半導體在大眾眼中真正火起來，始于2019年。彼時飛速發(fā)展的5G產業(yè)極大提振了半導體設備需求，電源管理芯片、通訊芯片等供不應求。這一效應傳導至資本端，國內半導體投資熱度陡然拉升，風投機構幾乎都將此作為必投方向，堪稱最火的潮流指標。

當前國產替代大背景下，半導體產業(yè)的興衰漲落也被賦予了一層民族振興的色彩，這條蜿蜒崎嶇的變革路也吸引了越來越多有識之士。在我國半導體設備各細分領域中，刻蝕、清洗、CMP及熱處理設備的國產化率基本在20%以上，去膠設備國產化率可達90%。但薄膜沉積、涂膠顯影、離子注入、檢測等設備國產化率尚不足10%，甚至還未實現0的突破。

國產替代路在何方？漫長星夜下又有哪些趕路人？自成立起，芯潮IC持續(xù)關注國內半導體產業(yè)鏈動態(tài)，現正式推出【國產半導體設備行業(yè)圖譜】系列策劃，從初創(chuàng)企業(yè)和上市企業(yè)兩大維度制作半導體行業(yè)各個細分領域企業(yè)名錄，跟進國產替代最新進展，為相關產業(yè)人士、研究者、愛好者提供一份詳實的資料寶圖。

首期圖譜聚焦集成電路制造過程中的關鍵處理設備——涂膠顯影機，這一領域國內有哪些廠商，技術水平如何，它們該如何撕開巨頭壟斷的帷幕？讓我們一起來探究。

01

八大設備之一，國產替代不足2%

半導體設備是由成千上萬零部件組成的復雜系統(tǒng)，這些零部件有機組合在一起，執(zhí)行nm級精密度的生產操作。

芯片生產過程示意圖芯潮IC整理制作

一般來看，集成電路制造過程中主要用到八大類設備：擴散爐-光刻機-涂膠顯影機-刻蝕機-離子注入機-薄膜沉積設備-化學機械拋光機-清洗機。

其中涂膠機和顯影機作為光刻機的輸入（曝光前光刻膠涂覆）和輸出（曝光后圖形的顯影）設備，主要通過機械手使晶圓在各系統(tǒng)之間傳輸和處理，從而完成晶圓的光刻膠涂覆、固化、顯影、堅膜等。無論是晶圓制造前道工藝，還是封裝測試后道工藝，涂膠顯影設備都發(fā)揮重要作用，耗時占半導體制造總過程的40%。

具體來看，涂膠機在晶圓表面均勻涂覆光刻膠后，顯影機就將曬制好的印版通過半自動和全自動程序，完成顯影、沖洗、涂膠、烘干等工序。

光刻工藝中的涂膠顯影過程

圖片來源：東方證*研究所

這一過程尤為關鍵，涂膠顯影直接影響到光刻工序細微曝光圖案的形成，從而影響后續(xù)蝕刻和離子注入等工藝中圖形轉移的結果。無論是晶圓制造前道工藝還是封裝測試后道工藝，涂膠顯影設備的作用都不可小覷。

在早期的集成電路和一些較低端的半導體制造工藝中，涂膠顯影設備往往單獨使用，隨著芯片制造工藝自動化程度及客戶對產能要求的不斷提升，在200mm（8英寸）及以上的大型生產線上，此類設備逐漸開始與光刻設備聯(lián)機作業(yè)（InLine），組成配套的圓片處理與光刻生產線，共同完成精細的光刻工藝流程。

現階段摩爾定律發(fā)展面臨瓶頸，傳統(tǒng)封裝已無法滿足現代集成電路應用需求。在國際形勢影響下，我國芯片制造企業(yè)自主研發(fā)能力不斷提升，帶動芯片產量持續(xù)增長。據國家統(tǒng)計局數據顯示，2021年我國芯片產量達3594.3億顆，同比增長33.3%。先進封裝技術正被越來越多地應用到電子產品，下游芯片生產廠商對先進封裝設備的需求正不斷增強，預計未來一段時間，我國膠顯影設備的應用需求會不斷增長。

據東方證*統(tǒng)計，截至2021年，我國半導體涂膠顯影設備國產化率尚不足2%。從技術壁壘上看，如何保障設備在nm級別的操作基礎上的超高良率，以及保障設備在實現以上兩個要求的基礎上長時間穩(wěn)定的運行，是當前國產設備亟需提升的難點。而由于涂膠顯影技術與光刻機高度相關，屬于美國打擊、限制高精尖技術努力范圍，國產替代更顯得必要且艱難。

02

哪些勇士，在啃國產替代的硬骨頭？

獨挑重擔走長路，自力更生創(chuàng)未來。越來越多的企業(yè)加入國產替代的行列，就涂膠顯影設備而言，國內有數十家相關企業(yè)，部分企業(yè)已完成上市。

國內涂膠顯影機廠商圖譜芯潮IC整理制作

具體來看，國內涂膠顯影設備上市企業(yè)包括芯源微、華海清科、盛美半導體、中國電科45所和中國科學院沈陽科學儀器股份有限公司等，整體數量不足十家。

近年來一個明顯的現象是，越來越多初創(chuàng)企業(yè)開始切入顯影機賽道，以創(chuàng)世微納、芯達科技、芯米半導體等為代表，它們多數成立時間較短，在業(yè)務領域上涉足多種集成電路設備。

國內涂膠顯影機主要廠商名錄及最新市值

芯潮IC整理制作統(tǒng)計截至2023年4月11日

以上市企業(yè)芯源微（688037.SH）為例，芯源微全稱沈陽芯源微電子設備股份有限公司，于2019年12月登錄上海證*交易所，是國內第一家在涂膠顯影設備上取得突破的企業(yè)，也是國內少有的能做IC級in-line涂膠顯影設備的廠商，已擁有專利超350項，主持制定2項行業(yè)標準。

在LED封裝以及集成電路后道先進封裝的涂膠顯影設備領域，芯源微已有一定的市場占有率，其前道180納米的I-line涂膠顯影機已在長江存儲上線進行工藝驗證，前道Barc（抗反射層）涂膠設備在已通過上海華力工藝驗證，可滿足客戶28nm技術節(jié)點加工工藝，并陸續(xù)獲得上海華力、中芯紹興、廈門士蘭集科、上海積塔、株洲中車、青島芯恩、中芯寧波、昆明京東方等多個前道大客戶訂單及應用，實現小批量國產替代。

財報數據顯示，芯源微2022年度實現營業(yè)總收入13.85億元，同比增長67.12%；實現利潤總額2.19億元，同比增長188.30%；實現歸母凈利潤1.97億元，同比增長155.31%；實現歸母扣非后凈利潤1.38億元，同比增長116.12%。報告期內，芯源微集成電路前道晶圓加工領域產品收入實現快速放量，同時保持小尺寸（如LED、化合物半導體等）及集成電路后道先進封裝領域產品收入穩(wěn)步增長。

但整體來看，當前國內涂膠顯影機行業(yè)集中度較高，海外品牌占據市場壟斷地位，如日本東電電子公司TEL占據我國涂膠顯影設備市場近90%的份額。我國涂膠顯影設備企業(yè)僅占據市場不到4%的份額，國產替代依然任重而道遠。

03

巨頭林立，全球涂膠顯影市場如何分羹？

相較于國內的涂膠顯影市場，海外巨頭往往因更早進入市場，國外各大廠商的接納度高，因此有技術迭代的先進性、先發(fā)市場的份額優(yōu)勢，技術的規(guī)則制定等優(yōu)勢，這不僅相對于國產涂膠顯影機有著更大的市場份額和先進技術，也對國內的技術發(fā)展造成了巨大的影響。

具體來看，以東京電子為首，包含日本迪恩士、德國蘇斯微、臺灣億力鑫、韓國細美事等公司，在市場上壟斷了國外95%以上的份額，國內90%以上的市場份額。這些公司以更廣泛的尺寸（1μm以下到500μm以上）、更加完善的產業(yè)鏈、更成熟的買賣商戶，牢牢的構筑了穩(wěn)定的市場，也鎖死了其他企業(yè)的發(fā)展空間。

其中成立于2006年的東京電子（TEL），又稱東京威力科創(chuàng)。主營產品包括涂布/顯像設備、熱處理成膜設備、干法刻蝕設備、CVD、濕法清洗設備及測試設備等。在2022年營業(yè)額為147億美元，利潤近44億美元，其中涂布機/顯影機占比26%。TEL壟斷了全球88%和中國91%的涂膠顯影設備市場份額。TEL新產品吞吐≥200wph，覆蓋的工藝制程包括EUV、ArFi、ArF、KrF、i-line、SOC、SOD等，掌握著國內企業(yè)尚未涉足的28nm以下先進節(jié)點的ArFi沉浸式涂膠顯影設備。

全球涂膠顯影機主要廠商名錄及最新市值

芯潮IC整理制作

如此對比，國產涂膠顯影設備與國際先進廠商差距明顯，不論是設備檢驗難度、技術壁壘，還是客戶綁定性，都對國產設備的技術自主可控形成阻礙。細分來看，以下幾方面原因最為突出：

1

設備結構復雜

涂膠顯影設備結構極為復雜，往往包含百余個功能單元、數萬余個零部件，其中機械手可以實現晶圓在設備內部多個工藝腔體之間的精確快速傳送，是設備的核心零部件，通常需根據晶圓廠客戶不同需求進行定制化開發(fā)。

2

驗證周期長

前道涂膠顯影設備驗證有捆綁性，需要光刻機、掩模版，經過曝光顯影之后才能發(fā)現問題，周期較長，大概在9-12個月。

3

驗證成本高

設備驗證需與光刻機配合，光刻機產能緊張下客戶端工藝驗證難。涂膠顯影設備多是Inline設備，因此在進行客戶端工藝驗證時需要與光刻機聯(lián)機。當前光刻機產能持續(xù)緊缺，短期內的供應緊張難以緩解，因此晶圓廠抽調光刻機驗證新涂膠顯影設備的意愿較低，這無疑拔高了涂膠顯影市場的進入門檻。

4

人才過于集中

優(yōu)質人才集中于日本東京電子，人才培養(yǎng)難度較高。涂膠顯影設備的技術儲備集中于TEL等少數廠商，專業(yè)技術人員極為稀缺，且流動率極低。截至2021財年，TEL公司員工平均服務年限達到了17年4個月，當年員工流動率僅為1.0%。

04

結語

行而不輟，未來可期

積土成山，風雨興焉。經過多年的積極布局，我國的涂膠顯影設備獲得巨大突破：已掌握28nm及以上技術節(jié)點；厚膠涂覆均勻性和厚膜平面噴涂均勻性方面部分達到國際先進水平；前道涂膠顯影機具有與多種主流光刻機聯(lián)機作業(yè)和遠程無人化操作能力。

但不可否認，國產涂膠顯影設備仍存在許多問題：還未突破28nm以下技術節(jié)點；超厚膠膜涂覆均勻性和薄膜平面噴涂均勻性欠佳；相較于東京電子涂布機/顯影機設備生產效率較低；雖然可以聯(lián)機作業(yè)，但聯(lián)機驗證較少。伴隨著制程技術節(jié)點的不斷進步，涂膠顯影設備的國產化進程仍需奮力推進。

道阻且長，行則將至；行而不輟，未來可期。要想突破現有市場桎梏，國內相關高校及廠商需要持續(xù)攻堅，在光刻工藝膠膜均勻涂覆工藝、精細化顯影技術、內部微環(huán)境精確控制技術等方向進行針對性研發(fā)，單點突破，聚點成面。隨著越來越多有識之士投身其中，中國半導體設備的自主化將如破浪之舟，揚帆遠航。