半导体CMP设备调研纪要

半导体CMP设备调研纪要
2022年06月13日 08:34 爱股票

CMP设备主要分为金属和非金属,机台数量上各占50%,非金属机台主要包括IMD、ILD和STI,金属机台主要包括铜、钨、铝等,其中铜制程机台占金属制程机80%。国际大厂的CMP设备均价在300~400万美元,其中非金属和钨制程价格最贵,铜制程次之,STI制程最便宜。一条月产能30k的逻辑产线大概需要20~25台CMP设备。

华海清科在国内厂商中技术最成熟,同时研发能力强,设备种类齐全,同时具有本地化优势,国内占有率不断提高,目前大概占10%~20%。

目前CMP设备中必须由原厂更换的零部件是抛光头上的薄膜和固定环,更换一次的价格在5000~10000美元,更换频率要具体由制程和晶厂决定,铜、钨制程机台一般5000片更换一次,非金属制程机台一般10000~12000片更换一次。

1、CMP设备分类

CMP设备主要分为非金属平坦化和金属平坦化,非金属工艺制程包括IMD、ILD、STI,金属制程包括铜、钨、铝等,机台数量上金属和非金属各占50%,其中金属中铜占了80%左右。

2、国产厂商设备情况

华海清科的研发实力较强,集结了国内各大科研院所,在国产品牌中排名第一,而且由于设备成型较晚,吸收了很多应用材料和EBARA的优势,国产化率在逐步提升,同时设备种类齐全。但在稳定性和故障率上还需要努力需要一段时间来积累经验。总体来说华海清科的设备前景较好,后续会对国际大厂形成竞争。

烁科精微主要是做8寸的设备,背靠中电科技术也比较成熟,但是目前12寸设备出货还较少,专家预计出货不超过5台。众硅的12寸设备相对了解不多。

总体来说,国内晶圆厂购买CMP设备一般会从应用材料、EBARA和华海清科中挑选。目前华海清科在国内圆厂的占比大概在10%~20%。而国际大厂比如台积电、三星可能主要考虑应用材料和EBARA。

3、CMP设备产线用量情况

一条产线可以覆盖的月产能大概是1w片,月产能低于1w片设备的用量不会变化,因为各个制程都需要1台CMP设备。如果按照月产能3w 片的产线来看,CMP设备需求量在20~25台左右。对于逻辑产线来说,制程节点的提高并不会对设备的用量产生明显的影响,但是对于存储产线来说,层数64层提高到128层需要的CMP设备可能会翻倍。

8寸产线相对于12寸而言,相同产能下8寸可能需求CMP设备更多,因为8寸机台相对较老,只有采用2个抛光单元的设计,而12寸设备大多采用4个抛光单元,因此WPH也更高。但价格方面8寸设备只有12寸设备的50%~60%。

4、设备价格

目前国际大厂的CMP设备价格在300~400万美元,华海清科的设备比国际大厂的设备便宜20%~30%,也有些型号价格与国际大厂价格相同。从设备类型来看,STI制程的最便宜,技术要求相对简单。铜制程的价格高一些,因为铜CMP对清洗、研磨要求不高,但是对WPH有一定要求。非金属和钨价格最高,因为他们对研磨和清洗的要求较高。

5、CMP设备耗材零部件情况

CMP设备是一个消耗耗材非常大的设备,主要由原厂才能更换的耗材零部件是研磨头上的薄膜和固定环。薄膜在抛光头上与晶圆接触,将晶圆压在抛光垫上,因此要求非常精细,否则晶圆容易破碎。而固定环需要完全与设备尺寸匹配,因此需要原厂来做。目前国际大更换耗材的方案各有不同,应用材料是要求将整个抛光头送回原厂更换,而EBARA则是给晶圆厂提供零部件由晶圆厂自行更换。应用材料由于是整体更换,因此更换一次的价格在10000美元以上,而EBARA的零部件价格在5000~10000美元。具体的更换频率随着制程和晶圆厂实际情况各有不同,比如铜、钨制程5000片就需要更换,非金属大概是10000~12000片进行更换BARA的标准是5000~10000片就应该更换。如果按照10000 片更换一次的标准的来看,由于现在CMP设备普遍有4 个抛光头,按照单台设备一个月更换一次的频率,那么就是对应更换4套。

7、设备和零部件毛利率情况

设备的毛利率大概在50%~60%,零部件毛利会随着客户用量有所不同,大客户利润率可能低一点,小客户可能会高一点,平均下来零部件毛利率大概在50%。

8、国产厂商提高占有率的关键因素

除了设备的质量、技术能力外,设备的稳定性以及出现问题后能否迅速解决等这些问题都还需要经验的积累。另外,除了设备本身,人才也很重要,需要国内更多的工程师会使用国产设备。

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