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光刻机,不再是唯一解!半导体的下一个风口,将会吹向哪里?

2025-07-29 新闻动态 95

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半导体设备市场的下一个风口,将会吹向哪里?答案或许就藏在刻蚀设备的技术突破里。

“蚀刻技术,将取代光刻成为芯片制造核心。”这句言论,来自于英特尔的一位高管。

这意味着:光刻机,不再是唯一解!

当光刻的“极限” 逐渐显现,刻蚀设备正从芯片制造的 “关键配角”, 走向舞台的中央。

第一,刻蚀设备:半导体设备市场里逆袭的黑马!

“光刻、刻蚀、薄膜沉积”被称为半导体制造的“三驾马车”,这三者在全球晶圆制造中的价值量占比分别为“22%、21%、21%”。

光刻,是将电路图形转移到覆盖于硅片表面的光刻胶上,通过光照和显影实现。因此,光刻机可以理解为就是“投影仪”。

刻蚀,是用化学或物理方法,有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程,其基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形。因此,刻蚀机可以理解为就是“雕刻刀”。

刻蚀设备在半导体制造中的重要性,正从两个维度清晰显现。

一是刻蚀工艺的复杂性正呈现指数级增长。目前EUV光刻机的波长限制在13.5nm,做出来的线条只能做到14nm。因此, 10nm、7nm、5nm芯片要通过多重模版的方法,把20nm光刻机线条翻版成两个10nm线条,再翻版成5nm的线条,这一过程中,刻蚀设备作用巨大。SEMI数据显示,在芯片制造流程里,从65nm 制程演进至 7nm 制程,光刻步骤数量仅增加了约 30%,但刻蚀步骤数量却激增了超过 300%。如今,刻蚀环节已经不再是光刻之后的辅助工序,而是成为决定芯片性能、良品率及先进制程实现的核心环节。

二是刻蚀设备的应用贯穿半导体制造全流程。在3D NAND 存储芯片制造中,每片晶圆的刻蚀工序占比从 2D NAND 时代的约 25% 提升至如今超过 50%。这清晰表明,随着芯片从平面走向立体堆叠,“雕刻”工序的复杂度和重要性不亚于“投影”工序。同理,先进封装技术也对刻蚀设备提出更高的诉求。比如在 Chiplet集成中,刻蚀设备需同时处理硅、介质与金属多种材料,其选择性刻蚀能力直接决定了不同芯粒间的互联良率。

第二,国产替代:我们已经出现刻蚀设备的佼佼者!

由于刻蚀工艺复杂、技术壁垒高,全球刻蚀设备市场集中度高,国际巨头泛林科技、应用材料和东京电子等,占据市场的主导地位。

对于中国半导体行业而言,光刻机的价值毋庸置疑,刻蚀机的分量同样不可轻估。国产芯片制造领域,FinFET 工艺仍是先进制程的主流选择。受限于部分设备性能,国内先进制程要实现更小尺寸,不得不依赖多重曝光技术。而这一现实,正让刻蚀技术及相关设备的需求与重要性持续攀升。

目前,国内已经有两大半导体设备公司崭露头角,分别是“北方华创”和“中微公司”。

北方华创:是半导体设备领域的平台型企业,其半导体设备品类数量在国内同类型厂商中位居前列,覆盖光胶处理、刻蚀、清洗、热处理、化学气相沉积、物理气相沉积等多个集成电路生产环节。具体的刻蚀设备上,主营“硅刻蚀设备”。

中微公司:属于半导体专业型设备商,其半导体设备仅聚焦刻蚀工艺环节,专攻“介质刻蚀设备”。

两家公司进行对比,从整个半导体设备市场来看,北方华创的关注度更高。但要论刻蚀设备的细分赛道,中微公司的看点相对较多,其在CCP、ICP设备领域均拥有强大的产品实力,部分产品已经进入海外产线,批量应用于5nm及以下先进制程生产线。

此外,半导体刻蚀设备市场,我们还迎来了一位“后起之秀”。2025年7月8日,“屹唐半导体”在科创板敲响上市钟声。

屹唐半导体:前身为美国应用材料公司旗下的半导体湿法设备业务部门,2015年通过国产化收购重组成立。目前,已经形成刻蚀、薄膜沉积、快速热处理等三大类核心设备产品线。公司已经进入三星、SK海力士国际大厂供应链,客户覆盖中芯国际和国内两大存储芯片龙头。作为国内为数不多可以量产刻蚀设备的厂商,2021年至2023年,市占率始终为全球前十。

第三,需求状态:国产半导体市场需要何种刻蚀设备?

目前,国产半导体对刻蚀设备的需求主要呈现两大特征,即“全链条覆盖” 与“尖端突破”。

从技术维度来说:既需要能覆盖成熟制程全流程的综合型设备能力,例如支持14nm 及以上逻辑芯片、3D NAND 存储芯片制造的 ICP/CCP 刻蚀设备,以满足国内晶圆厂大规模扩产对稳定供应链的需求。亦渴求突破 5nm 及以下先进制程的尖端设备,尤其是在高深宽比刻蚀、原子层刻蚀等关键技术上实现自主可控,从而摆脱对多重曝光工艺的过度依赖,支撑 FinFET 向更先进架构演进。这方面,中微公司已展开布局。

从应用场景来看:成熟制程领域需要高性价比、高稳定性的设备,以适配汽车电子、工业控制等领域的大规模生产;先进封装与Chiplet 集成领域则要求设备支持不同工艺的高精度加工;逻辑芯片前沿制程更依赖刻蚀设备的“选择性刻蚀” 与 “三维结构加工” 能力,以满足 GAAFET、CFET 等新型器件对微观结构的严苛要求,需求呈现明显的分层特征。这方面,北方华创与中微公司均在持续突破。

综合而言,中微公司在介质刻蚀领域的尖端突破、北方华创在全链条设备上的平台优势、屹唐半导体作为后起之秀的快速拓展,共同勾勒出国产刻蚀设备的“梯队成长” 格局。它们的竞争与协作,既在回应成熟制程扩产的规模化需求,也在攻坚 5nm 以下先进制程、原子层刻蚀等技术高地。

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