（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京东燕郊，065201） | ||||||
关键词：半导体制造设备、技术现状、设备市场 中图分类号：TN305 文献标识码：C 文章编号：1004－4507（2005）12－0006－04 世界半导体设备产业自1998年跌入低谷以后，2000年攀升到一个巅峰，市场周期性变化，再度出现一个余弦波变化曲线，2004年恢复到一个新的峰顶，依靠技术创新推动市场壮大，提升设备制造商市场竞争力，少数几个大公司设备垄断了绝大部分市场。联合开发推进技术进步和形成市场规模效应已成趋势。大公司兼并专业小公司扩大服务领域和寻找新增长点也成为发展另一趋势。 当前，国际先进的集成电路水平为φ300mm（12英寸）、90nm技术节点；大生产的主流技术为φ200mm（8英寸）、130nm，正在向φ300mm，90nm过渡，先进的半导体工艺设备的供应几乎被国际大公司垄断。国外φ300mm、90nm水平的成套设备已投入使用；65nm以下设备已逐步进入市场（如用于65nm以下工艺的浸没式193nm ArF扫描光刻机已开发成功），45～22nm设备和技术正在开发当中，适应新工艺要求的新一代设备已经形成气侯，如用于铜布线工艺做阻挡层和种子层的原子层淀积超薄膜设备（ALD）、物理汽相淀积设备（PVD）、铜布线化学机械抛光（CMP）设备等。在后道封装方面，除传统封装技术继续高速发展以外，从20世界90年代中期开始，三维（3D）封装发展十分迅速；进入新世纪初，多芯片系统封装SiP（System in a Package）的出现使得微电子技术以及封装技术进入了后SoC和后SMT全新的时代。目前，封装设备已完全可以适应φ200～φ300mm圆片的封装需要。 1 半导体制造设备市场 随着消费电子产品大量采用低价格高集成度的芯片，推动了半导体产业的强劲增长。全球半导体产业正在按照硅周期自身的发展规律，不断快速推进，2004年是全球半导体产业又一个丰收年。由于芯片销售强于预期，美国半导体产业协会（SIA）修改了对于2005年全球IC销售额的预测，认为2005年将创最高纪录2 260亿美元，原来预测2005年芯片销售额将大体持平于2004年的2 130亿美元，预测2008年以前全球半导体产业将以9.8％的复合年增率增长，2008年全球芯片销售额将达到3 090亿美元。中国和印度已彻底成为IC产业最关键的市场和生产中心。 未来10年内，世界半导体的年均增长率仍将保持在10％左右，到2010年全世界半导体产业的年销售额可达到5 000～6 000亿美元，它将支持4～5万亿美元的电子装备市场，表1预测了2005～2009年全球半导体资本与设备的投资。从表1可以看出2005年全球半导体资本的投入预计将为456亿美元，比2004年下降6.5％，相比之下，2004年全球半导体资本投入劲增了64.3％，2006年总体形势看来也较暗淡。Gartner数据预计，2006年将减少8.5％，但2007年将恢复增长9.5％，2008年猛增37.4％，预计2009年将会紧缩9.6％，图1描述了2004～2009年全球半导体设备投入的变化趋势。
随着半导体设备产业链的变革，半导体市场出现了由分散向集中聚集的局面，一些较大的设备公司凭借其雄厚的技术经济实力，兼并小公司，进行捆绑式销售。大者恒大，强者愈强。2004年全球10大半导体设备公司销售总额占全球市场销售总额（375.8美元）的70％（见表2）。
国际半导体设备与材料协会（SEMI）预测指出，继2004年出现67.2％的强劲增长以后，2005年世界半导体设备市场将降至326亿美元，下滑幅度为12.1％，认为2006年设备市场将以一位数的速度增长，并在随后的两年恢复两位数增长，2008年将达到443亿美元，图2反映了各类半导体制造设备2003年的市场份额。
专家预计，未来20年全球集成电路销售额的年均增长率将在9.1％左右。与此相对应，设备市场年均增长率将超过10％。 1.1 光刻设备 光刻技术作为半导体技术不断进步的主要驱动力，通过缩短曝光波长（λ），增大数值孔径（NA）和降低工艺因子k1促使关键尺寸（CD）不断缩小，全球光刻设备市场1998年为23亿美元，1999年为31.5亿美元，2000年为30.43亿美元，2001年为42.2亿美元，2002年为34.2亿美元，2003年比2002年增长了14％，达到39亿美元，其中i线步进扫描光刻机1亿美元，i线步进重复光刻机5.94亿美元，KrF步进扫描光刻机18.66亿美元，KrF步进重复光刻机2.81亿美元，ArF步进扫描光刻机10.53亿美元，ArF步进扫描光刻机顺利增长，占全球光刻设备市场的 27％。2004年全球光刻设备增长46.6％，达到57.17亿美元，预计2006～2007年，ArF步进扫描光刻机的市场销量将占全球光刻设备市场的半壁江山。 2003年全球光刻设备销量达454台，其中新设备为365台；垄断光刻设备市场的三大公司ASML公司售出169台，占37％，销售额18亿美元；Nikon公司售出205台，占45％，销售额13亿美元，CANON公司售出80台，占18％，销售额12亿美元。2004年ASML公司销售282台、销售额30.22亿美元、市场份额52.9％，占据首位，Nikon公司售出205台（其中二手设备55台），销售额14.11亿美元、24.7％的市场份额位居第二，Canon公司以12.84亿美元、22.5％的市场份额排名第三。 1.2 刻蚀设备 目前全球有百余家刻蚀设备供应商、美、日两国大公司（Applied Materials、Lam Research、TEL）占据着全球主流刻蚀机市场的绝大部分份额，2003年刻蚀设备全球市场销售额19.32亿美元，其中AM公司在Metal方面，LAM公司在Poly方面、TEL公司在介质刻蚀方面分别占据第一的市场位置，并主导主流；而Hitachi，Alcatel，Oxford－Ins等在MEMS等细分市场上占有一定优势，AM公司刻蚀机以φ300mm的Applied Centura DPS系列和Applied Centura HART系列为代表，可用于90nm工艺的量产，Lam的产品集中在刻蚀领域，其2300系列为90nm量产提供良好的解决方案，TEL的Vesta产品在φ300mm介质刻蚀方面占据着较高的市场价额，2004年刻蚀设备全球市场销售额为35.2亿美元（9.5％）。 1.3 CMP设备 随着φ300mm圆片和90nm工艺设备的引入，CMP设备市场的份额急剧扩大，2003年全球CMP设备市场为9.25亿美元，2004年猛增59％，达到14.73亿美元，2005年将略降为14亿美元，2008年将达到17.97亿美元，市场分析公司BCC预计CMP设备市场今后几年内年均增长率为14.2％，到2010年，将达到23.43美元。图3描述了2004年CMP设备市场各公司的份额。
1.4 离子注入设备 离子注入设备的市场占全球半导体设备市场的份额的4.1％，2003年全球离子注入设备市场为9.2亿美元，2004年猛增63％，达到15亿美元。 进入180nm以后，离子注入设备在导体和集成电路设备市场中总额达到5％左右。预计，随着器件尺寸的进一步细化，这一比例还将有所提高，主导离子注入设备市场的公司为Applied Materials、Axcellis、EATON、VARIAN等。 1.5 原子层超薄膜生长设备 薄膜沉积设备的市场占全球半导体设备市场份额的12.5％，2003年全球CVD设备市场份额为27.75亿美元，2004年全球CVD设备市场为52亿美元，2005年销售额将达到60美元，预计到2010年将以10.1％的年均增长率扩展到84亿美元的规模，主导薄膜生长设备市场的公司为ASM、AM、AXIC、CVD Equipment、Novellus、Oxford Instruments等。 1.6 清洗设备 2003年全球清洗设备总价值超过10.5亿美元，2004年比2003年增长了61.2％，达16.73亿美元。单片式清洗设备市场的份额正在快速增大，预计到2008年将达到整个湿法清洗设备市场的40％，约6.3亿美元。清洗设备市场主要由美国的 AM、BOC、FSI国际股份有限公司、Semitool和日本的大日本网版、东京电子、SES、KAIJO奥地利SEZ集团等公司所控制。大日本网版公司占据了最大市场份额，SEZ公司占据了第二的位置，东京电子、SES和SOP公司正在激烈地竞争第三位，其中大日本网版公司1999年投产的"FC－3000"到2004年已累计销售进400台，SEZ公司在1998年～2003年全球范围内安装的单晶湿式清洗设备系统已达750多套，预计清洗设备市场2010年上升到29亿美元，2015年上升到51亿美元。 1.7 先进封装设备 2004年全球封装设备市场为45.7亿美元，测试设备市场为47.9亿美元；2005年将缓降，分别降至38.2亿和37.8亿美元；2006年略为回升，2008年达到又一新高，分别为66.9亿和71.1美元；2009年又开始回落，分别降至49. 7亿和56.6亿美元。预计在今后的5年中，全球封装设备销售额将保持13.2％的年平均增长率。按10％的长期年平均增长率计算，2010年全球半导体封装设备市场将达到61.5亿美元，2015年99.1亿美元，2020年160亿美元。 |
