【正文】 (九) 研究對(duì)象(Research Object)本報(bào)告的研究對(duì)象為半導(dǎo)體制造工藝流程中的制造、封裝、測(cè)試、凈化以及試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備等。一、2002年中國半導(dǎo)體設(shè)備市場環(huán)境綜述(一) 半導(dǎo)體設(shè)備分類與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀半導(dǎo)體的飛躍發(fā)展與其結(jié)構(gòu)和工藝技術(shù)的進(jìn)步分不開,尤其與半導(dǎo)體工藝設(shè)備的發(fā)展息息相關(guān)。半導(dǎo)體工藝設(shè)備是集成電路制造的物質(zhì)基礎(chǔ)，半導(dǎo)體設(shè)備的更新?lián)Q代，推動(dòng)半導(dǎo)體工藝，半導(dǎo)體產(chǎn)品及整個(gè)電子裝備的更新?lián)Q代。多年來,國際半導(dǎo)體集成電路發(fā)展的歷史充分說明:誰擁有先進(jìn)的工藝設(shè)備,誰就能在半導(dǎo)體集成電路生產(chǎn)上處于領(lǐng)先地位。為此,要發(fā)展半導(dǎo)體集成電路工業(yè),必須優(yōu)先發(fā)展相應(yīng)的半導(dǎo)體專用設(shè)備。因此，從本質(zhì)上講，半導(dǎo)體設(shè)備不僅支撐集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也支撐整個(gè)電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。半導(dǎo)體制造工藝流程主體為設(shè)計(jì)——制造——封裝——測(cè)試，制造是指前道微細(xì)加工，主要包括對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行曝光、刻蝕、摻雜、薄膜生長等工藝加工流程，是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。半導(dǎo)體制造設(shè)備主要有材料制備設(shè)備、前道工序設(shè)備、后道工序設(shè)備、凈化設(shè)備、試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備等，半導(dǎo)體設(shè)備屬于高科技、高投入的范疇,其特點(diǎn)是光機(jī)電結(jié)合，在精度要求上較純機(jī)械要高得多。國際上集成電路發(fā)展40多年來，工藝技術(shù)發(fā)展相當(dāng)迅速。其集成度從十幾個(gè)元件的小規(guī)模,進(jìn)入到集成上億個(gè)元器件的特大規(guī)模的發(fā)展階段,其加工精度從十幾微米發(fā)展到亞微米、深亞微米階段。硅片尺寸從2英寸發(fā)展到6英寸、8英寸并正向12英寸規(guī)模發(fā)展，其生產(chǎn)集成電路的專用設(shè)備也更換了多代產(chǎn)品。目前國際上大生產(chǎn)工藝技術(shù)水平主流在8英寸、~,并已達(dá)到 ~，世界主要半導(dǎo)體大廠英特爾、臺(tái)積電、摩托羅拉、德州儀器(TI)等，并力圖盡快投入量產(chǎn)，競爭日趨激烈。集成電路技術(shù)的高速發(fā)展對(duì)專用設(shè)備和儀器提出了更嚴(yán)格的要求,集成電路設(shè)備發(fā)展到今天，已經(jīng)不是一個(gè)傳統(tǒng)意義上的機(jī)器，而是集成電路工藝的固化物。表1 集成電路制造工藝所需主要設(shè)備1．材料制備設(shè)備:材料生長設(shè)備單晶爐材料加工設(shè)備研磨機(jī)、拋光機(jī)、切片機(jī)等2．前工序設(shè)備:光刻設(shè)備光刻機(jī)、電子束曝光機(jī)蝕刻設(shè)備：刻蝕機(jī)摻雜設(shè)備離子注入機(jī)、擴(kuò)散爐 薄膜生長設(shè)備化學(xué)汽相淀積(CVD)設(shè)備、物理汽相淀積(PVD)設(shè)備磁控濺射臺(tái)、電子束蒸發(fā)臺(tái)、其他勻膠機(jī)、顯影機(jī)、清洗機(jī)、快速熱處理設(shè)備、氣柜、氣體質(zhì)量流量計(jì)等。3．后工序設(shè)備劃片機(jī)、鍵合機(jī)、塑封機(jī)、切筋打彎機(jī)、打標(biāo)機(jī)、編帶機(jī)、電鍍?cè)O(shè)備、模具等。4．凈化設(shè)備空氣凈化設(shè)備、超純水設(shè)備、氣體純化設(shè)備、5．試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備氣候環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備、力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備、可靠性試驗(yàn)設(shè)備等檢測(cè)設(shè)備成品測(cè)試設(shè)備及部分在線檢測(cè)設(shè)備等數(shù)據(jù)來源：CCID 2003，02表2 世界主要半導(dǎo)體企業(yè)12英寸廠工藝特征與工藝研發(fā)企業(yè)名稱生產(chǎn)線性質(zhì)工藝特征工藝研發(fā)INTELCPU70納米—90納米TSMCFoundry90納米UMCFoundry65納米TIDSP90納米MotorolaFoundry32納米—90納米InfineonDRAM70納米—90納米SamsungDRAM數(shù)據(jù)來源：CCID 2003，02前道微細(xì)加工設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展已成為推動(dòng)集成電路迅速發(fā)展的主要因素之一。前道微細(xì)加工設(shè)備的主體是光刻設(shè)備、蝕刻設(shè)備、摻雜設(shè)備等。隨著設(shè)備水平的不斷提高,光機(jī)電的高度集成,半導(dǎo)體制造中的許多工藝技術(shù)已經(jīng)固化在設(shè)備之中,設(shè)備已經(jīng)代表了一種相對(duì)完整的解決方案。這將成為半導(dǎo)體專用設(shè)備的潮流。(二) 世界半導(dǎo)體設(shè)備市場概況2002年世界半導(dǎo)體設(shè)備市場需求為228億美元,較2001年市場衰退了19%,這是由于受世界半導(dǎo)體市場恢復(fù)緩慢,各大半導(dǎo)體芯片廠商的投資額相應(yīng)減少,導(dǎo)致設(shè)備市場繼續(xù)萎縮。盡管2002年世界半導(dǎo)體市場止跌回暖，重新開始增長，但增長幅度較小。2002年世界半導(dǎo)體市場規(guī)模達(dá)到1410億美元，%，而亞洲地區(qū)是2002年整個(gè)半導(dǎo)體市場的增長的主要原因。隨著世界半導(dǎo)體市場的逐漸復(fù)蘇，預(yù)計(jì)2003年半導(dǎo)體設(shè)備市場將會(huì)突破性增長。表3 1996－2002年世界半導(dǎo)體設(shè)備年銷售情況: 單位：億美元1996年1997年1998年1999年2000年2001年2002年銷售額238184477282228增長率%－%18%103%－%－19％數(shù)據(jù)來源：CCID 2003，02圖1 1996－2002年世界半導(dǎo)體設(shè)備年銷售額曲線圖 單位：億美元數(shù)據(jù)來源：CCID 2003，02表4 2001－2002年世界半導(dǎo)體設(shè)備銷售額 單位： 億美元設(shè)備種類2001年2002年增長率晶圓處理設(shè)備215171－20%封裝設(shè)備2117－19%測(cè)試設(shè)備5028－44%其它設(shè)備101220%合計(jì)282228－19%數(shù)據(jù)來源：CCID 2003，022002年世界半導(dǎo)體市場的投資302億美元，比2001年下降了22%，國際半導(dǎo)體大公司都下調(diào)了投資比例，英特爾、臺(tái)積電、三星電子2002年投資金額最高的3家公司，其他芯片廠商的投資額都不高于10億美元。與此相應(yīng)的是2002年主要的半導(dǎo)體設(shè)備廠商的銷售業(yè)績也有所下降，2002年半導(dǎo)體設(shè)備市場的受技術(shù)工藝的驅(qū)動(dòng)較強(qiáng)，以銷售端技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)品的設(shè)備供應(yīng)商的市場份額提升。表5 2001—2002年世界主要半導(dǎo)體企業(yè)投資情況 2001年(億$)2002年(億$)增長率英特爾5751—10．5%臺(tái)積電21－6%三星電子18%德州儀器、11－%飛利浦139－Hynix78．8NEC98．6－日立128．4－30%東芝8－32Sony107．9－21數(shù)據(jù)來源：CCID 2003，022002年世界前十大半導(dǎo)設(shè)備及測(cè)試與測(cè)量設(shè)備供應(yīng)商情況見下表。表6 2002年世界前十大半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商排名廠商名稱銷售額（百萬美元）1Applied Materials12Tokyo Electron3ASML4Nikon5Dainippon Screen Mfg6Novellus Systems7Canon8Lam Research9ASM International10Varian Semiconductor Equipment Assoc.資料來源：REED RESEARCH GROUP表7 2002年世界前十大半導(dǎo)體測(cè)試與測(cè)量設(shè)備供應(yīng)商排名廠商名稱銷售額（百萬美元）1KLA－Tencor2Advantest3Teradyne4Agilent Technologies5Schlumberger6Credence Systems7LTX8Tektronix9National Instruments10Veeco nstruments資料來源：REED RESEARCH GROUP(三) 中國半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)及市場環(huán)境產(chǎn)業(yè)環(huán)境近年來，在國家大力發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)方針的引導(dǎo)下，北京、上海、天津、深圳等地引進(jìn)了一批較為先進(jìn)的IC生產(chǎn)線，中國微電子產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。但隨著世界集成電路的飛速發(fā)展,半導(dǎo)體工藝設(shè)備的快速更新及單晶硅的大直化發(fā)展拉大了中國專用設(shè)備和儀器與國際水平的差距,已制約了國內(nèi)集成電路的發(fā)展，缺乏自主IC設(shè)備的支撐，單純依靠引進(jìn)生產(chǎn)線，中國IC產(chǎn)業(yè)只能是“代代引進(jìn)、代代落后”，中國IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展永遠(yuǎn)受制于人，難以達(dá)到世界先進(jìn)水平，因此對(duì)半導(dǎo)體工藝設(shè)備水平的提高與國產(chǎn)化的需求十分強(qiáng)烈。從事半導(dǎo)體設(shè)備的研制投資大，技術(shù)難度也高，盡管中國對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備研制很重視，在“六五”、“七五”、“八五”、“九五”及90909等重大工程項(xiàng)目上都重點(diǎn)安排了設(shè)備的專項(xiàng)攻關(guān)與科研試制任務(wù)，但因國力所限長期以來研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足，如美國GCA公司在研制第一臺(tái)分步式重復(fù)光刻機(jī)(DSW)時(shí)，投入研制費(fèi)1億美元，同樣設(shè)備國內(nèi)研制僅僅投入600萬人民幣，中國半導(dǎo)體設(shè)備全行業(yè)平均一年的開發(fā)費(fèi)為1000～2000萬元，20世紀(jì)90年代至今的技術(shù)履行費(fèi)用加起來為2億元左右。由于中國半導(dǎo)體設(shè)備工藝技術(shù)水平落后，未形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，生產(chǎn)成本高，從而導(dǎo)致國產(chǎn)設(shè)備缺乏市場競爭力。目前中國半導(dǎo)體專用設(shè)備在技術(shù)水平、穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度方面與國際水平相比有10－15年的差距，導(dǎo)致了中國半導(dǎo)體設(shè)備市場由國產(chǎn)設(shè)備為主轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)口成套設(shè)備占絕大部分市場份額的局面。國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備只在中小型國有企業(yè)、地方IC廠家和生產(chǎn)數(shù)量較少的研究單位仍然發(fā)揮著重要作用，半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)為了生存，采用的辦法是與其它的設(shè)備開發(fā)聯(lián)系起來，不單做半導(dǎo)體設(shè)備，還做其它用途的設(shè)備。中國半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)也存在著大發(fā)展的契機(jī)，這是由于IC工藝及其設(shè)備遞進(jìn)發(fā)展、多代共存，一個(gè)時(shí)期存在豐富的工藝層次。在進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)前3～4年進(jìn)行試生產(chǎn)，開始投入規(guī)模生產(chǎn)的最先進(jìn)生產(chǎn)線僅占全部IC生產(chǎn)線的一小部分，大部分生產(chǎn)線的工藝水平則低一至兩代，而低好幾代的工藝裝備會(huì)在較長時(shí)間內(nèi)繼續(xù)使用。另外，集成電路設(shè)備已被列入科技部863計(jì)劃進(jìn)行重點(diǎn)發(fā)展。中國集成電路設(shè)備將會(huì)有一個(gè)較大的突破和發(fā)展。中國加入WTO，國際間的交流日益緊密，半導(dǎo)體設(shè)備方面的展覽會(huì)、研討會(huì)以及出國訪問團(tuán)將不斷增多，在半導(dǎo)體設(shè)備基本要進(jìn)口的同時(shí)，借鑒學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)工藝水平，通過交流和抓住機(jī)遇來跟上國際的步伐。為盡快改善中國集成電路生產(chǎn)線設(shè)備基本依賴進(jìn)口的局面,促進(jìn)中國專用設(shè)備和儀器的發(fā)展，國家在政策和資金投入上采取了相應(yīng)的舉措,制定了相關(guān)的政策,大力支持扶植該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前中國北京地區(qū)、上海地區(qū)、深圳地區(qū)正在規(guī)劃集成電路的發(fā)展，各自都在籌建微電子研發(fā)基地，集成電路設(shè)備已被列入發(fā)展重點(diǎn)之一。隨著中國加入WTO，這些基地建設(shè)將完全是開放性的并按新體制和新機(jī)制運(yùn)行。近幾年國家不斷加大力度發(fā)展集成電路，投入了大量的人力與資金，對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備也提出了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。中國半導(dǎo)體專用設(shè)備制造業(yè)起始于60年代，最多時(shí)曾達(dá)到100多個(gè)單位，“九五”期間較為蕭條，近年來，隨著中國集成電路產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)又開始回升，目前涉足半導(dǎo)體設(shè)備研究和制造的單位恢復(fù)到40多個(gè)，主要的骨干單位有十幾家。其中大部分單位從事前工序設(shè)備的研制，而后工序設(shè)備、材料制備設(shè)備、凈化設(shè)備、試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備也各有一些單位在研究和生產(chǎn)，但近年來新進(jìn)入半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域的單位多數(shù)切入的是后工序設(shè)備。目前為止，、6英寸以下的主要專用設(shè)備,(包括電子束曝光機(jī)、光刻機(jī)、離子注入機(jī)、金屬層間介質(zhì)CVD、磁控反應(yīng)離子刻蝕、物理氣相淀積等)已研制出原型樣機(jī)。中國半導(dǎo)體設(shè)備的總體水平與國外相比差距還很大,但30多年來，中國集成電路專用設(shè)備制造業(yè)雖然幾經(jīng)波折，確實(shí)培養(yǎng)了一批具有較高專業(yè)水平的技術(shù)隊(duì)伍，為中國集成電路專用設(shè)備的進(jìn)一步發(fā)展打下了相當(dāng)?shù)膶I(yè)基礎(chǔ)。中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展促使在此領(lǐng)域耕耘幾十年的骨干單位增強(qiáng)了活力，已經(jīng)離開多年的單位正在重新進(jìn)入，一些行業(yè)外的單位看準(zhǔn)時(shí)機(jī)紛紛切入半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，美國、日本、韓國等許多海外半導(dǎo)體設(shè)備公司已經(jīng)或正在籌劃將其制造基地移向中國，美國設(shè)備廠商已經(jīng)捷足先登。美國應(yīng)用材料公司，已在上海落成了中國公司新的總部。韓國設(shè)備廠商對(duì)中國市場頗為關(guān)注，富社公司與銅陵三佳電子集團(tuán)公司合資開辦了半導(dǎo)體塑封機(jī)生產(chǎn)企業(yè)，日本山田公司、韓國豐山公司就合資建設(shè)集成電路專用模具、引線框架項(xiàng)目已分別簽約。市場環(huán)境近年來中國集成電路市場發(fā)展迅速，2000年以前中國集成電路市場平均增長速度達(dá)到40%，2001年以來由于受世界半導(dǎo)體市場衰退的影響，中國集成電路市場仍保持了20%以上的增長率，是世界半導(dǎo)體市場的一枝獨(dú)秀。近幾年來，中國集成電路市場的總體規(guī)模迅速擴(kuò)大。2001－2002年世界集成電路市場需求不景氣情況下,中國集成電路市場保持了穩(wěn)步增長,成為牽動(dòng)半導(dǎo)體亞太市場復(fù)蘇的重要驅(qū)動(dòng)。下圖是1999年以來中國集成電路市場增長情況圖2 1999－2002年中國集成電路市場規(guī)模增長數(shù)據(jù)來源：CCID 2003，02由于半導(dǎo)體市場空間巨大和不斷發(fā)展的市場需求，促使中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投資火熱，許多國際大公司、特別是臺(tái)灣省一些知名廠商紛紛到中國內(nèi)地投資設(shè)廠，興建半導(dǎo)體IC制造或后段封裝測(cè)試企業(yè)，促使中國集成電路產(chǎn)業(yè)的規(guī)?？焖贁U(kuò)大。下圖是1999年以來中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模情況。圖3 1999—2002年中國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長數(shù)據(jù)來源：CCID 2003，02中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)與市場的高速增長為半導(dǎo)體設(shè)備的需求提供了良好的外部環(huán)境和巨大的發(fā)展空間，中國的半導(dǎo)體設(shè)備市場正在以前所未有的勢(shì)頭增長著。二、2002年中國半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析(一) 中國半導(dǎo)體設(shè)備的現(xiàn)狀中國的半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展(發(fā)展情況見下表)，到目前中國涉足半導(dǎo)體設(shè)備的企業(yè)事業(yè)單位有近40個(gè)左右，骨干企業(yè)有10多家，其研究方向和研發(fā)產(chǎn)品涉及材料制備、制版設(shè)備、前工序設(shè)備、后工序設(shè)備等領(lǐng)域，已形成一定層次的產(chǎn)品研發(fā)能力和相應(yīng)的技術(shù)積累。 表8 國產(chǎn)半導(dǎo)體專用設(shè)備的研制過程時(shí)間技術(shù)水平典型產(chǎn)品50年代中后期70年代末期φ50mm，8μm線寬年產(chǎn)300萬塊集成電路成套生產(chǎn)線設(shè)備；多管擴(kuò)散爐、自動(dòng)勻速膠