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半導體材料:今后三年的機會和挑戰

* 來源: 恒坤股份 * 作者: 新聞中心 * 發表時間: 2019-03-29 9:38:18 * 瀏覽: 715

業界領先的特種化學及先進材料解決方案的公司Entegris(納斯達克: ENTG)市場戰略副總裁楊文革博士和亞太區全球銷售副總暨中國總經理李邁北先生,接受半導體行業觀察專訪,分享對半導體材料未來機遇和挑戰的觀點,和Entegris在中國的布局和展望。

 

 

材料是最有投資機會的產業鏈環節

 

 

從1990年開始,全球半導體銷售額一直穩步增長,但在2017年出現了明顯增速,突破4000億美元大關。當年,傳統PC和智能手機業實際均出現下滑,但近十個新興應用突然出現,包括數據中心、AI、智能汽車、5G、VR等,并且變成半導體行業的新的推動力。據統計,2017年,這些新興應用相關的銷售額之和已達到1800億美元,相當于貢獻了整個產業的40%;未來三年,預計這些新興應用以11.3%的年復合增長率長,到2021年,將帶來超過1000億美金的全新商業機會。

 

 

不僅僅是增速,半導體工業界的技術內核也在發生演化,楊文革博士認為,IC業正在從以CPU為中心,變成以存儲器(數據)為中心。PC互聯網時期,存儲器產值占整個工業界約10%,2017年增長到1/3左右,而經過三到五年,可能達到接近整個工業界約一半的產值。這一技術環境的變革,也是近年來三星、海力士等存儲大廠賺的盆滿缽滿的一大原因。

 

 

此外,供求關系也在影響著整個行業的發展趨勢。楊文革博士表示,整個工業界已經從以Logic為中心轉向以Memory為中心,整個社會每年會創造出約30%的數據量,但整個工業界DRAM的擴產速度只有20%,供不應求。最近海力士和美光宣布新建的DRAM工廠,也映證了這點。目前DRAM的增速瓶頸主要是由于制程scaling的變緩,下一個技術突破需依賴于Quadruple patterning或者EUV。據悉,三星已經決定將EUV同時應用在邏輯和DRAM,預計在下一代DRAM制程中的曝光、沉積、刻蝕等環節中,將會引入不少新材料。

 

 

NAND的供求曲線則與DRAM不同,隨著3D NAND技術的突破,可堆疊高度的不斷增加,會有短暫的供過于求,例如去年和今年的45%年增量超出了30%的平均需求量,因此價格上一定會出現回落。3D NAND結構中的縱橫比是非常大的,對蝕刻、填充、清洗等工藝流程也是巨大的挑戰。放眼未來,部分類別的芯片銷售會起起落落,但整體產業會保持增長勢頭。

 

 

產能、純度和新材料,機遇與挑戰并存

 

 

綜上這些產業環境的變化,對半導體材料領域提出三大需求:更充足的產能、更高的純度和新材料。

 

 

趨勢一:需要更多產能

 

 

2015-2017年的全球晶圓制造建廠潮,帶動了半導體設備支出的激增,同期設備的增長遠大于材料;而自2018年開始,已經建造好的晶圓廠陸續投產,每一年的Wafer Starts(初制晶圓)非常穩定,2018-2021年預計保持6-7%年度增長率,所以可以看到最簡單的一個趨勢,就是晶片供不應求。

 

 

不僅每年晶圓片數量遞增,同一片晶圓上所用的材料也會越來越多,例如90納米單片晶圓所需材料成本約160美元,而7納米單片晶圓所需材料漲到近600美元。DRAM和NAND的晶圓材料成本也在不斷上漲,這其中都蘊藏著巨大的商業機會。

 

 

趨勢二:需要更高純度

 

 

在一片12寸晶圓上,10納米量級的顆粒不能超過3-4顆,這樣的純度要求相當于在整個江蘇省那么大的面積上,不能有超過四個硬幣大小的顆粒。再如5納米節點下,金屬含量不能超過28 PPB,PPB是怎么樣一個量級概念呢?相當于在舊金山灣區的海水里的一條小魚。由此可見,對于顆粒和金屬含量如此高的純度要求,為半導體材料行業設置了一個非常高的門檻。

 

 

趨勢三:新材料

 

從7納米開始,銅會被逐漸被鈷、釕等新材料取代,走到3納米則可能采用碳納米管。

 

 

新應用對材料廠商的差異化需求

 

 

在分析新興應用如何影響上游材料供應商時,楊文革博士認為,AI、5G和IoT市場對材料供應鏈的需求是差異化的。

 

 

AI大多采用leading-edge工藝技術,拉動了先進制程相關的供應鏈增長。單顆GPU芯片的尺寸高達800平方毫米(達到光罩的極限),如此大尺寸裸片的良率其實是非常低的;為了提高良率,一方面會希望單芯片越做越小,即先進制程繼續演進,另一方面也不斷提高對污染控制的要求,而這正是Entegris所擅長的領域。

 

 

5G則是另外一個故事,5G的基帶用主流工藝可以實現,但包括功率放大器在內的射頻前端,對于III-V族化合物工藝(如GaN,GaAs等)則有高增長需求。對于材料公司而言,需要在新材料領域進行研發和創新。

 

 

IoT則是在既有材料既有成熟工藝節點(如大部分8寸線)上,材料使用量的爆發。

 

 

特別的,在最領先的技術節點上,Entegris一直保持著技術優勢。隨著半導體行業開始更多地使用EUV光刻技術進行先進技術制程的大批量制造(HVM),對EUV光罩無缺陷的要求比以往任何時候都要嚴格。今年8月,Entegris發布了下一代EUV 1010光罩盒,用于以極紫外(EUV)光刻技術進行大批量IC制造。

 

 

據介紹,這一款光罩盒是與全球光刻機龍頭ASML密切合作而開發的,已在全球率先獲得ASML的認證,可用于他們的最新一代光刻機(包括NXE:3400B等產品),并展現了出色的EUV光罩保護性能,包括解決最關鍵的微粒污染挑戰,也因此讓客戶能夠安全地過渡到最先進的光刻工藝所需的越來越小的線寬。 李邁北先生補充道,EUV光罩比普通光罩更大,對于無塵的要求更高,且需具備薄膜兼容性,Entegris是業內首家做出符合EUV要求的光罩盒產品的供應商。

 

   

全球營收勢頭強勁,中國領跑增量市場

 

 

根據Entegris發布的2018年第三季度財報,銷售超過3.9億美金,較去年同期增長15%,較二季度增長4%。前三季度總體銷售增長16%,達11億美金。前三季度凈收入達1.6億美金。近期收購的 SAES Pure Gas 表現良好,其銷售在第三季度超出預期,反應出行業對更高工藝純度的關鍵需求。


 

在楊文革博士看來,2018上半年的增長一方面來自存儲器因素的推動,另一方面來自汽車、工業和物聯網應用推動的主流工藝技術的增長。2014到2018年,中國出現了新建Fab的投資熱潮,2018-2020年則是半導體設備大量裝機上線,接著就是材料,作為消耗品開始被大量使用,按照Fab平均20年的運轉周期來計算,再往后20年,都是材料的市場機會。

 

 

而就全球的營收布局而言,李邁北先生強調,來自中國市場的增長尤為強勁,Q2比Q1增長16%,2018年上半年比2017年上半年同期增長37%。就產品類型來看,一是半導體材料本身,二是全球領先的污染控制/凈化解決方案,這也是Entegris相較競爭對手的獨特優勢。

 

 

根據SEMI統計,過去幾年對晶圓廠的投資持續增加,其中,中國臺灣地區年復合增長率約6%,韓國達到22%,中國大陸則達到37%的年復合增長率。對此,李邁北先生對中國地區的增長表示了謹慎樂觀態度,整體趨勢看好,但新建的晶圓廠是否能夠真的取得商業化成功,還取決于機臺、人才、技術、訂單等多方面因素。

 

 

為保障本土市場高速增長帶來的產能需求,Entegris與本土合作伙伴緊密合作,同福建博純材料及湖北晶星科技都有生產的戰略合作,通過嚴格的資格認證和流程準入后,生產特種氣體產品及高純度沉積產品。同時,今年年中,Entegris在上海開始建設中國大陸首家技術中心,大大加速本地化的化學品分析流程,也支持與客戶高度協同的定制化開發。中國技術中心落成后,預計將有三十人左右規模的技術團隊,為客戶提供解決方案。

 

 

在談到半導體材料領域的競爭格局,特別是來自本土廠商的追趕時,楊文革博士和李邁北先生一致表示,在半導體材料的選擇上,客戶主要考慮兩點,一是產品可不可以用,二是能不能一直用下去,而Entegris恰恰是在技術研發能力、產品品質、定制化服務和產能等多方面保持了優秀的綜合競爭力。同時,半導體材料這個市場也足夠大、且充滿機遇,所以歡迎更多的玩家進來,競爭中有互補,共同為客戶提供優質的服務。


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