显示,2024年前三季度,北方华创营业收入为203.53亿元,同比增长39.51%。
五、行业现状
近年来,中国政府出台了一系列政策扶持半导体产业的发展,包括鼓励国产替代、支持研发创新等。这些政策为中国刻蚀机行业的发展提供了良好的政策环境。目前中国刻蚀机的国产化率正在逐步提高。虽然总体核心半导体产业设备国产化率不足10%,但是刻蚀机领域的国产化率约为20%。刻蚀机是我国最具优势的半导体设备领域,也是国产替代占比最高的重要半导体设备之一。不断发生的半导体贸易限制事件,让刻蚀机等半导体设备的战略重要性凸显,未来刻蚀机的国产替代有望加快。
六、发展因素
1、有利因素
(1)全球半导体重心向我国转移带来产业扩张和升级机遇
随着我国成为世界电子信息产品最重要的生产基地之一,越来越多的国际半导体企业向我国转移产能,持续的产能转移不仅带动了国内半导体整体产业规模和技术水平的提高,同时也为刻蚀机等半导体设备制造业提供了巨大的市场空间,促进了我国半导体产业专业人才的培养及配套行业的发展,半导体产业环境的良性发展为我国刻蚀机产业的扩张和升级提供了机遇。
(2)国家产业政策的支持
我国高度重视刻蚀机产业的发展,纷纷出台了一系列政策支持刻蚀机产业的发展,主要包括《制造业可靠性提升实施意见》《关于推进钙钛矿太阳能电池产业发展的实施方案》《关于推动未来产业创新发展的实施意见》《关于加力支持大规模设备更新和消费品以旧换新的若干措施》等政策,这些政策不仅包括资金支持,还包括税收优惠、人才培养等。政策的支持为刻蚀机行业的发展提供了良好的外部环境,有利于刻蚀机行业的健康发展。
(3)市场需求持续向好
近年来,电子信息技术发展迅速,各类智能化、网络化和移动化的便携消费电子产品层出不穷,而新一代网络通信、物联网、云计算、节能环保等新兴产业更成为刻蚀机产业发展的新动力,共同推动全球刻蚀机行业持续快速蓬勃发展。作为全球电子产品制造大国和消费大国,我国对刻蚀机产品需求很大,然而当前我国刻蚀机产品对外依存度较高,严重影响了国家信息产业安全,国产芯片自主创新与进口替代势在必行。随着国内刻蚀机产品市场需求的不断增长以及国产刻蚀机替代进口的不断推进,刻蚀机行业将迎来新一轮的投资周期,为我国刻蚀机提供了良好市场发展空间。
2、不利因素
(1)技术创新不足
随着半导体工艺的不断发展,对刻蚀机的精度、效率、稳定性等方面的要求越来越高。然而,国内刻蚀机企业在技术创新方面还存在一定短板,如研发能力不足、创新机制不完善、知识产权保护意识薄弱等,从而导致国内刻蚀机在高端市场缺乏竞争力,难以满足客户对高性能设备的需求。同时,技术创新不足也限制了国内刻蚀机企业在产业链上下游的拓展能力,影响了刻蚀机的整体竞争力。
(2)产业链配套不完善
刻蚀机的制造需要依赖大量的上游原材料和零部件供应商。然而,国内刻蚀机企业在上游供应链方面还存在不稳定因素,如供应商数量有限、质量参差不齐等。与此同时,国内半导体产业在快速发展过程中,对刻蚀机的需求也在不断增加。然而,由于国内半导体制造企业与刻蚀机企业之间的技术水平和需求差异较大,导致下游应用需求与刻蚀机性能之间存在不匹配的问题。
(3)国际竞争差距大
随着半导体的发展,对刻蚀机的精度和性能要求越来越高,推动了市场的发展。目前,全球刻蚀机市场主要由少数几家国际巨头占据主导地位,这些刻蚀机企业在技术、品牌、市场份额等方面拥有显著优势。相比之下,国内刻蚀机企业在技术积累、制造工艺、供应链管理等方面还存在一定差距。虽然国内刻蚀机企业在中低端刻蚀机领域已实现一定国产化,但高端刻蚀机仍依赖进口。
七、竞争格局
国内刻蚀机企业起步较晚,目前全球市场大多被海外巨头占据;国际刻蚀机市场呈现高度垄断格局,泛林半导体、东京电子和应用材料这三大巨头一直占据着主导地位。目前,中国刻蚀机行业企业主要包括北方华创、中微公司、中国电科、屹唐半导体、创世威纳科技、金盛微纳科技、芯源科创、华林科纳等。
八、发展趋势
随着半导体技术的不断进步,三维刻蚀需求显著增加。特别是在3D NAND和DRAM等领域,高层数堆叠和更小的制程节点对刻蚀技术提出了更高要求。未来,随着新能源汽车、高性能计算等领域的快速发展,三维刻蚀机的需求将进一步扩大,为中国刻蚀机行业带来新的发展机遇。与此同时,智能化和自适应性的提升是刻蚀机行业发展的重要趋势。结合人工智能、机器学习和大数据分析,刻蚀系统将能够实时调整、优化和预测工艺参数,提高生产效率和产品质量。未来,智能化刻蚀系统将成为行业主流,推动中国刻蚀机行业向更高水平发展。
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