我国半导体设备之物理气相沉积(PVD)设备市场现状及市场规模分析
磁控溅射技术属于PVD(物理气相沉积)技术的一种,是制备薄膜材料的重要方法之一。它是利用带电荷的粒子在电场中加速后具有一定动能的特点,将离子引向被溅射的物质制成的靶电极(阴极),并将靶材原子溅射出来使其沿着一定的方向运动到衬底并最终在衬底上沉积成膜的方法。
典型的PVD 腔室示意图
资料来源:公开资料整理,立鼎产业研究中心
磁控溅射原理示意图
资料来源:公开资料整理,立鼎产业研究中心
PVD 设备在集成电路工艺中主要应用于后道金属布局布线领域,随着工艺技术的提升,对于金属布线的要求也越来越高,对于PVD 工艺的制程工艺精度要求越来越严格,另一方面,随着电路结构的日益复杂,金属布线的层级也越来越大,从90nm 的2-3 层到40nm 的4-5 层再到28nm 的6-7 层,意味着PVD 设备的使用率逐渐提高。
根据Gartner 数据,PVD 设备占整个设备投资比例大概为4%,我们推算2018-2020 年国内晶圆厂建设对应的PVD设备市场空间分别为56、58、61 亿元。
国产PVD 设备目前占比约为5%,预计到2020 年能够达到10%左右,我们推算2018-2020 年国产PVD 设备的市场分别为3.9、4.9、6.3 亿元。
我国晶圆厂 PVD 设备及国产PVD 设备市场
资料来源:公开资料整理,立鼎产业研究中心
目前国内的PVD 设备市占率较低,较大部分由国内领先企业北方华创贡献(立鼎产业研究中心,www.leadingir.com)。经过多年潜心研发,北方华创在溅射源、腔室设计与仿真模拟技术等多项关键技术领域取得重大突破,获得了优秀的薄膜沉积工艺结果。公司近几年陆续成功开发了TiNHardmask PVD、Al pad PVD、AlN PVD、TSV PVD 等一系列磁控溅射PVD 产品,实现了在集成电路、先进封装、半导体照明、微机电系统、功率器件等领域的全面产品布局。其中应用于28nm/12 英寸晶圆生产的HardmaskPVD 设备已成为中芯国际的Baseline 设备,代表着国产集成电路工艺PVD 设备的最高水平,并成功进入国际供应链体系。
相信在未来的几年晶圆厂投资热潮中,北方华创在PVD 设备这一领域也会乘风而起,加快国产化进度。同时,公司的Cu Barrier Seed PVD 设备也在中芯国际、长江存储等先进工艺产线进行验证,有望实现突破。