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(九) 研究对象 (Research Object)
本报告的研究对象为半导体制造工艺流程中的制造、封装、测试、净化以及试验检测设备等。
一、2002年中国半导体设备市场环境综述
( 一) 半导体设备分类与技术发展现状
半导体的飞跃发展与其结构和工艺技术的进步分不开 , 尤其与半导体工艺设备的发展息息相关。半
导体工艺设备是集成电路制造的物质基础,半导体设备的更新换代,推动半导体工艺,半导体产品及整
个电子装备的更新换代。多年来 , 国际半导体集成电路发展的历史充分说明 : 谁拥有先进的工艺设备 , 谁
就能在半导体集成电路生产上处于领先地位。为此 , 要发展半导体集成电路工业 , 必须优先发展相应的半
导体专用设备。因此,从本质上讲,半导体设备不仅支撑集成电路产业的发展,同时也支撑整个电子信
息产业的发展。
半导体制造工艺流程主体为设计——制造——封装——测试,制造是指前道微细加工,主要包括对
半导体芯片进行曝光、刻蚀、掺杂、薄膜生长等工艺加工流程,是最为关键的环节。半导体制造设备主
要有材料制备设备、前道工序设备、后道工序设备、净化设备、试验检测设备等,半导体设备属于高科
技、高投入的范畴 , 其特点是光机电结合,在精度要求上较纯机械要高得多。
国际上集成电路发展 40多年来,工艺技术发展相当迅速。其集成度从十几个元件的小规模 , 进入到
集成上亿个元器件的特大规模的发展阶段 , 其加工精度从十几微米发展到亚微米、深亚微米阶段。硅片
尺寸从 2英寸发展到 6英寸、 8英寸并正向 12英寸规模发展,其生产集成电路的专用设备也更换了多代产
品。
目前国际上大生产工艺技术水平主流在 8英寸、 0.18~0.25 微米水平 , 并已达到 12 英寸 0.10~0.15 微
米工艺技术水平,世界主要半导体大厂英特尔、台积电、摩托罗拉、德州仪器 (TI) 等,当前均已投入
0.10 微米以下半导体制造工艺的研发,并力图尽快投入量产,竞争日趋激烈。集成电路技术的高速发展
对专用设备和仪器提出了更严格的要求 , 集成电路设备发展到今天,已经不是一个传统意义上的机器,
而是集成电路工艺的固化物。
表1 集成电路制造工艺所需主要设备
1.材料制备设备 :
材料生长设备 单晶炉
材料加工设备 研磨机、抛光机、切片机等
2.前工序设备 :
光刻设备 光刻机、电子束曝光机
蚀刻设备: 刻蚀机
掺杂设备 离子注入机、扩散炉
薄膜生长设备
化学汽相淀积 (CVD)设备、物理汽相淀积 (PVD)设备磁控溅射
台、电子束蒸发台、
其他
匀胶机、显影机、清洗机、快速热处理设备、气柜、气体质量
流量计等。
3.后工序设备
划片机、键合机、塑封机、切筋打弯机、打标机、编带机、电镀设备、模具等。
4.净化设备
空气净化设备、超纯水设备、气体纯化设备、
5.试验检测设备
试验设备 气候环境试验设备、力学环境试验设备、可靠性试验设备等
检测设备 成品测试设备及部分在线检测设备等
数据来源: CCID 2003 , 02
表2 世界主要半导体企业 12英寸厂工艺特征与工艺研发
企业名称 生产线性质 工艺特征 工艺研发
INTEL CPU 0.13 微米 70纳米— 90纳米
TSMC Foundry 0.13 微米 90纳米
UMC Foundry 0.13 微米 65纳米
TI DSP 0.13 微米 90纳米
Motorola Foundry 0.13 微米 32纳米— 90纳米
Infineon DRAM 0.14 微米 70纳米— 90纳米
Samsung DRAM 0.12 微米 0.1 微米
数据来源: CCID 2003 , 02
前道微细加工设备技术的不断发展已成为推动集成电路迅速发展的主要因素之一。前道微细加工设
备的主体是光刻设备、蚀刻设备、掺杂设备等。
随着设备水平的不断提高 , 光机电的高度集成 , 半导体制造中的许多工艺技术已经固化在设备之中 ,
设备已经代表了一种相对完整的解决方案。这将成为半导体专用设备的潮流。
( 二) 世界半导体设备市场概况
2002年世界半导体设备市场需求为 228亿美元 , 较2001年市场衰退了 19%,这是由于受世界半导体市场
恢复缓慢 , 各大半导体芯片厂商的投资额相应减少 , 导致设备市场继续萎缩。尽管 2002年世界半导体市场
止跌回暖,重新开始增长,但增长幅度较小。 2002年世界半导体市场规模达到 1410亿美元,比 2001年
1388亿美元上升了 1.6%,而亚洲地区是 2002年整个半导体市场的增长的主要原因。随着世界半导体市场
的逐渐复苏,预计 2003年半导体设备市场将会突破性增长。
表3 1996 - 2002年世界半导体设备年销售情况 : 单位:亿美元
1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 2001年 2002年
销售额 238 184 198.7 234.5 477 282 228
增长率 5.8% -22.7 8.0% 18% 103% -40.9% -19%
数据来源: CCID 2003 , 02
图1 1996 - 2002年世界半导体设备年销售额曲线图 单位:亿美元
228
296
477
234.5
198.7
184
238
0
100
200
300
400
500
600
1996年 1997年 1998年 1999年 2000年 2001年 2002年
数据来源: CCID 2003 , 02
表4 2001 - 2002年世界半导体设备销售额 单位: 亿美元
设备种类 2001年 2002年 增长率
晶圆处理设备 215 171 -20%
封装设备 21 17 -19%
测试设备 50 28 -44%
其它设备 10 12 20%
合计 282 228 -19%
数据来源: CCID 2003 , 02
2002年世界半导体市场的投资 302亿美元,比 2001年下降了 22%,国际半导体大公司都下调了投资
比例,英特尔、台积电、三星电子 2002年投资金额最高的 3家公司,其他芯片厂商的投资额都不高于 10
亿美元。与此相应的是 2002年主要的半导体设备厂商的销售业绩也有所下降, 2002年半导体设备市场的
受技术工艺的驱动较强,以销售端技术应用的产品的设备供应商的市场份额提升。
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