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刻蝕裝置累計出貨>3500腔,北方華創2023年刻蝕裝置收入近60億元,薄膜沈積收入超60億元

2024-06-14推薦

2023年北方華創持續在產品端發力

❶ 在刻蝕技術方面,實作12英寸矽、金屬、介質刻蝕機全覆蓋,形成了更加完整的刻蝕解決方案,實作了介質刻蝕裝置領域關鍵突破,釋出了滿足客戶不同工藝需求的全系列等離子去膠產品,套用高深寬比刻蝕工藝的深矽刻蝕機單機型銷量破百,累計刻蝕產品系列出貨超3500腔。 2023年刻蝕裝置收入近60億元。

❷ 在薄膜技術方面,精準定位市場需求,采用差異化路線攻克多項金屬薄膜與介質薄膜關鍵技術難題,系列產品獲得關鍵客戶認可,實作批次銷售;外延裝置實作在積體電路、功率半導體、矽材料、化合物半導體等領域工藝全覆蓋,累計薄膜沈積產品出貨超5500腔。

❸ 在清洗技術方面,槽式清洗機實作工藝全覆蓋,單片清洗機實作前段高端工藝新突破,為清洗業務板塊開拓了更廣闊的市場空間。

❹ 在熱處理技術方面,快速熱退火裝置、立式爐原子層沈積裝置等新產品層出不窮,為客戶提供全面解決方案的能力持續提升。

北方華創主營業務分析

❶ 刻蝕裝置

刻蝕裝置約占積體電路芯片制造裝置總資本開支的22%,是半導體制造過程中的關鍵環節。刻蝕工藝主要用於去除特定區域的材料來形成微小的結構和圖案。隨著積體電路線寬的持續減小和3D積體電路的發展,刻蝕裝置在積體電路裝備市場中的地位愈加重要,已躍居積體電路采購額最大的裝置型別。 2023 年公司刻蝕裝置收入近60億元。

刻蝕裝置中,電感耦合電漿刻蝕機(ICP)具有電漿密度高、可在低壓下生成、水平胡垂直方向電場可獨立控制等優勢,主要套用於矽和金屬刻蝕,以及部份介質材料的精細刻蝕。ICP 市場份額在刻蝕機總量中占比約53%。北方華創作為國內領先的高端電子工藝裝備供應商,深耕 ICP 刻蝕技術二十余年,先後攻克了 電感耦合脈沖電漿源、多溫區靜電卡盤、雙層結構防護塗層和反應腔原位塗層 等技術難題,實作了12英寸各技術節點的突破。公司多晶矽及金屬刻蝕系列 ICP 裝置實作規模化套用,完成了淺溝槽隔離刻蝕、柵極掩膜刻蝕等多道核心工藝開發和驗證,助力國內主流客戶技術通線,已實作多個客戶端大批次量產並成為基線裝置。 截至2023年底,北方華創 ICP 刻蝕裝置已累計出貨超3200腔。

電容耦合電漿(CCP)介質刻蝕裝置也在芯片制造領域扮演關鍵角色,特別是在後道介質膜層圖形化工藝方面,對整個芯片的效能具有重要影響。2021年,北方華創開始著力進行介質刻蝕裝置研發,致力於攻克12英寸關鍵介質刻蝕工藝套用,支撐客戶持續創新。憑借多年積累的核心技術以及對刻蝕領域的深刻理解,北方華創 先後突破了 CCP 領域電漿產生與控制、腔室設計與仿真模擬、低溫靜電卡盤、高功率等離子饋入 等多項關鍵技術,建立起核心技術優勢。截至目前,北方華創積體電路領域 CCP 介質刻蝕裝置實作了邏輯、儲存、功率半導體等領域多個關鍵制程的覆蓋,為國內主流客戶提供了穩定、高效的生產保障,贏得客戶信賴和認可。 截至2023年底,北方華創 CCP 刻蝕裝置已累計出貨超100腔。

矽通孔技術(TSV)是一種新興的技術解決方案,透過垂直互連減小了芯片間互聯長度,降低了訊號延遲,實作了芯片間的低功耗和高速通訊,大幅提升了芯片效能,是延續莫耳定律的重要技術之一。TSV 技術中,矽通孔刻蝕是關鍵步驟之一,其工藝在刻蝕形貌、刻蝕速率、選擇比、深寬比、均勻性等方面要求嚴苛,存在較高的技術壁壘。北方華創推出的12英寸 TSV 刻蝕裝置,透過快速瓦斯和射頻切換控制系統,結合優良的工藝配方架構,在高深寬比矽通孔刻蝕中可精確控制側壁形貌,實作側壁無失真傷和線寬無失真失。透過優異的即時控制效能,大幅提升刻蝕速率,達到國際主流水平。目前北方華創的 TSV 刻蝕裝置已廣泛套用於國內主流 Fab 廠和先進封裝廠,是國內 TSV 量產線的主力機台,市占率領先。

幹法去膠又稱等離子去膠,其工作原理是在真空狀態下,透過活性電漿去除晶片表面的掩膜材料,而不允許晶片材料受損。隨著積體電路器件結構不斷演進,高介電常數(High-K)、低介電常數(Low-K)等新材料的引入使得幹法去膠的技術難度不斷增加。北方華創憑借深厚的等離子源開發及套用經驗,自主設計開發了低損傷等離子源,克服了O2、p、Np 等去膠的各種技術難點,在高劑量離子註入後的去膠、新型材料去膠、高深寬比聚合物去除等方面取得了技術領先優勢。同時,最佳化了幹法去膠裝置在維護、量產方面的效能,開發了真空和大氣雙配置傳輸平台,在保證技術領先的同時,使客戶擁有更長的使用周期及更低的擁有成本、消耗成本,受到客戶廣泛認可,形成了批次銷售。

❷ 薄膜沈積裝置

薄膜沈積裝置約占積體電路裝備總資本開支的21%,是半導體制造工藝中的關鍵環節。薄膜沈積裝置主要用於在基底材料上生長、沈積或塗布極薄的膜層,這些膜層在芯片中扮演重要的角色。 2023年公司薄膜沈積裝置收入超60億元。

物理氣相沈積(PVD)主要用於金屬薄膜制備。這些金屬薄膜作為芯片中互連線的重要組成部份,對整個芯片的效能具有至關重要的影響。北方華創作為中國 PVD 工藝裝備技術的先行者,早在2008年就開始了 PVD 裝備的研發工作。經過十余年的技術沈澱與創新突破,北方華創先後突破了 磁控濺射源設計、電漿產生及控制、腔室設計與仿真模擬、顆粒控制、軟體控制 等多項核心技術,實作了對邏輯芯片和儲存芯片金屬化制程的全覆蓋。

截至2023年底,積體電路領域銅(Cu)互連、鋁墊層(Al Pad)、金屬硬掩膜(Metal Hard Mask)、金屬柵(Metal Gate)、矽化物(Silicide)等工藝裝置在客戶端實作穩定量產,成為多家客戶的基線裝置,並廣泛套用在邏輯、儲存等主流產線,同時也成功實作功率半導體、三維整合和先進封裝、新型顯示、化合物半導體等多個領域的量產套用。 截至2023年底,公司已推出40余款 PVD 裝置,累計出貨超3500腔。

化學氣相沈積(CVD)主要用於介質薄膜和金屬薄膜的制備。按照薄膜材料,CVD 分為介質化學氣相沈積(DCVD)和金屬化學氣相沈積(MCVD)兩大類。DCVD 主要包括等離子增強型化學氣相沈積(PECVD)、次常壓化學氣相沈積(SACVD)、介質原子層沈積(DALD)等。MCVD 主要包括低壓化學氣相沈積(LPCVD)、有機金屬化學氣相沈積(MOCVD)和金屬原子層沈積(MALD)等。

北方華創基於十余年沈積工藝技術的豐富經驗,布局拓展了 DCVD 和 MCVD 兩大系列產品。針對介質和金屬化學氣相沈積關鍵技術需求,攻克了 進氣系統均勻性控制、壓力精確平衡、雙頻驅動的容性電漿控制、多站位射頻功率均分控制 等多項技術難題,實作金屬矽化物、金屬柵極、鎢塞沈積、高介電常數原子層沈積等工藝裝置的全方位覆蓋,關鍵技術指標均達到業界領先水平,贏得客戶高度評價。 截至2023年底,北方華創已實作30余款 CVD 產品量產套用,為超過50家客戶提供技術支持,累計出貨超 1000 腔。

外延(EPI)裝置是材料生長的關鍵裝置,廣泛套用於積體電路、功率半導體、化合物半導體等領域。經過十余年的技術沈澱與創新突破,北方華創已形成具有核心技術優勢、品類齊全、套用廣泛的外延系列化產品,具備單晶矽、多晶矽、碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)等多種材料外延生長技術能力,覆蓋積體電路、功率半導體、化合物半導體等領域套用需求。截至2023年底,北方華創已釋出20余款量產型外延裝置,累計出貨超1000腔。公司自主研發的12英寸常壓矽外延裝置,實作了對邏輯芯片、儲存芯片、功率器件及特色工藝的全覆蓋,且已全部成功量產,成為客戶的基線產品。北方華創「矽薄膜外延裝置研發及產業化」計畫於2023年獲評「北京市科學技術進步獎一等獎」。

❸ 立式爐及清洗裝置

立式爐和清洗裝置分別約占積體電路裝備總資本開支的5%,在積體電路工藝生產線上發揮著關鍵作用。立式爐主要包括立式氧化/退火爐、多片立式低壓化學氣相沈積裝置(LPCVD)和多片立式原子層沈積裝置(ALD)。清洗裝置主要包括單片清洗裝置和槽式清洗裝置。 2023年公司立式爐和清洗裝置收入合計超30億元。 在立式爐領域,北方華創突破並掌握了氣流場/溫度場控制、反應源精密輸送、矽片表面熱場設計等關鍵技術,實作了立式爐系列化裝置在邏輯和儲存工藝制程套用的全面覆蓋。 截至2023年底,公司立式爐累計出貨超700台。

在清洗裝置領域,北方華創經過多年的技術積累,先後突破了多項關鍵模組設計技術和清洗工藝技術,包括白努利卡盤和雙面工藝卡盤、高效率藥液回收系統、熱 SPM 工藝、熱磷酸工藝、低壓幹燥工藝等,實作了槽式工藝全覆蓋,同時高端單片工藝實作突破。公司在積體電路領域的工藝裝置均已在客戶端實作量產。 截至2023年底,公司清洗裝置累計出貨超1200台。

❹ 新能源光伏領域裝置

2023年公司新能源光伏領域裝置收入近20億元。

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