PVD行業(yè)工藝技術(shù)、2020年市場需求預(yù)測及行業(yè)壁壘分析[圖]

    一、工藝技術(shù)

    薄膜沉積是晶圓加工中的關(guān)鍵流程之一，主要分為物理氣相沉積PVD和化學(xué)氣相沉積CVD兩類。物理氣相沉積的過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只發(fā)生物質(zhì)的相變等物理變化，如蒸鍍過程是將固態(tài)蒸鍍源轉(zhuǎn)換為氣態(tài)，再在目標(biāo)表面形成固態(tài)膜的過程。而化學(xué)氣相沉積CVD則通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，將反應(yīng)源以氣體形式通入反應(yīng)腔中，經(jīng)過與其他外部反應(yīng)物或與基板進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成目標(biāo)生成物沉積于基板上。以上工藝均使用特定的CVD設(shè)備以及PVD設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。

晶圓加工流程眾多且各個(gè)流程不斷循環(huán)

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    PVD工藝一般可以分為三種，分別是真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍。真空蒸鍍是在真空環(huán)境中對蒸鍍材料進(jìn)行加熱獲得蒸汽，再將蒸發(fā)的物質(zhì)沉積在目標(biāo)基片上的過程。濺射鍍膜的原理是以成膜材料為靶，并作為陰極，同時(shí)以目標(biāo)基板為陽極，在氬氣中加以高電壓使電離后的氬氣與陰極相撞擊，被撞擊出的靶材分子或原子在基板上堆積形成薄膜。離子鍍是通過將成膜材料高度電離化形成膜材料離子，從而增加膜材料離子的沉積動(dòng)能，并使之在高化學(xué)活性狀態(tài)下沉積薄膜的技術(shù)。

三種物理氣相沉積技術(shù)各具特點(diǎn)

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    二、市場需求預(yù)測

    內(nèi)資產(chǎn)線中PVD設(shè)備投資額占比約為10%。晶圓制造設(shè)備約占半導(dǎo)體設(shè)備投資額的80%，而成膜設(shè)備則占晶圓投資設(shè)備的20%，一般來說PVD設(shè)備與CVD設(shè)備占比接近（各10%）。

內(nèi)資產(chǎn)線中各類設(shè)備投資額占比（%）

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內(nèi)資產(chǎn)線中晶圓制造設(shè)備投資額占比（%）

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    在PVD設(shè)備領(lǐng)域，AMAT一家獨(dú)大，約占全球市場份額的80%以上，但是目前國內(nèi)廠商也在不斷突破，長江存儲(chǔ)等新建產(chǎn)線PVD國產(chǎn)化率已經(jīng)超過10%。

內(nèi)資產(chǎn)線PVD設(shè)備供應(yīng)商市場份額情況（%）

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    內(nèi)資產(chǎn)線國產(chǎn)設(shè)備支出將逐漸上升。目前在建的九條內(nèi)資產(chǎn)線包括2條存儲(chǔ)器IDM產(chǎn)線（長江存儲(chǔ)與合肥長鑫）、3臺特色I(xiàn)DM產(chǎn)線（粵芯、積塔、士蘭微）以及4條代工產(chǎn)線（中芯國際FinFET、中芯國際65-55nm、華虹無錫、華虹Fab6），以上產(chǎn)線建設(shè)完成預(yù)計(jì)設(shè)備總投資額可達(dá)到7916億元。而2020年隨著內(nèi)資產(chǎn)線進(jìn)一步啟動(dòng)擴(kuò)產(chǎn)及采購周期，設(shè)備總投資額有望達(dá)到993億元，同比增長70%。

內(nèi)資產(chǎn)線國產(chǎn)設(shè)備支出將逐漸上升

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    智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國PVD行業(yè)市場現(xiàn)狀分析及投資前景研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：內(nèi)資產(chǎn)線2020年P(guān)VD設(shè)備需求空間達(dá)80億元，國產(chǎn)設(shè)備需求空間有望提升到5.6億元。2019/2020設(shè)備總投資額分別約為587/993億元。預(yù)計(jì)晶圓制造設(shè)備占比為80%，PVD設(shè)備投資額額占比為10%，可以得出內(nèi)資產(chǎn)線2020年P(guān)VD設(shè)備總投資額將從2019年的47億元提升到80億元。但是由于2019年除長江存儲(chǔ)以及華虹外，其余產(chǎn)線對國產(chǎn)PVD設(shè)備采購較少，因此總體國產(chǎn)化率低于長江存儲(chǔ)PVD國產(chǎn)化率(10%)，取5%?；谀壳皣鴥?nèi)廠商技術(shù)不斷突破，預(yù)計(jì)國產(chǎn)化率會(huì)在2020年提高到7%（僅內(nèi)資產(chǎn)線），因此預(yù)計(jì)2020年國產(chǎn)PVD設(shè)備需規(guī)?？梢赃_(dá)到5.6億元。

2020年內(nèi)資產(chǎn)線國產(chǎn)PVD設(shè)備需求規(guī)模約6億元

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    新突破的CuBS-PVD設(shè)備未來市場規(guī)模巨大，預(yù)計(jì)中芯國際、華虹系、合肥長鑫（一期）以及長江存儲(chǔ)（一期）產(chǎn)線從現(xiàn)在到最終達(dá)產(chǎn)對該類設(shè)備市場需求規(guī)模可超過40億元。其中邏輯芯片代工產(chǎn)線是未來CuBS的重要拉動(dòng)力量，其對CuBS-PVD需求量是同產(chǎn)能存儲(chǔ)器產(chǎn)線的4-5倍，邏輯代工產(chǎn)線達(dá)到月產(chǎn)能10萬片預(yù)計(jì)需要超過40臺CuBS-PVD設(shè)備。目前北方華創(chuàng)在中芯國際等產(chǎn)線中導(dǎo)入進(jìn)度良好，隨著中芯國際、華虹系等持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，國產(chǎn)CuBS設(shè)備潛在訂單空間巨大。

內(nèi)資產(chǎn)線CuBS-PVD設(shè)備需求空間巨大

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    三、PVD鍍膜材料行業(yè)主要壁壘

    1.技術(shù)壁壘

    PVD鍍膜材料具有典型的技術(shù)密集型行業(yè)特點(diǎn)，要求行業(yè)內(nèi)的廠商具有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)實(shí)力和先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，具有完善的品質(zhì)控制能力。

    PVD鍍膜材料作為平板顯示、半導(dǎo)體、太陽能電池、光學(xué)元器件等行業(yè)上游關(guān)鍵的原材料之一，其與整個(gè)下游行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和升級密不可分，所以PVD鍍膜材料廠商往往需要投入較大的人力、物力、資金進(jìn)行技術(shù)研發(fā)，以推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革新，同時(shí)滿足日益?zhèn)€性化的客戶需求和不斷變化升級的市場。

    此外，PVD鍍膜材料涉及多種有色金屬及稀土材料的深加工，其技術(shù)與生產(chǎn)工藝難度較高，下游應(yīng)用對PVD鍍膜材料的配比、純度、微觀織構(gòu)等有著極嚴(yán)格的要求，對于新進(jìn)入者來說具有較高的技術(shù)門檻。

    2.資金壁壘

    PVD鍍膜材料行業(yè)亦屬于資金密集型行業(yè)，本行業(yè)在生產(chǎn)方面需要投入大量資金建設(shè)大型廠房、購置大型精密加工設(shè)備及配套輔助設(shè)備等，同時(shí)為保障產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性往往還需配套高端的檢測設(shè)備。這些均需要大量的資金投入，使得行業(yè)的資金進(jìn)入門檻較高。

    3.人才壁壘

    PVD鍍膜材料涉及到材料學(xué)、物理、化學(xué)、工程學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識，其產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)需要高素質(zhì)、具有復(fù)合專業(yè)知識、勇于創(chuàng)新的高級技術(shù)人員。一名合格的技術(shù)人才還需要經(jīng)過企業(yè)內(nèi)部長時(shí)間的培養(yǎng)，要經(jīng)歷具體生產(chǎn)實(shí)踐的磨練，而一個(gè)涉及多領(lǐng)域的成熟專業(yè)人才團(tuán)隊(duì)更是需要經(jīng)過長時(shí)間的實(shí)踐磨合。對于潛在的新進(jìn)入者，人才瓶頸將在很大程度上制約其生存發(fā)展。

    4.品牌壁壘

    PVD鍍膜材料行業(yè)存在著品牌準(zhǔn)入壁壘。由于PVD鍍膜材料對下游客戶產(chǎn)品的性能、穩(wěn)定性等方面都具有重要的影響，因而客戶對PVD鍍膜材料的質(zhì)量要求較高，一般需要經(jīng)過非常嚴(yán)格的產(chǎn)品認(rèn)證，并且只信任產(chǎn)品質(zhì)量過硬、成功量產(chǎn)多年和資歷較深的品牌廠商，而這一特點(diǎn)也使其具有較強(qiáng)的客戶粘性。對于新進(jìn)入者而言，很難在短期內(nèi)建立起良好的市場品牌，并快速打開市場。