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芯片制程微型化趨勢加速,國內外清洗、蝕刻用濕電子化學品需求高漲

發布時間:2024-01-22  來源:立鼎產業研究網  點擊量: 213 

濕電子化學品細分種類眾多,其中通用型使用量大,功能型單位價值高。按照組成成分不同可以將其分為通用濕電子化學品和功能性濕電子化學品。通用濕電子化學品一般特指超凈高純試劑,包括酸類如硫酸、鹽酸,堿類如氨水、氫氧化鉀,醇類如甲醇、異丁醇等,功能濕電子化學品一般特指通過復配方法制備的各種配方類化學品,如光刻膠配套試劑中的顯影液、蝕刻液、剝離液、清洗液等。從使用量來看,通用濕電子化學品遠超功能濕電子化學品,主要是由于超凈高純試劑主要是用于清洗過程,使用范圍覆蓋整個晶圓且需要多次使用,因此用量較大。從單位試劑價值來看,功能濕電子化學品在超凈和高純的基礎上要注重試劑的功能性,研發難度更高,因此其單位價值遠高于通用濕電子化學品。

濕電子化學品細分種類眾多


資料來源:中國電子材料行業協會

超凈高純是通用濕電子化學品核心要素,復配工藝是功能濕電子化學品核心要素。通用濕電子化學品主要作用為清洗劑被廣泛應用于微電子、光電子濕法工藝中,其核心要素為超高潔凈度和超低雜質含量,因而它對原料、純化方法、配方工藝、容器、生產設備、環境控制、測試和運輸設備等都有極為嚴格的要求,控制濕電子化學品中各種雜質的濃度成為考量濕電子化學品性能一項非常重要的指標。功能性濕電子化學品一般是建立在通用性濕電子化學品超凈高純的基礎上,通過各類不同的復配工藝來達到如蝕刻、顯影等不同的效果,因此不同的原料和配方是功能性濕電子化學品的核心要素,其更高的技術壁壘也賦予其更高的單位價值和毛利率。

雜質含量對濕電子化學品性能影響大


資料來源:江化微招股說明書

濕電子化學品分為5個等級,G5級技術壁壘最高。為了區分不同等級的濕電子化學品,國際半導體設備和材料組織(SEMI)通過濕電子化學品中金屬雜質含量、控制粒徑范圍和顆粒個數等各項指標將濕電子化學品劃分為G1-G5五個等級,其中G5等級的濕電子化學品要求最高,G1等級的濕電子化學品要求最低。按照下游應用領域的不同,濕電子化學品可分為半導體、面板和太陽能光伏用濕電子化學品,其中半導體級技術壁壘最高,盈利能力最強,對應SEMI分類中的G4-G5級。尤其是隨著晶圓廠新增產能不斷落地疊加晶圓尺寸擴大到12英寸,未來G5級濕電子化學品需求將快速增長。

G1級到G5級工藝難度、產品純度以及未來發展前景不斷增加


資料來源:中巨芯招股說明書

從需求端來看,受益于集成電路、面板和光伏行業的快速發展,濕電子化學品市場規模增長顯著。根據中國電子材料行業協會的數據,2022年全球濕電子化學品市場規模為639.1億元,同比+6.64%,其中,集成電路市場規模為453.3億元,占比達70.73%。預計到2025年,全球濕電子化學品市場規??傆媽⑦_到825.2億元,2022-2025年復合增長率為8.89%。2022年我國濕電子化學品市場規模為176.7億元,同比+11.20%,增速遠超全球。其中,集成電路市場規模為56.9億元,占比為32.20%,與全球存在一定差距,也從側面說明未來我國集成電路濕電子化學品具備較大的增長空間。中國電子材料行業協會預計,到2025年,我國濕電子化學品整體市場規模將達到274.7億元,2022-2025年復合增長率為15.84%。

全球濕電子化學品市場規模(億元)


來源:中國電子材料行業協會

中國濕電子化學品市場規模增速可觀(億元)


來源:中國電子材料行業協會

從市場需求的角度來看,受益于我國集成電路、顯示面板和光伏行業的快速擴張和持續的產能轉移,我國濕電子化學品需求量快速增長。根據中國電子材料行業協會的數據顯示,2022 年我國濕電子化學品需求總計達 264.3 萬噸,環比2021 +22.30%,并且未來將持續保持高增長態勢,至 2025 年,我國三大行業濕電子化學品需求總量將增加至 460.5 萬噸。

中國濕電子化學品市場需求量將快速增長(萬噸)


來源:中國電子材料行業協會

從需求結構的角度考慮,受益于芯片制程不斷提升,清洗、蝕刻的次數增長顯著,相關濕電子化學品需求高漲。

——清洗方面,單片槽清洗工藝帶來清洗次數提升并將帶來濕電子化學品用量增長。清洗貫穿于芯片制造前端和后端整個流程,前端清洗即晶圓制造過程中的清洗,包括擴散前清洗、離子注入后清洗、拋光后清洗等;后端清洗即封裝過程中的清洗,包括TSV清洗、UBM/RDL清洗、鍵合清洗等。根據所用物質的不同,清洗可以分為濕法清洗和干法清洗,目前晶圓制造產線上依舊以濕法清洗為主。隨著晶圓制造工藝不斷向精密化方向發展,芯片結構的復雜度不斷提高,芯片對雜質含量的敏感度也相應提高。為最大限度地減少雜質對芯片良率的影響,芯片清洗次數隨著制程的增加顯著增長。根據盛美上海招股說明書的數據,90nm的芯片需要的清洗步驟為90次,但到了65nm工藝節點時,清洗步驟增加到了140次。更進一步,20nm節點時,清洗步驟已經超過了210次。此外,隨著芯片制程的提升,單片清洗也逐步取代原有的槽式清洗,清洗過程也較之前更加精細,對清洗用濕電子化學品的質和量都提出了更高的要求。

芯片制程提升帶來清洗步驟增加(次)


來源:盛美上海招股說明書

——蝕刻方面,蝕刻層數增加和精細度提升帶來濕電子化學品用量增長。蝕刻工藝是把光刻膠上圖形轉移到薄膜,即去除光刻膠后完成圖形從光罩到晶圓轉移的過程。一方面,隨著芯片制程的快速提升,蝕刻精細度也需要大幅提升,這使得芯片單層蝕刻的次數顯著增長。另一方面,隨著NAND閃存進入到3D時代,NAND閃存的層數也在飛速增長。目前643DNAND閃存已進入大生產,96層和128層閃存正處于研發中。3DNAND制造工藝中,增加集成度的主要方法是增加堆疊的層數,而3DNAND層數的增加要求刻蝕技術實現更高的深寬比,這再次增加了蝕刻次數,進而也拉動了蝕刻用濕電子化學品的需求。

芯片制程提升帶來刻蝕步驟增加(次)


來源:神工股份公告


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