一、刻蚀设备产业概述
1、刻蚀设备的定义及分类
刻蚀是集成电路芯片制造工艺中极其重要的一步，是与光刻联系的图形化的重要工艺。刻蚀的是指采用物理或化学的方法选择性地从衬底表面去除不需要的材料，以实现掩膜图形的正确复制。刻蚀制程位于薄膜沉积和光刻之后，目的是利用化学反应、物理反应、光学反应等方式将晶圆表面附着的不必要的物质去除，过程反复多遍，最终得到构造复杂的集成电路。按照刻蚀的工艺不同可以分为干法刻蚀和湿法刻蚀。
2、刻蚀工序次数
目前在7nm-28nm先进制程集成电路的生产过程中，由于DUV光刻机受光波长的限制，光刻分辨率存在上限，因此晶圆厂需要结合刻蚀和薄膜设备，采用多重掩膜工艺，利用刻蚀工艺实现更小的尺寸。多重掩膜工艺下，越小的制程需要越多的刻蚀及薄膜沉积工序，根据国际半导体产业协会测算，7nm集成电路生产所需刻蚀工序为140次，相较28nm生产所需的40次增加2.5倍。
二、刻蚀设备行业发展相关背景
由于多重掩膜工艺应用渗透率提升、3D结构闪存增加，干法刻蚀设备成为近10年市场规模增速最快的半导体设备。伴随上述集成电路制程缩小带来的刻蚀工艺需求增加，叠加存储器件由2D结构逐步转向3D结构对刻蚀设备数量及性能需求大幅提升，刻蚀设备市场规模在各类半导体设备中增速最高，2011-2021年年复合增速达16.39%，并且在技术路线不发生重大变化的假设下，该趋势预将维持。
相关报告：华经产业研究院发布的《2023-2029年中国刻蚀设备行业市场发展现状及投资策略咨询报告》
三、全球刻蚀设备行业现状分析
1、全球刻蚀设备行业市场规模
2022年全球半导体设备市场中刻蚀设备占比约为22%，是占比最高的设备环节。近几年，全球刻蚀设备市场规模呈现持续增长的趋势，2019-2022年全球刻蚀设备市场规模由110亿元增长至184元，预计2023年将增长至192亿美元。
2、全球刻蚀设备产品结构
分具体产品来看，ICP刻蚀设备及CCP刻蚀设备分别占刻蚀设备市场规模的47.9%和47.5%，整体占比相当，过去CCP设备市场规模占比更高，后伴随先进制程发展ICP设备需求增速更快、使得ICP设备占比超越CCP设备，近年来由于NAND逐步迈入3D结构时代，存储芯片对CCP设备需求增大，使得CCP设备市场规模占比快速回升，且预计未来将再度反超ICP设备占比。
3、全球刻蚀设备市场结构
根据数据显示，2022年全球刻蚀设备市场规模约为184亿美元，其中，介质刻蚀设备市场规模约84亿美元，导体刻蚀设备市场规模约100亿美元，导体刻蚀设备包括硅基刻蚀和金属刻蚀。
四、中国刻蚀设备行业现状分析
与全球刻蚀设备市场相比，国内刻蚀设备市场规模还需要长时间的发展。2022年市场规模增长至375.28亿元，预计2023年有望增长至500亿元。
五、刻蚀设备行业竞争格局
1、刻蚀设备行业竞争格局
对比国际刻蚀龙头，国内刻蚀企业在规模、研发、技术等差距显著，尚未攻克尖端技术。中微公司和北方华创是主要的国产半导体刻蚀设备公司，分别在CCP和ICP占据领先地位，部分技术水平和应用领域已达国际同类产品标准，2021年全球市占率分别约2%。中微作为中国刻蚀机行业巨头，其5nm刻蚀机技术已经相当成熟，并已着手研发3nm的工艺，技术水平发展迅猛。
2、刻蚀设备行业重点企业对比
中微公司刻蚀设备包含CCP与ICP，目前CCP已进入7-5nm的晶圆生产线，在5nm以下也取得可喜进展。2021年，中微公司共生产付运CCP刻蚀设备298腔，产量同比增长40%；生产付运ICP设备134腔，产量同比增长235%；北方华创刻蚀机主要为ICP，覆盖8寸、12寸55-28nm制程；屹唐股份干法刻蚀设备可用于65nm~5nm逻辑芯片、1y~2xnm系列DRAM芯片以及32层~128层3D闪存芯片制造中若干关键步骤的大规模量产。
注：屹唐半导体2021-2023年数据暂未披露
六、刻蚀设备行业未来发展趋势
新结构（如三维闪存、FinFET）、新材料（如高k介质/金属栅）、新工艺（如低k介质镶嵌式刻蚀技术和多次图形技术）对刻蚀参数的要求更精密，带来刻蚀设备价值提升。逻辑芯片从28nm缩小至7nm，刻蚀工艺步骤从50步增加至100步。先进芯片制程从7-5nm向3nm发展，光刻机受光波长受限，需要采用多重模板工艺，涉及更多次数刻蚀。3DNAND存储芯片堆叠层数从128层发展至256层，刻蚀需要在氧化硅和氮化硅叠层结构上加工40:1到60:1甚至更高的极深孔或极深的沟槽，带动刻蚀设备价值量提升。
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