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半導體(ti)在大眾(zhong)眼中真(zhen)正火(huo)起來，始于(yu)2019年。彼時飛速發展的(de)5G產業極大提振了半導體(ti)設備(bei)需求，電源管理芯片、通訊芯片等供不應(ying)求。這一效應(ying)傳(chuan)導至資本端，國(guo)內半導體(ti)投資熱度陡然拉升，風投機構幾(ji)乎都將此作為必投方向，堪稱最火(huo)的(de)潮流指標。

當前國(guo)產替(ti)代大(da)背景下，半(ban)(ban)導(dao)體(ti)產業的(de)興衰漲落也(ye)被賦予了一(yi)層民(min)族(zu)振興的(de)色彩，這條蜿蜒崎嶇的(de)變革路也(ye)吸引了越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多(duo)有識之士。在(zai)我(wo)國(guo)半(ban)(ban)導(dao)體(ti)設備(bei)各細分領域(yu)中，刻蝕(shi)、清洗、CMP及熱處理設備(bei)的(de)國(guo)產化(hua)率基本在(zai)20%以上，去膠設備(bei)國(guo)產化(hua)率可達90%。但薄(bo)膜沉(chen)積、涂膠顯影(ying)、離子注入(ru)、檢測等設備(bei)國(guo)產化(hua)率尚(shang)不(bu)足10%，甚至還未實現0的(de)突破。

國(guo)(guo)產(chan)(chan)替代(dai)路在何方？漫長(chang)星(xing)夜下(xia)又(you)有哪些(xie)趕路人(ren)？自成立起，芯(xin)潮IC持續關(guan)注國(guo)(guo)內(nei)半導體產(chan)(chan)業鏈動態(tai)，現正式推出【國(guo)(guo)產(chan)(chan)半導體設備行(xing)業圖譜】系列策劃，從初創企業和上市企業兩大(da)維度制作半導體行(xing)業各個細分(fen)領域企業名錄，跟進(jin)國(guo)(guo)產(chan)(chan)替代(dai)最(zui)新進(jin)展，為相關(guan)產(chan)(chan)業人(ren)士、研究(jiu)者(zhe)(zhe)、愛(ai)好者(zhe)(zhe)提供一份詳實的資料寶圖。

首期圖譜聚焦(jiao)集成電路制造(zao)過(guo)程中的(de)關鍵處(chu)理設備——涂(tu)膠顯(xian)影機(ji)，這一領(ling)域國(guo)內有哪些廠商(shang)，技(ji)術水(shui)平如何(he)，它們該如何(he)撕開巨頭(tou)壟斷的(de)帷幕？讓我(wo)們一起來探(tan)究。

01

八大設(she)備(bei)之一，國(guo)產替代不足(zu)2%

半導體(ti)設備是由成千上(shang)萬零部件組成的復雜系統，這(zhe)些零部件有(you)機組合在(zai)一起，執行nm級精密度的生產操作。

芯(xin)片生產過程示(shi)意圖芯(xin)潮(chao)IC整理制作(zuo)

一般來看，集成電路制造過程中主要(yao)用到(dao)八大(da)類設備：擴散爐-光刻(ke)(ke)機-涂膠顯影(ying)機-刻(ke)(ke)蝕機-離(li)子注入機-薄膜沉積(ji)設備-化學(xue)機械拋光機-清(qing)洗機。

其(qi)中涂膠(jiao)機和(he)顯(xian)(xian)影機作(zuo)為光(guang)刻機的輸入(ru)（曝光(guang)前(qian)(qian)光(guang)刻膠(jiao)涂覆(fu)）和(he)輸出（曝光(guang)后圖形的顯(xian)(xian)影）設備(bei)，主要(yao)通過(guo)機械手使晶圓在(zai)各系統之間傳輸和(he)處理，從而完成(cheng)晶圓的光(guang)刻膠(jiao)涂覆(fu)、固化、顯(xian)(xian)影、堅(jian)膜(mo)等。無論(lun)是(shi)晶圓制造前(qian)(qian)道工藝，還是(shi)封(feng)裝測試后道工藝，涂膠(jiao)顯(xian)(xian)影設備(bei)都發揮重要(yao)作(zuo)用，耗時占半導體制造總過(guo)程的40%。

具體來看，涂膠機在(zai)晶圓表面(mian)均勻(yun)涂覆光刻膠后(hou)，顯(xian)(xian)影(ying)機就(jiu)將曬制好的印版通過(guo)半自動和(he)全自動程(cheng)序(xu)，完成顯(xian)(xian)影(ying)、沖洗、涂膠、烘干等(deng)工序(xu)。

光刻工藝中(zhong)的涂(tu)膠顯影過程

圖(tu)片來源：東(dong)方證(zheng)*研究所

這一過(guo)程(cheng)尤為關鍵，涂膠顯(xian)(xian)影(ying)直接影(ying)響(xiang)到光(guang)刻工序細微曝光(guang)圖(tu)(tu)案的(de)形成(cheng)，從而(er)影(ying)響(xiang)后(hou)(hou)續蝕刻和離子注入等工藝(yi)中圖(tu)(tu)形轉移的(de)結果(guo)。無論是晶圓(yuan)制造前(qian)道工藝(yi)還是封裝測試后(hou)(hou)道工藝(yi)，涂膠顯(xian)(xian)影(ying)設備的(de)作用都不可小覷。

在早期(qi)的(de)(de)集成(cheng)(cheng)電(dian)路和一些(xie)較(jiao)低端(duan)的(de)(de)半(ban)導體制造(zao)工藝中，涂膠(jiao)顯影設(she)(she)備(bei)往(wang)往(wang)單(dan)獨(du)使用，隨著芯片制造(zao)工藝自(zi)動化程度及客戶對產能要求的(de)(de)不斷(duan)提升，在200mm（8英寸）及以上的(de)(de)大型生產線(xian)上，此(ci)類設(she)(she)備(bei)逐漸開始與(yu)光刻(ke)(ke)設(she)(she)備(bei)聯(lian)機作(zuo)業（InLine），組成(cheng)(cheng)配套(tao)的(de)(de)圓片處理與(yu)光刻(ke)(ke)生產線(xian)，共同完成(cheng)(cheng)精細的(de)(de)光刻(ke)(ke)工藝流程。

現(xian)階段(duan)摩爾定律發展面臨(lin)瓶頸(jing)，傳統封裝已無法滿足現(xian)代集成(cheng)電(dian)路應(ying)用(yong)需求(qiu)(qiu)。在國際(ji)形(xing)勢(shi)影(ying)響下，我國芯片(pian)(pian)制造企業自主研(yan)發能(neng)力(li)不斷提升(sheng)，帶動芯片(pian)(pian)產量(liang)持續增(zeng)(zeng)長。據(ju)國家統計局(ju)數據(ju)顯示(shi)，2021年(nian)我國芯片(pian)(pian)產量(liang)達(da)3594.3億(yi)顆，同比增(zeng)(zeng)長33.3%。先進(jin)封裝技術(shu)正被越來(lai)越多地應(ying)用(yong)到電(dian)子產品，下游芯片(pian)(pian)生產廠商對先進(jin)封裝設(she)備(bei)的需求(qiu)(qiu)正不斷增(zeng)(zeng)強(qiang)，預(yu)計未來(lai)一段(duan)時間，我國膠(jiao)顯影(ying)設(she)備(bei)的應(ying)用(yong)需求(qiu)(qiu)會不斷增(zeng)(zeng)長。

據東方證*統計，截(jie)至(zhi)2021年(nian)，我國(guo)半導體(ti)涂膠顯影(ying)設(she)(she)備(bei)國(guo)產化率尚不(bu)足2%。從技(ji)術(shu)壁(bi)壘(lei)上看，如何保障設(she)(she)備(bei)在nm級別的(de)(de)操作基礎(chu)上的(de)(de)超高(gao)(gao)良率，以及保障設(she)(she)備(bei)在實現以上兩個要求(qiu)的(de)(de)基礎(chu)上長時間(jian)穩定的(de)(de)運行，是當前國(guo)產設(she)(she)備(bei)亟需提升的(de)(de)難點。而由(you)于涂膠顯影(ying)技(ji)術(shu)與光刻機高(gao)(gao)度(du)相關，屬于美國(guo)打擊(ji)、限制(zhi)高(gao)(gao)精尖技(ji)術(shu)努力范圍，國(guo)產替代更顯得必(bi)要且(qie)艱難。

02

哪些勇(yong)士(shi)，在(zai)啃國(guo)產替(ti)代的硬(ying)骨頭？

獨挑重(zhong)擔(dan)走長路，自(zi)力(li)更生創未來。越來越多的企(qi)(qi)業加入國產替代的行(xing)列(lie)，就涂膠顯影(ying)設備而言(yan)，國內有數十家相(xiang)關企(qi)(qi)業，部(bu)分企(qi)(qi)業已完成(cheng)上市。

國內涂膠顯影機廠(chang)商圖(tu)譜芯潮IC整理制作

具體來看，國(guo)內涂(tu)膠顯影設(she)備上(shang)市企業包括(kuo)芯源微(wei)、華海(hai)清(qing)科、盛美半(ban)導(dao)體、中國(guo)電科45所和中國(guo)科學院沈(shen)陽(yang)科學儀器股份(fen)有(you)限公司(si)等，整體數(shu)量不足十家。

近(jin)年來一個明顯的現象是，越來越多初創(chuang)(chuang)企(qi)業開(kai)始切入顯影機賽道(dao)，以創(chuang)(chuang)世微納、芯達科技、芯米半導體等為代表，它們多數成(cheng)立時間較(jiao)短，在業務(wu)領域上涉(she)足(zu)多種(zhong)集(ji)成(cheng)電路設備。

國內涂(tu)膠(jiao)顯影機主要廠商名錄及最新市值

芯潮IC整理(li)制作統計截(jie)至2023年4月11日

以(yi)上市企業芯(xin)(xin)源微(wei)（688037.SH）為(wei)例(li)，芯(xin)(xin)源微(wei)全稱沈陽芯(xin)(xin)源微(wei)電子設(she)備(bei)股份有限公司，于2019年12月登錄上海證(zheng)*交(jiao)易(yi)所，是(shi)國(guo)內第(di)一家在涂膠顯(xian)影設(she)備(bei)上取得(de)突破的(de)企業，也是(shi)國(guo)內少有的(de)能做(zuo)IC級in-line涂膠顯(xian)影設(she)備(bei)的(de)廠商，已擁(yong)有專(zhuan)利超350項，主持制定2項行(xing)業標準。

在LED封(feng)裝以及集成(cheng)電路后道(dao)(dao)先進封(feng)裝的(de)涂(tu)膠(jiao)(jiao)顯影設備領(ling)域，芯(xin)源微已有一定的(de)市場占有率，其前(qian)道(dao)(dao)180納米的(de)I-line涂(tu)膠(jiao)(jiao)顯影機已在長江存儲上(shang)線進行工藝驗證，前(qian)道(dao)(dao)Barc（抗(kang)反(fan)射層）涂(tu)膠(jiao)(jiao)設備在已通過上(shang)海(hai)華力工藝驗證，可滿足客(ke)戶28nm技術節點加工工藝，并陸續獲得上(shang)海(hai)華力、中(zhong)芯(xin)紹興、廈門士蘭集科、上(shang)海(hai)積塔、株洲中(zhong)車、青島芯(xin)恩、中(zhong)芯(xin)寧波、昆(kun)明(ming)京東(dong)方等多個前(qian)道(dao)(dao)大客(ke)戶訂單及應用，實現小批量國產替(ti)代。

財報(bao)數據顯示，芯(xin)源微2022年度(du)實(shi)現(xian)(xian)營業總(zong)收入(ru)13.85億元，同(tong)比增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)67.12%；實(shi)現(xian)(xian)利潤總(zong)額(e)2.19億元，同(tong)比增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)188.30%；實(shi)現(xian)(xian)歸母凈利潤1.97億元，同(tong)比增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)155.31%；實(shi)現(xian)(xian)歸母扣非后凈利潤1.38億元，同(tong)比增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)116.12%。報(bao)告期內，芯(xin)源微集(ji)成(cheng)(cheng)電路前道(dao)晶圓加(jia)工領(ling)域產品收入(ru)實(shi)現(xian)(xian)快(kuai)速放量(liang)，同(tong)時保持小尺(chi)寸(cun)（如LED、化合(he)物(wu)半導體等）及集(ji)成(cheng)(cheng)電路后道(dao)先(xian)進封裝(zhuang)領(ling)域產品收入(ru)穩步(bu)增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)。

但(dan)整體(ti)來看(kan)，當前國內涂(tu)膠(jiao)顯影(ying)機行(xing)業集中(zhong)度較高(gao)，海外品牌(pai)占(zhan)據(ju)市場(chang)壟斷地位，如日本東(dong)電(dian)電(dian)子公司TEL占(zhan)據(ju)我國涂(tu)膠(jiao)顯影(ying)設備市場(chang)近90%的份額(e)。我國涂(tu)膠(jiao)顯影(ying)設備企(qi)業僅占(zhan)據(ju)市場(chang)不到4%的份額(e)，國產替代依然任重而道遠(yuan)。

03

巨(ju)頭林立，全球涂膠顯(xian)影市場如(ru)何分羹？

相(xiang)較于國內的(de)涂(tu)膠(jiao)顯影(ying)市(shi)場(chang)(chang)，海外巨頭(tou)往往因(yin)更(geng)早(zao)進入市(shi)場(chang)(chang)，國外各大廠商(shang)的(de)接納度(du)高，因(yin)此有(you)技術迭代(dai)的(de)先(xian)進性、先(xian)發市(shi)場(chang)(chang)的(de)份額(e)優(you)勢(shi)，技術的(de)規(gui)則制定等(deng)優(you)勢(shi)，這(zhe)不僅相(xiang)對(dui)(dui)于國產(chan)涂(tu)膠(jiao)顯影(ying)機有(you)著更(geng)大的(de)市(shi)場(chang)(chang)份額(e)和先(xian)進技術，也對(dui)(dui)國內的(de)技術發展造成了巨大的(de)影(ying)響。

具體來看，以(yi)(yi)(yi)東(dong)京電子(zi)為首，包含日本(ben)迪(di)恩士(shi)、德(de)國(guo)(guo)蘇(su)斯微、臺灣億力鑫、韓國(guo)(guo)細(xi)美事等(deng)公司(si)，在市場上壟斷了(le)國(guo)(guo)外95%以(yi)(yi)(yi)上的(de)份(fen)額，國(guo)(guo)內90%以(yi)(yi)(yi)上的(de)市場份(fen)額。這(zhe)些公司(si)以(yi)(yi)(yi)更(geng)廣(guang)泛的(de)尺寸（1μm以(yi)(yi)(yi)下到500μm以(yi)(yi)(yi)上）、更(geng)加完(wan)善的(de)產業鏈、更(geng)成(cheng)熟的(de)買賣商戶，牢(lao)牢(lao)的(de)構筑了(le)穩定的(de)市場，也鎖死了(le)其他企業的(de)發展空間。

其(qi)中(zhong)成立于2006年的(de)東京(jing)(jing)電子（TEL），又稱東京(jing)(jing)威力科創。主(zhu)營產(chan)品包(bao)括涂(tu)布/顯像(xiang)設(she)備(bei)(bei)、熱處理(li)成膜設(she)備(bei)(bei)、干(gan)法刻蝕設(she)備(bei)(bei)、CVD、濕法清(qing)洗設(she)備(bei)(bei)及測試設(she)備(bei)(bei)等。在2022年營業額(e)為147億(yi)美元(yuan)，利潤(run)近44億(yi)美元(yuan)，其(qi)中(zhong)涂(tu)布機(ji)/顯影機(ji)占比26%。TEL壟(long)斷了全球88%和中(zhong)國91%的(de)涂(tu)膠(jiao)顯影設(she)備(bei)(bei)市場份額(e)。TEL新(xin)產(chan)品吞(tun)吐≥200wph，覆(fu)蓋的(de)工(gong)藝制程包(bao)括EUV、ArFi、ArF、KrF、i-line、SOC、SOD等，掌握著國內(nei)企業尚(shang)未涉足的(de)28nm以下先進節點的(de)ArFi沉浸(jin)式涂(tu)膠(jiao)顯影設(she)備(bei)(bei)。

全球涂膠顯影機主要(yao)廠商名(ming)錄及最新市值

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如此(ci)對比，國產(chan)涂(tu)膠顯影設(she)(she)備與國際(ji)先(xian)進廠商差距明顯，不論是(shi)設(she)(she)備檢驗難度、技(ji)術(shu)(shu)壁(bi)壘(lei)，還是(shi)客戶綁定性，都對國產(chan)設(she)(she)備的(de)技(ji)術(shu)(shu)自主可控形成阻(zu)礙。細(xi)分來看，以下(xia)幾方面原(yuan)因最為突(tu)出：

1

設備結(jie)構(gou)復雜(za)

涂膠顯影設(she)(she)備結構(gou)極為復雜，往往包(bao)含百余個(ge)功能單元、數萬余個(ge)零部件(jian)(jian)，其中機械手可以實現晶圓在設(she)(she)備內部多個(ge)工藝腔體之(zhi)間的(de)精確快速傳送(song)，是設(she)(she)備的(de)核(he)心零部件(jian)(jian)，通常需(xu)根據(ju)晶圓廠客戶不同需(xu)求(qiu)進行(xing)定制化開(kai)發。

2

驗證(zheng)周期長

前道(dao)涂(tu)膠顯影設備驗證有捆綁性(xing)，需要光(guang)刻機(ji)、掩模版，經過曝(pu)光(guang)顯影之后才(cai)能發現問(wen)題，周期較長，大概在9-12個月。

3

驗證(zheng)成本高

設(she)備驗(yan)(yan)(yan)證需(xu)與光(guang)刻(ke)(ke)機(ji)配合(he)，光(guang)刻(ke)(ke)機(ji)產能緊張(zhang)下客戶端(duan)工(gong)藝驗(yan)(yan)(yan)證難(nan)。涂膠(jiao)顯(xian)影設(she)備多是Inline設(she)備，因(yin)此(ci)在進行客戶端(duan)工(gong)藝驗(yan)(yan)(yan)證時需(xu)要與光(guang)刻(ke)(ke)機(ji)聯機(ji)。當前光(guang)刻(ke)(ke)機(ji)產能持續緊缺，短(duan)期(qi)內的供應(ying)緊張(zhang)難(nan)以緩解，因(yin)此(ci)晶圓廠抽調光(guang)刻(ke)(ke)機(ji)驗(yan)(yan)(yan)證新涂膠(jiao)顯(xian)影設(she)備的意愿較低，這無疑拔高了涂膠(jiao)顯(xian)影市(shi)場的進入門檻。

4

人才過于集(ji)中

優質人才集中于日本東京電(dian)子(zi)，人才培養(yang)難度較高。涂膠顯影(ying)設(she)備的技術(shu)儲備集中于TEL等少(shao)數廠(chang)商，專業(ye)技術(shu)人員極為稀缺，且流(liu)動率極低。截至2021財(cai)年(nian)，TEL公司員工(gong)平(ping)均(jun)服(fu)務年(nian)限(xian)達(da)到(dao)了17年(nian)4個(ge)月，當年(nian)員工(gong)流(liu)動率僅為1.0%。

04

結語

行而(er)不輟，未(wei)來可期

積(ji)土成山，風雨(yu)興焉。經過多(duo)年的(de)(de)積(ji)極(ji)布局，我國的(de)(de)涂(tu)膠顯(xian)影設備獲得巨大(da)突(tu)破：已掌握28nm及以上技術節(jie)點；厚(hou)膠涂(tu)覆(fu)均(jun)勻性和(he)厚(hou)膜(mo)平(ping)(ping)面(mian)噴涂(tu)均(jun)勻性方面(mian)部(bu)分(fen)達到(dao)國際先進水平(ping)(ping)；前道涂(tu)膠顯(xian)影機具有與(yu)多(duo)種主(zhu)流光刻機聯機作(zuo)業和(he)遠(yuan)程無人化操作(zuo)能(neng)力。

但不可(ke)否(fou)認，國(guo)產(chan)涂(tu)膠顯(xian)影(ying)設(she)備仍(reng)存在許多問(wen)題：還(huan)未突破28nm以下技術(shu)節點；超厚膠膜涂(tu)覆(fu)均(jun)勻性(xing)和薄膜平面噴(pen)涂(tu)均(jun)勻性(xing)欠佳(jia)；相(xiang)較(jiao)于東(dong)京電子涂(tu)布機(ji)/顯(xian)影(ying)機(ji)設(she)備生產(chan)效(xiao)率較(jiao)低(di)；雖(sui)然可(ke)以聯機(ji)作業，但聯機(ji)驗證(zheng)較(jiao)少。伴隨著制程(cheng)技術(shu)節點的不斷進(jin)步，涂(tu)膠顯(xian)影(ying)設(she)備的國(guo)產(chan)化進(jin)程(cheng)仍(reng)需奮力推(tui)進(jin)。

道(dao)阻且(qie)長(chang)，行則將至；行而不(bu)輟，未來可(ke)期。要(yao)想突破(po)現有市場桎梏(gu)，國內相關高校及廠商(shang)需要(yao)持續攻堅，在光刻工(gong)藝(yi)膠膜均勻涂覆工(gong)藝(yi)、精細化顯(xian)影技術、內部微環(huan)境精確控制技術等方向(xiang)進行針對性研發，單點(dian)突破(po)，聚點(dian)成面。隨(sui)著越來越多有識之士(shi)投身其中(zhong)(zhong)，中(zhong)(zhong)國半(ban)導體設備的自(zi)主化將如破(po)浪之舟(zhou)，揚(yang)帆遠(yuan)航。