半导体芯片五大核心材料全解析(二)

作者:admin  来源:乐晴智库精选  发布时间:2025-10-11  访问量:2596

一、电子特气

电子特种气体被誉为电子工业的“血液”,纯度要求极高(通常需达到6N级以上)。

其覆盖半导体制程多个环节,主要应用于清洗、氧化成膜、沉积、光刻、刻蚀和掺杂等具体步骤,确保了芯片制造的高精度和高效率。

按用途分为掺杂气体、外延气体、离子注入气体等七类,核心品种包括三氟化氮、六氟化钨、六氟丁二烯、氨气、氙气、硅烷等。

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行业壁垒:高纯度电子特气的生产需要先进的提纯和检测技术;认证周期长,客户对气体供应商的认证周期长达2-3年,市场进入壁垒高。

竞争格局:全球电子特气市场呈现出显著的寡头垄断格局,主要由欧美和日本企业主导。空气化工、林德、液化空气和日本酸素(原大阳日酸)等企业占据主导地位,形成了高度集中的市场份额分布。

近年来,国内电子特气本土替代进程加快。以华特气体、金宏气体、雅克科技、中船特气、昊华科技、和远气体、南大光电、凯美特气为代表的企业在不同种类的细分气体领域皆有突破。

例如,华特气体是国内唯一通过ASML(荷兰光K机巨头)和GIGAPHOTON(日本激光设备供应商)双重认证的企业,光刻气产品如KrF、ArF光刻胶配套气体直接进入14nm、7nm先进制程供应链,部分氟碳类产品已应用于5nm制程,打破国外垄断;南大光电实现9N级(99.9999999%)高纯磷烷(PH₃)、砷烷(AsH₃)量产,纯度达国际先进水平,替代日本昭和电工、德国默克等进口产品;中船特气含氟电子特气如三氟化氮、六氟化钨产能在全球前列;金宏气体超纯氨(NH₃)产能达10万吨/年,国内市占率超50%。

在先进半导体制造需求持续增长的拉动下,逻辑芯片、DRAM 和 3D NAND 存储芯片等高性能计算应用都高 度依赖六氟丁二烯在蚀刻和沉积工艺中的独特性能。目前海外六氟丁二烯的生产厂商主要包括太阳日酸、关东电化工业和林德等,国内生产厂商主要包括昊华科技、中船特气等。

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二、光掩膜版

光掩模是光刻工艺的“图形母版”,通过曝光将电路图案转移到晶圆表面。

在半导体材料市场占比约12%,仅次于硅片35%、电子特气13%。

行业具有显著的资本投入大、技术壁垒高和高度依赖专有技术的特点。

光掩模板市场格局

半导体掩膜版生产厂商分为晶圆厂自建配套工厂(占比65%)和独立第三方掩膜厂商(占比35%)两大类。

晶圆厂自建配套工厂:主要是出于制作能力的考量。先进制程晶圆制造厂商所用的掩膜版大部分由自己的专业工厂内部生产,如英特尔、三星、台积电、中芯国际等公司的掩膜版均主要由自制掩膜版部门提供,目的是保障先进制程的掩膜版供应安全。

第三方半导体掩膜版厂商:由于自建掩膜工厂入巨大,生产环节过于复杂且成本过于昂贵等因素,近年来独立第三方掩模版厂商对晶圆制造厂商的吸引力不断增加。

由于具有较高的进入门槛,各大厂对于光掩模的生产技术实行较为严格的封锁,半导体光掩模市场尤其是精密加工领域垄断严重。

全球独立第三方掩模版行业竞争集中度较高,整体为美日龙头企业主导,主要玩家包括美国Photronics、日本Toppan和日本DNP三家公司。

目前半导体掩膜版国产化率不足 10%,依然是卡脖子环节,国产替代空间广阔。

由于半导体掩模版具有较高的进入门槛,国产半导体掩模版主要生产商仅包括中芯国际光罩厂、迪思微、中微掩模、龙图光罩、清溢光电、路维光电等。

中芯国际光罩厂为晶圆厂自建工厂,产品供内部使用;迪思微隶属华润微旗下;中微掩膜专注于高端掩膜版研发,已实现28nm制程的量产;龙图光罩提供多种制程的掩膜版解决方案,90nm节点产品已成功完成从研发到量产的跨越,65nm产品已开始送样验证,客户包括国内多家晶圆厂;路维光电基于目前技术发展与市场需求综合研判,将进一步布局14nm;清溢光电已实现180nm和150nm工艺节点半导体芯片掩膜版的量产和小规模量产,正在推进130nm-65nm的PSM和OPC工艺的掩膜版开发和28nm半导体芯片所需的掩膜版工艺开发规划。

此外,菲利华是国内首家具备生产G8代大尺寸光掩膜版基材能力的企业,已推出从G4到G8代的系列产品,也是国内唯一可以生产大规格光掩膜基板的企业。冠石科技宁波项目已实现55nm产品交付和40nm产线通线,计划2025年量产45nm、2028年量产28nm。

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掩模版产业链图示

众壹云服务国内头部晶圆厂达20年,在致力于实现晶圆制造的工艺优化和良率提升的同时,发挥自身优势,推动芯片设计和制造协同。目前我们的AI ADC产品已经在国内头部的晶圆厂中进行了部署,并得到了实地验证,取得了良好的效果。AI ADC产品是为半导体制造商提供的基于机器视觉的自动晶圆缺陷分类的完整方案。通过升级部分高级制程控制(APC),将其与缺陷/良率管理系统(DMS/YMS)的关键指标关联起来,实现缺陷的减少及良率提升。

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