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日本宣布对华“芯限”,哪些仪器受影响?

日本经济产业省于5月23日宣布修订《外汇与对外贸易法》,将包括先进芯片制造设备在内的23类商品列入管制出口清单。

01


日本正式加入“芯限”行列,商务部回应


继3月初荷兰方面计划实施新芯片出口限制,日本经济产业省于5月23日宣布修订《外汇与对外贸易法》,将包括先进芯片制造设备在内的23类商品列入管制出口清单。该修正案将于7月23日生效。


这23类设备包括:3项清洗设备、11项薄膜沉积设备、1项热处理设备、4项光刻设备、3项刻蚀设备、1项测试设备。按用于计算的逻辑半导体的性能来看,均为制造线路宽度在10~14nm以下的尖端产品所必需的设备。

该出口管制政策将导致包括东京电子、尼康(Nikon)在内的大约 10多家日本公司需获得许可证,才能出口受到限制的23种半导体设备。
23日,商务部新闻发言人就此消息答记者问


记者:5月23日,日本政府正式出台半导体制造设备出口管制措施。中方对此有何评论?

:我们注意到,日本政府正式出台针对23种半导体制造设备的出口管制措施,这是对出口管制措施的滥用,是对自由贸易和国际经贸规则的严重背离,中方对此坚决反对。

在日方措施公开征求意见期间,中国产业界纷纷向日本政府提交评论意见,多家行业协会公开发表声明反对日方举措,一些日本行业团体和企业也以各种方式表达了对未来不确定性的担忧。但令人遗憾的是,日方公布的措施未回应业界合理诉求,将严重损害中日两国企业利益,严重损害中日经贸合作关系,破坏全球半导体产业格局,冲击产业链供应链安全和稳定。

日方应从维护国际经贸规则及中日经贸合作出发,立即纠正错误做法,避免有关举措阻碍两国半导体行业正常合作和发展,切实维护全球半导体产业链供应链稳定。中方将保留采取措施的权利,坚决维护自身合法权益。
02

全球半导体设备行业格局

半导体设备可以分为前道制造设备和后道封测设备。其中,前道制造设备主要包括:光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备(包括PECVD、LPCVD、ALD等)、离子注入设备、清洗设备、化学机械抛光(CMP)设备、过程控制设备以及扩散设备。而后道封测设备主要包括:分选机、测试机、划片机、贴片机等。从市场规模来看,前道晶圆制造设备的市场规模占整个设备市场规模的80%以上。

根据VLSI Research的一份数据(应该是2020年的)显示,在整个半导体制造设备市场,主要被美国(41.7%)、日本(31.1%)和荷兰(18.8%)这三个国家所占据。


其中,美国在蚀刻和清洗设备、薄膜沉积设备、CMP设备、过程控制设备、测试设备等领域占据较大优势;荷兰则是在光刻设备领域具有较大优势。

日本的优势,主要体现在蚀刻设备划片设备测试设备

下面我们详细看看。

蚀刻机方面,东京电子占据了26%的市场份额,而日立高新和细美事两家较小,共占据约6%的份额,日系合计月占有了三成的市场份额;

薄膜沉积设备方面,东京电子市场占有率为11%;

清洗设备方面,Screen Semiconductor Solutions拥有50%的市场占有率;

CMP设备方面,日本荏原约占到了全球份额的三成;

离子注入口设备方面,日本Axcelis占有约20%的市场份额,此外日本还有日新、日本真空、住友中共等厂商。

检测和量测设备方面,日立有9%的市场份额;

半导体检测方面,日本爱德万占有37%的市场份额,

晶圆切割设备,也就是划片设备,日本DISCO占有超越70%,东京精密占有超过25%,这个市场基本被日本垄断。

中国是世界最大的半导体市场。2021年度日本产的芯片制造设备的销售额为3.443万亿日元,其中对华出口额比上年度增加57%,约占整体的三成,居各出口对象国和地区首位。

伤敌一千,自损八百。管制措施发布短时间内,对我国是一记重拳,但日本不但要失去中国半导体市场,他们的芯片制造设备厂商也要面临损失30%的营收。

日本早稻田大学教授长内厚指出,中国也在前所未有地大力投入半导体研发,长期来看中方有可能突围,或将带来出乎美日意料的结果。

而未来的胜负在于制裁方能否找到替代中国的市场,以及我们的国产替代进程

同时,我国是否会通过禁止或限制加工和提炼稀土元素的技术出口来进行反制,也是全世界在关注的另一个“悬念”。
03

我国半导体检测设备格局

半导体检测设备主要用于半导体制造过程中检测芯片性能与缺陷,几乎每一步主要工艺完成后都需要在整个生产过程中进行实时的监测,以确保产品质量的可控性,贯穿于半导体生产过程中,对保证产品质量起到关键性的作用。
广义上根据测试环节分为前道测试后道测试设备。
前道量检测包括量测类和缺陷检测类,主要用于晶圆加工环节,目的是检查每一步制造工艺后晶圆产品的加工参数是否达到设计的要求或者存在影响良率的缺陷,属于物理性检测。
后道测试设备用于晶圆加工前的设计验证环节和晶圆加工后的封测环节,通过测试机和分选机或探针台配合使用,分析测试数据,确定具体失效原因,并改进设计及生产、封测工艺,以提高良率及产品质量,属于电性能的检测。

前道检测设备

前道量测设备进一步细分为量测设备、缺陷检测设备以及过程控制软件,其中缺陷检测设备约占前道检测设备的55%,量测设备占前道量测设备的34%,过程控制软件占11%。进一步按产品细分,膜厚测量占比12%、OCD-SEM测量占比 10%,CD-SEM占比 11%、套刻误差测量占比9%;缺陷检测中有图形晶圆检测占比32%、无图形晶圆检测占比5%、电子束检测占比12%、宏观缺陷检测占比6%。


量测类设备:主要用来测量透明薄膜厚度、不透明薄膜厚度、膜应力、掺杂浓度、关键尺寸、套准精度等指标,以保证工艺的关键物理参数满足工艺指标,对应的设备分为椭偏仪、四探针、原子力显微镜、CD-SEM、OCD-SEM、薄膜量测等。

缺陷检测类设备:用来检测晶圆表面的缺陷,并获取缺陷的位置坐标(X,Y);分为明/暗场光学图形图片缺陷检测设备、无图形表面检测设备、宏观缺陷检测设备等。

前道检测设备竞争格局

前道检测设备领域,科磊独占52%的份额,应用材料、日立高新则分别占比12%、11%,CR3合计占比接近80%,市场集中度较高,且基本被海外公司所垄断,国内企业市场份额不足1%。其中科磊在晶圆形貌检测、无图形晶圆检测、有图形晶圆检测领域市占率分别达到 85%、78%、72%,应用材料产品则主要为掩模版测量及电子束检测,日立高新则在 CD-SEM 领域市占率较高。

国内布局该领域的公司分别有上海睿励、上海精测和中科飞测。目前,上海睿励的薄膜测量设备成功进入三星和长江存储生产线;中科飞测的晶圆表面颗粒检测机成功进入中芯国际生产线,智能视觉检测系统成功进入长江存储生产线,椭偏膜厚量测仪进入士兰微生产线;上海精测(22年1-9月检测设备产量295台)的膜厚测量设备已经成功小批量生产并进入长江存储生产线,OCD量测设备已取得订单并已实现交付,首台半导体电子束检测设备eViewTM全自动晶圆缺陷复查设备已正式交付国内客户。

精测电子检测设备

后道测试设备
集成电路(后道)测试核心设备包括测试机、分选机、探针台3种,测试机负责检测性能,后两者主要实现被测晶圆/芯片与测试机功能模块的连接。

从结构来看,测试设备中,测试机在CP、FT两个环节皆有应用,而分选机和探针台分辨仅在设计验证和成品测试环节及晶圆检测环节与测试机配合使用,且测试机研发难度大、单机价值量更高,因此测试机占比最大,达到接近70%的比例,而分选机、探针台占比分别为17%、15%。

测试机
按照测试机所测试的芯片种类不同,测试机可以分为模拟/混合类测试机、SoC测试机、存储器测试机等。模拟类测试机主要针对以模拟信号电路为主、数字信号为辅的半导体而设计的自动测试系统;SoC测试机主要针对SoC芯片即系统级芯片设计的测试系统;存储测试机主要针对存储器进行测试,一般通过写入一些数据之后在进行读回、校验进行测试。其中,SoC与存储测试机难度最高,同时在结构占比上也是测试机中占比最大的部分,在全球和国内市场均在70%左右占比。

分选机

主要用于芯片的测试接触、拣选和传送等。分选机把待测芯片逐个自动传送至测试工位,通过测试机测试后分选机根据测试结果进行标记、编带和分选。
按照形态和适用情形分为重力式、平移式、转塔式、测编一体机。重力式结构简单,投资小;平移式适用范围广、测试时间较长或先进封装情况下优势明显;转塔式适合体积小、重量小、测试时间短的芯片。
就分选机产品结构而言,平移式和转塔式占比最高,转塔式主要测编一体机,技术壁垒较高,应用更加便捷,随着技术持续发展成本下降后占比有望持续提升。
探针台

主要负则晶圆输送及定位,使晶圆依次与探针接触完成测试,提供晶圆自动上下片、找中心、对准、定位及按照设臵的步距移动晶圆以使探针卡上的探针能对准硅片相应位臵进行测试,按不同功能可以分为高温探针台、低温探针台、RF 探针台、LCD探针台等。

后道测试设备竞争格局
测试机竞争格局

自动测试系统(ATE)是半导体后道测试设备中的核心设备,全球半导体ATE市场主要由科休、爱德万和泰瑞达三大巨头占据,合计占比95%,市场集中程度较高。国内半导体测试机市场中,爱德万、泰瑞达和科休同样占据了近84%的市场,国内厂商华峰测控(21年产量1975台)和长川科技的市占率分别为8%和5%。


在国内模拟测试机市场,相关国内企业已经建立一定优势,据统计测算,2020年华峰测控/长川科技在国内模拟测试机占比为49.88%/24.08%,合计突破70%的市场份额。存储和soc设备正在突破中。


分选机竞争格局

分选机主要市场由海外占领,但竞争格局较为分散,主要企业仍为科休、爱德万、台湾鸿劲以及长川科技,根据VLSI Research及Semi,科休占比最高为21%,Xcerra(已被科休收购)占比16%,国内企业长川科技占比2%。


从中国封测龙头长电科技和华天科技2016-2021年的招标结果来看,中国分选机市场国产化率很高,包揽市场份额3/4的前五家中仅有鸿劲科技来自中国台湾,其余四家皆为大陆厂商,长川科技位居榜首,整体国产化水平达65%。

探针台竞争格局

探针台全球市场主要由两家龙头企业垄断,ACCRETECH占比46%,TEL占比27%,其余的企业为台湾旺矽、台湾惠特以及深圳矽电等。

深圳矽电是境内产品覆盖最广的晶圆探针台(21年产量3701台)设备厂商,产品类型从手动探针台到全自动探针台,尺寸从4英寸到12英寸,应用领域包括集成电路及分立器件的晶圆测试,步进精度可达到±1.3μm。公司晶粒探针台(21年产量1113台)已达到国际同类设备水平,适用于4-6英寸PD、APD、LED等光电芯片的自动测试,具有无损清针、滤光片自动切换等自主研发的技术。



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