晶圓產(chǎn)能擴張+制程技術(shù)迭代下我國前驅(qū)體材料市場快速增長金屬基前驅(qū)體占比最大

2025-01-04 09:45

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前言：半導(dǎo)體前驅(qū)體材料作為集成電路制造薄膜沉積工藝的核心材料，得益于集成電路晶圓產(chǎn)能擴張、以及工藝制程技術(shù)迭代，近年其市場規(guī)模呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。預(yù)計到2028年我國半導(dǎo)體前驅(qū)體材料市場規(guī)模達到179.9億元，年復(fù)合增長率為27%。目前在前驅(qū)體材料市場中，硅基前驅(qū)體與屬基前驅(qū)體是兩大主流產(chǎn)品。其中金屬基前驅(qū)體成為了半導(dǎo)體前驅(qū)體材料市場中第一大細分市場，占比近50%。

一、半導(dǎo)體前驅(qū)體材料是集成電路制造薄膜沉積工藝的核心材料

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國前驅(qū)體材料行業(yè)發(fā)展趨勢分析與投資前景研究報告（2025-2032年）》顯示，半導(dǎo)體前驅(qū)體材料在集成電路制造領(lǐng)域占據(jù)重要位置，系集成電路技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵材料之一，是集成電路制造薄膜沉積工藝的核心材料。

半導(dǎo)體前驅(qū)體材料主要應(yīng)用于集成電路晶圓制造前道工藝中的薄膜沉積工藝，在氣相沉積過程中形成符合集成電路制造要求的各類薄膜層。而薄膜沉積工藝是集成電路制造的三大核心工藝之一，薄膜沉積工藝所產(chǎn)生的薄膜是構(gòu)成集成電路微觀結(jié)構(gòu)的主要“骨架”，也是影響芯片性能的功能材料層。薄膜沉積工藝包括物理薄膜沉積（PVD）、化學(xué)氣相反應(yīng)薄膜沉積（CVD）和原子層薄膜沉積（ALD）。因此可見，半導(dǎo)體前驅(qū)體材料是 ALD 和 CVD 薄膜沉積工藝的核心原材料。

半導(dǎo)體前驅(qū)體材料根據(jù)形成薄膜材料屬性劃分，可以分為硅基前驅(qū)體與金屬基前驅(qū)體；根據(jù)集成電路晶圓制造工序功能劃分，可以分為High-K前驅(qū)體和Low-K前驅(qū)體。

前驅(qū)體材料根據(jù)不同分類標準劃分

分類標準	產(chǎn)品類型	產(chǎn)品舉例	主要用途
根據(jù)形成薄膜材料屬性劃分	硅基前驅(qū)體	TEOS、HCDS、BDEAS 等	用于氧化硅和氨化硅等硅基薄膜沉積
根據(jù)形成薄膜材料屬性劃分	金屬基前驅(qū)體	TMA、四氯化鈦、四氯化鉿等	用于各類金屬化合物薄膜沉積
根據(jù)集成電路晶圓制造工序功能劃分	High-K前驅(qū)體	三甲基硅烷(3MS)、四甲基硅烷等(4MS)	用于集成電路后端布線工序BEOL 中金屬連線之間的絕緣介質(zhì)，大部分屬于硅基前驅(qū)體
根據(jù)集成電路晶圓制造工序功能劃分	Low-K前驅(qū)體	四氯化鉿、四氯化鋯	用于 High-K 金屬柵極(HKMG薄膜沉積工藝的 High-K 介質(zhì)層,大部分屬于金屬基前驅(qū)體

資料來源：公開資料，觀研天下整理

二、集成電路晶圓產(chǎn)能擴張帶動前驅(qū)體材料需求快速增長

近年來隨著下游應(yīng)用市場需求增加，加上各國貿(mào)易的不穩(wěn)定，全球芯片供需出現(xiàn)失衡，國內(nèi)晶圓代工企業(yè)接連宣布投資建造或規(guī)劃建設(shè)新產(chǎn)線，以擴大晶圓產(chǎn)能，從而帶動了前驅(qū)體材料市場需求快速增長。數(shù)據(jù)顯示，截至2023年，我國6英寸及以上的晶圓制造生產(chǎn)線（不包含在建和中試線）共計63條，主要分布在上海、北京及深圳地區(qū)。其中12英寸的生產(chǎn)線達40條，實際產(chǎn)能約為每月140萬片（折合8英寸為每月315萬片）；8英寸的生產(chǎn)線有49條，產(chǎn)能約為每月140萬片；6英寸的則為 77條，產(chǎn)能約為每月180萬片（折合8英寸為每月101萬片）。

2023年我國大陸晶圓制造產(chǎn)能分布

廠商	地點	晶圓廠	工藝制程	尺寸	規(guī)劃產(chǎn)能（萬片/月）
中芯國際	上海	中芯南方SN1	14nm FinFET	12	3.5
	上海	中芯上海S1 Fab1	0.35um-90nm	8	13.5
	上海	中芯上海S1 Fab2	0.35um-90nm	8	—
華虹集團	上海	華力一期Fab5	65nm/55nm， 40nmLogic,RF, CIS，HV， eNVM	12	4
	上海	華力二期Fab6	28nm/22nmLogic， RF， CIS, eNVM	12	4
	上海	華虹宏力Fab1	1.0 μm-90nm eNVM,Discrete,BCD,Logic/RF,CIS	8	17
	上海	華虹宏力Fab2	—	8	17.8
	上海	華虹宏力Fab3	—	8	—
積塔半導(dǎo)體	上海	Fab6	55nm特色工藝先導(dǎo)線（一階段）40/28nm汽車電子芯片生產(chǎn)線(二階段）	12	5
	上海	Fab5	0.35-0.11um，模擬、功率器件	8	8
	上海	Fab3	0.5-2.5um BCD,數(shù)模混合	8	3
	上海	Fab2	1.0-0.8um BCD, IGBT	6	7
	上海	Fab7	SiC MOSFET	6	3
鼎泰匠芯	上海	—	0.18/0.11umMOSFET,GBT,Logic,Analog	12	3
臺積電	上海	Fab10	0.35-0.18μm CMOS	8	12
中芯國際	北京	中芯北京B1 Fab4	90nm-55nm	12	6.5
		中芯北方B2	65nm-28nm	12	10
		中芯北方B3	65nm-28nm	12	—
		中芯京城FAB3P1	65nm-28nm	12	10
燕東微	北京	—	65nm功率器件、顯示驅(qū)動、電源管理、硅光芯片	8	5
燕東微	北京	—	90nm 以上MOSFET、IGBT、CMOS、BCD、MEMS	8	3
賽微電子	北京	Fab3	0.25um-lum MEMS BAW	8	3
中芯國際	深圳	中芯深圳G2 Fab16	65nm-28nm	12	4
中芯國際	深圳	中芯深圳G1 Fab15	0.35μum-0.15μum	8	7
方正微	深圳	Fab1	DMOS、IGBT、SBD、FRD、BiCMOS、BCD、GaN,SiC	6	5
方正微	深圳	Fab2	DMOS、IGBT、SBD、FRD、BiCMOS、BCD、GaN，SiC	6	5
深愛半導(dǎo)體	深圳	—	DMOS、MOSFET、IGBT,FTD, TVS, GaN, SiC	6	4

資料來源：公開資料，觀研天下整理

三、邏輯、存儲芯片不斷發(fā)展將帶動前驅(qū)體材料市場保持快速增長

除了晶圓產(chǎn)能方面，半導(dǎo)體前驅(qū)體材料市場需求也隨著芯片工藝制程技術(shù)迭代促使單位用量穩(wěn)步提升。制程技術(shù)也被稱為工藝制程或半導(dǎo)體制程，是半導(dǎo)體芯片制造過程中的核心技術(shù)。這一系列流程涵蓋了光刻、蝕刻、離子注入以及化學(xué)氣相沉積等關(guān)鍵步驟，它們共同決定了芯片上晶體管的尺寸和性能。目前，業(yè)界普遍將28nm視為成熟制程與先進制程的轉(zhuǎn)折點。28nm及以上的制程工藝被稱為成熟制程，而28nm以下的則被稱為先進制程。隨著制程技術(shù)的不斷突破，目前已經(jīng)發(fā)展到了2nm的先進水平。

例如在邏輯芯片方面: 邏輯芯片也稱為可編程邏輯器件（PLD），其是以微縮技術(shù)節(jié)點來提升芯片的集成度，使用多重曝光技術(shù)將多次通過刻蝕和薄膜沉積的工藝組合來完成微觀結(jié)構(gòu)加工。隨著技術(shù)節(jié)點微縮的同時，低電阻率銅結(jié)合低介電常數(shù)絕緣材料的集成方案將逐漸取代鋁作為互連材料，以改善互連線性能，降低延遲。而隨著金屬柵電路技術(shù)開始廣泛應(yīng)用，帶動金屬基前驅(qū)體用量提升。目前邏輯芯片的制程已突破至2nm。

例如在邏輯芯片方面: 邏輯芯片也稱為可編程邏輯器件（PLD），其是以微縮技術(shù)節(jié)點來提升芯片的集成度，使用多重曝光技術(shù)將多次通過刻蝕和薄膜沉積的工藝組合來完成微觀結(jié)構(gòu)加工。隨著技術(shù)節(jié)點微縮的同時，低電阻率銅結(jié)合低介電常數(shù)絕緣材料的集成方案將逐漸取代鋁作為互連材料，以改善互連線性能，降低延遲。而隨著金屬柵電路技術(shù)開始廣泛應(yīng)用，帶動金屬基前驅(qū)體用量提升。目前邏輯芯片的制程已突破至2nm。