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中国半导体例制配备自动化墟市研讨报告

2019-06-14 17:11:46 出书:2019《直驱与传动》第3期

【中国半导体例制配备自动化墟市研讨报告】

半导体配备行业定义及分类

A.行业定义

半导体(semiconductor),指常温下导电功用介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体的分类,按照其制制技能可以分为:集成电道器件,分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类。

B.半导体配备制制行业主要配备概述

半导体行业品种繁杂,其加工需求的配备涉及种种分立器件的加工。半导体配备包罗集成电道配备、分立器件配备、光电半导体配备、显示屏配备、光伏配备、LED照明配备、存储器配备、芯片配备。

B-1.集成电道配备

B-1-1.行业定义

集成电道是一种微型电子器件或部件。采用必定的工艺,把一个电道中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一同,制制一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装一个管壳内,成为具有所需电道功用的微型构造。是20世纪50年代后期一60年代开展起来的一种新型半导体器件。

集成电道,便是把必定命量的常用电子元件,如晶圆、封装、电子级众晶硅等,以及这些元件之间的连线,通过半导体工艺集成一同的具有特定功用的电道。

B-1-2.开展现状

举世半导体配备出售较为稳定,大陆半导体配备出售额占比渐渐攀升。2016年举世半导体配备出货同比增加12.89%。2014年以后受大陆集成电道财产疾速开展的影响,对半导体配备的需求大幅上升。

半导体例制配备行业上游为精细零部件,卑鄙为相关的先辈制制业。上游主要为精细零部件,因为国内工业根底单薄,国内精细板滞加工行业的技能程度相对落伍限制了高端配备行业的开展,近年来渐渐有所改良。卑鄙主要为集成电道、先辈封装、LED、MEMS等先辈制制业,卑鄙财产的迅猛开展直接带来了对集成电道制制配备需求的扩张。

B-1-3.主要配备

加工集成电道需求的配备包罗光刻机、刻蚀机、热处理配备、PVD配备等。

以集成电道的制制进程为例:计划-->晶圆制制(打磨,扔光,切片,扔光)--<晶圆加工(清洗、炉管、涂光阻、曝光、软/硬烤、显影、去光阻、蚀刻、掺杂、退火、镀铜、去铜)--<电性测量--<切割--<封装--<测试

B-2.分立器件配备

B-2-1.行业定义

半导体分立器件泛指半导体晶体二极管、半导体三极管简称二极管、三极管及半导体特别器件。电子产品依据其导电功用分为"导体"和"绝缘体",半导体介于"导体"和"绝缘体"之间,半导体元器件以封装方式又分为“分立”和“集成”如:二极管、三极管、晶体管等。分立器件被广泛运用到消费电子、盘算机及外设、网络通信,汽车电子、led显示屏等范畴。

B-2-2.开展现状

分立器件比举世半导体墟市中占比5%~6%。分立器件与集成电道相对,因为不受原件面积限制,单个器件特征好,运用更为灵敏,特别是高功率场合,分立器件仍然发恍∨主要感化。跟着电子整机、消费类电子产品等墟市的继续升温,半导体分立器件仍有很大的开展空间。

B-1-3.主要配备

加工分立器件需求的配备包罗点胶机、空压机、酸洗机等。

以二极管的制制工艺流程为例:1.氧化—光刻—扩散(氧化)—光刻—正面蒸发—退火—磨片—反面蒸发—合金管芯生产完毕。2.测片—划片—查验及格管芯—安装—烧结(封装)—电参数测试—筛选—电镀—打印—成品管生产完毕。

B-3.光电半导体配备

B-3-1.行业定义

半导体光电器件是指把光和电这两种物理量联络起来,使光和电互相转化的新型半导体器件。即应用半导体的光电效应(或热电效应)制成的器件。光电器件主要有,应用半导体光敏特征义务的光电导器件,应用半导体光伏打效应义务的光电池和半导体发光器件等。半导体光电器件如光导管、光电池、光电二极管、光电晶体管等;半导体热电器件如热敏电阻、温差发电器和温差电致冷器等。

B-4.显示屏配备

B-4-1.行业定义

显示器(display)一般也被称为监视器。显示器是属于电脑的I/O配备,即输入输出配备。它是一种将必定的电子文献通过特定的传输配备显示到屏幕上再反射到人眼的显示东西。依据制制材料的差别,可分为:阴极射线管显示器(CRT),等离子显示器PDP,液晶显示器LCD等等。

CRT:是一种运用阴极射线管(CathodeRayTube)的显示器,阴极射线管主要有五部分构成:电子枪(ElectronGun),偏转线圈(Deflectioncoils),荫罩(Shadowmask),荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。它是运用最广泛的显示器之一,CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、颜色还原度高、色度平均、可调治的众区分率方式、呼应时间极短等LCD显示器难以超越的优点。按照差别的标准,CRT显示器可划分为差别的类型。

LCD:LCD显示器即液晶显示器,优点是机身薄,占地小,辐射小,给人以一种康健产品的气候。LCD液晶显示器的义务原理,显示器内部有许众液晶粒子,它们有法则的排列成必定的样式,而且它们的每一边的颜色都差别分为:血色,绿色,蓝色。这三原色能还原成恣意的其他颜色,当显示器收到电脑的显示数据的时分会掌握每个液晶粒仔—动赴任别颜色的面,来组合成差别的颜色和图像。也因为如许液晶显示屏的缺陷是颜色不敷艳,可视角度不上等。

LED:二极管的英文缩写,是一种通过掌握半导体发光二极管的显示方法,用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等种种新闻的显示屏幕。通过发光二极管芯片的恰当连接(包罗串联和并联)和恰当的光学构造。可构成发光显示器的发光段或发光点。由这些发光段或发光点可以构成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。一般把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器,而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。

B-4-2.开展现状

LED显示屏行业颠末几年高速开展曾经趋于饱和,常规产品一片红海,其细分行业小间距LED屏2013年起寂静兴起,开辟全新蓝海。小间距行业方才起步,需求技能和资金支撑,LED显示屏范畴龙头应用本身优势,提前构造,目前行业汇合度较高,龙头效应分明。

B-5.光伏配备

B-5-1.行业定义

光伏是能光伏发电体系(Solarpowersystem)的简称,是一种应用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直叫—换为电能的一种新型发电体系,有独立运转和并网运转两种方法。

光伏板组件是一种表露阳光下便会发生直流电的发电安装,由确实通通以半导体物料(比如硅)制成的薄身固体光伏电池构成。因为没有运动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手外及盘算器供应能源,较繁杂的光伏体系可为衡宇供应照明,并为电网供电。光伏板组件可以制成差别样式,而组件又可连接,以发生更众电力。天台及修筑物外面均会运用光伏板组件,以致被用作窗户、天窗或掩盖安装的一部分,这些光伏方法一般被称为附设于修筑物的光伏体系。

B-5-2.主要配备

光伏配备主要包罗硅棒/硅锭制制配备、硅片/晶圆制制配备、电池片制制配备、晶体硅电池组件制制配备、薄膜组件制制配备等5大类。

光伏组件工艺流程:电池检测--<正面焊接查验--<反面串接查验--<敷设(玻璃清洗、材料切割、玻璃预处理、敷设)--<层压--<去毛边(去边、清洗)--<装边框(涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶)--<焊接接线盒--<高压测试--<组件测试--<外观查验--<包装入库。

B-6.LED照明配备

B-6-1.行业定义

LED(LightingEmittingDiode)照明即是发光二极管照明,是一种半导体固体发光器件。LED光源的LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化镓)、GaP(磷化镓)、GaAsP(磷砷化镓)等半导体例成的,其中心是PN结。

B-6-2.主要配备

切割机、光刻机、回流焊、剥线机、移印机、激光打标机、扔光机等

以LED芯片生产为例:清洗--<扔光-<光刻-<切割-<测试分拣-<芯片成品

B-7.存储器配备

B-7-1.行业定义

存储器(Memory)是当代新闻技能顶用于保管新闻的记忆配备,存储器的主要功用是存储顺序和种种数据,并能盘算机运转进程中高速、自动地完毕顺序或数据的存取。存储器是具有“记忆”功用的配备,它采器具有两种稳定形态的物理器件来存储新闻。

构成存储器的存储介质,存储元,它可存储一个二进制代码。由若干个存储元构成一个存储单位,然后再由许众存储单位构成一个存储器。

B-7-2.主要配备

曝光机、光刻机、涂胶显影配备、离仔、入机、清洗配备、刻蚀机等。

B-8.芯片配备

B-8-1.行业定义

芯片内含集成电道的硅片,体积很小,常常是盘算机或其他电仔“备的一部分。芯片一般是指集成电道的载体,也是集成电道颠末计划、制制、封装、测试后的结果,一般是一个可以立即运用的独立的全体。芯片制制完备进程包罗芯片计划、晶片制制、封装制制、测试等几个要害,此中晶片制制过扯萑为的繁杂。起首是芯片计划,依据计划的需求,生成的“图样”。

芯片的原料晶圆:圆的因素是硅,硅是由石英沙所精练出来的,晶圆便是硅元素加以纯化(99.999%),叫∨是将这些纯硅制成硅晶棒,成为制制集成电道的石英半导体的材料,将其切片便是芯片制制精细所需求的晶圆。晶圆越薄,生产的资本越低,但对工艺就请求的越高。

晶圆涂膜:圆涂膜能抵御氧化以及耐温才能,其材料为光阻的一种。

晶圆光刻显影、蚀刻:进程运用了对紫外光敏锐的化学物质,即遇紫外光则变软。通过掌握遮光物的位置可以取得芯片的外形。硅晶片涂上光致抗蚀剂,使得其遇紫外光就会熔化。这时可以用上第一份遮光物,使得紫外光直射的部分被熔化,这熔化部分叫∨可用溶剂将其冲走。如许剩下的部分就与遮光物的样式相同了,而这效果恰是我们所要的。如许就取得我们所需求的二氧化硅层。

掺加杂质:晶圆中植入离子,生成相应的P、N类半导体。精细工艺是是从硅片上表露的区域开端,放入化学离子混淆液中。这一工艺将改动搀杂区的导电方法,使每个晶体管可以通、断、或带领数据。简单的芯片可以只用一层,但繁杂的芯片一般有许众层,这时分将这一流程不时的重复,差别层可通过开启窗口联接起来。这一点相似众层PCB板的制制原理。更为繁杂的芯片可以需求众个二氧化硅层,这时分通过重复光刻以及上面流程来完成,变成一个立体的构造。

晶圆测试:过上面的几道工艺之后,晶圆上就变成了一个个格状的晶粒。通过针测的方法对每个晶粒举行电气特征检测。一般每个芯片的具有的晶粒数目是庞大的,构造一次针测试方式好坏常繁杂的进程,这请求了生产的时分尽量是同等芯片规格构制的型号的众量量的生产。数目越大相对资本就会越低,这也是为什么主流芯片器件制价低的一个因素。

封装:制制完毕晶圆固定,绑定引脚,按照需求去制变成种种差别的封装方式,这便是同种芯片内核可以有差别的封装方式的启事。比如:DIP、QFP、PLCC、QFN等等。这里重假如由用户的运用习气、运用状况、墟市方式等外围因本来决议的。

测试、包装:上述工艺流程以后,芯片制制就曾经通通完毕了,这一方法是将芯片举行测试、剔除不良品,以及包装

B-8-2开展现状

2010-2017举世芯片墟市范围呈摆荡改造趋势,2014年较2013年增加7.89%。2016年上半年开局疲软,可是得益于2016年下半年订价的改良以及强劲需求,2016年举世芯片出售额较2015年增加2.6%。2017年增加率抵达17%。

芯片产品的卑鄙运用十分广泛,主要墟市智能终端、电脑、消费电子、工业、汽车、军事、医疗等范畴。依据ICInsights的预估,2016年举世芯片行业卑鄙墟市大值乐为通信(含手机)、盘算机、消费电子、汽车、工业/医疗、政府/军事等范畴,此中最主要的墟市是通信和盘算机范畴,二者占比抵达74%。其次是消费电子、汽车和工业范畴。

就纯粹芯片制制而言,同质化逐鹿加剧和特征化需求添加的举世墟市状况下,通用芯片产品制制的附加值越来越低,芯片制制业的高端代价增值要害曾经向产品研发计划和运营、维护等效劳生命周期挪动,计划效劳、专业化的IP效劳、封测效劳曾经成为芯片制制范畴取得新一轮逐鹿优势必不可少的生态状况,向效劳型企业转化曾经成为举世芯片制制业的主要趋势。

就通通芯片行业而言,经济举世化深化开展和科技立异繁殖新打破的时代配景下,芯片行业正向举世化、精益化、协搀杂和效劳化开展,未来将完成从“生产型”向“效劳型”的改变,由“硬才能”修设向“软气力”晋升的改变,从向用户供应产品和简单效劳改变为供应体系办理方案和代价。生产性效劳业特别是制制业的界线越来越模糊,经济运动由以产品制制为中心曾经转向以效劳体验为中心。

B-8-3主要配备

芯片生产进程顶用到的配备主要包罗:热处理配备、光刻机等。

工艺流程:湿洗--<光刻--<离仔、入--<干蚀刻--<湿蚀刻--<等离子冲洗--<热处理--<疾速热退火--<化学气相淀积(CVD)--<物理气相淀积(PVD)--<分子束外延--<电镀处理--<化学/板滞外面处理--<晶圆测试--<晶圆打磨、封装

半导体配备行业自动化墟市概述

举措典范的OEM行业,半导体配备行业涉及的产品类型较众。全体而言,分立器件、集成电道专用配备行业以及光电半导体配备三个子行业自动化运用程度较高,运用到的自动化产品包罗PLC变频器,HMI,以及伺服产品等都具有广泛的运用。

外:中国半导体行业自动化墟市范围细分-2017

 截图20190610155538.png

数据根源:睿工业(www.MIRindustry.com)

图:中国半导体行业自动化墟市范围细分-2017

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数据根源:睿工业

PLC墟市

半导体配备行业PLC的墟市范围与细分

半导体配备行业所用PLC主要包罗大中型PLC和小型PLC,2017年区分占比31.9%、68.1%。

图:中国半导体行业PLC墟市范围细分-2017

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半导体配备行业PLC墟市份额

图:中国半导体行业PLC墟市范围细分-2017

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半导体配备行业PLC墟市份额

从功绩上看,以欧姆龙份额领先,其他PLC厂商如三菱、西萌佑、罗克韦尔紧随其后。

外:中国半导体行业PLC墟市份额-2017

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数据根源:睿工业

图:中国半导体行业PLC墟市份额-2017

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HMI墟市

半导体配备行业HMI的墟市范围与细分

半导体配备制制行业HMI产品包罗TP,TD,PPC三种,此中TP具有较大墟市比重。

外6:中国半导体行业HMI墟市范围细分-2017

 截图20190610155730.png

数据根源:睿工业

图6:中国半导体行业HMI墟市范围细分-2017

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半导体配备行业HMI逐鹿格式和墟市份额

2017年半导体配备行业的HMI中,Pro-Face、Omron出售额较高。

外:中国半导体行业HMI墟市份额-2017

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数据根源:睿工业

图:中国半导体行业HMI墟市份额-2017

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变频器墟市

半导体配备行业变频器的墟市范围与细分

外:中国半导体行业变频器墟市范围细分-2017

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数据根源:睿工业

图:中国半导体行业变频器墟市范围细分-2017

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伺服墟市

半导体配备行业伺服的墟市范围与细分

伺服半导体配备制制行业的运用主要运用松下的的,安川、松下、三菱,其占领了2017年出售额的大大都。

外:中国半导体行业伺服墟市范围细分-2017

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数据根源:睿工业

图:中国半导体行业伺服墟市范围细分-2017

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