荷兰半导体设备管制靴子落地,ALD、EPI等设备国产化加速

事件:6月30日,荷兰政府颁布先进半导体设备出口管制新规,管制范围包括光刻机、ALD、外延、沉积设备、光罩及其生产设备等。条例将于2023年9月1日正式生效,此前设备发运不受影响。同日,ASML发布公告表示新颁布的荷兰出口管制政策仅适用于TWINSCAN NXT:2000i及后续推出的浸润式光刻机。

摘要

投资要点:
 
荷兰半导体设备管制“靴子落地”,范围由光刻机蔓延至ALD、Epi、沉积设备

根据荷兰政府最新政策,先进光刻机、ALD设备、Epi设备及low-k沉积设备、EUV光罩保护膜及其生产设备受到出口管制。1)光刻机:EUV和2000i以上浸没式光刻机受限。2)ALD设备:沉积Al前驱体、TiAlC和功函数高于4.0eV的金属的ALD设备。3)Epi设备:具备特定参数的用于生长硅、碳掺杂硅、硅锗或碳掺杂硅锗的设备外延设备。4)沉积设备:介电常数低于3.3、金属线之间深高比≥等于1:1、宽度小于25nm的等离子体low-k沉积设备。5)EUV光罩保护膜及其生产设备。

光刻机管制范围符合预期,其他管制设备为此次新增。此次管制主要对荷兰两大半导体设备巨头阿斯麦、先晶半导体的出口造成影响:光刻机及光罩保护膜主要生产商为荷阿斯麦(ASML),2021年其在光刻机领域占据全球77%份额。先晶半导体(ASM)为全球ALD设备龙头和领先的外延设备公司,2020年ALD、外延设备全球市占率55%、15%,并在low-k沉积设备处于领先地位。

国内成熟制程扩产无虞,新规驱动相关设备国产化加速

根据ASML官网,1980Di光刻机的DCO值小于等于1.6nm,不满足条例中规定的DCO值小于等于1.5nm,因此不属于管制范围。此前市场担心荷兰7月光刻机政策进一步收紧,影响国内成熟制程扩产,此次荷兰新规落地,限制范围仍限于先进制程对应的2000i及EUV设备,国内成熟制程扩产主要使用的1980Di不受限。ALD设备在45nm及以下应用广泛,主要用于超薄膜厚度控制以及三维、超高深宽比结构器件的材料沉积,外延(Epi)用于沉积精确控制的晶体硅基层,是先进晶体管和存储器以及晶圆制造的关键工艺技术。ALD及Epi均为较先进制程所需相关设备,荷兰此次管制主要集中在先进节点,国内成熟制程扩产无虞

 

ALD设备:管制升级国产化迎来加速,微导、拓荆、华创处于领先地位

2022年我国ALD设备国产化率不足2%,处于极低水平,国产设备厂商微导、拓荆、华创实现突破。微导纳米ALD设备布局广,TALD、PEALD两大工艺类型全覆盖,可镀HfO2、ZrO2、La2O3、TiO2、Al2O3、AlN、TiN等多种材料,覆盖单片式、多片式,在逻辑、存储、新型显示、化合物半导体领域取得重复订单。拓荆科技PEALD进展较快,积极推动TALD验证。北方华创承担ALD设备02专项研发,布局TALD、PEALD,产品应用于集成电路等多个领域。多家公司实现技术突破,荷兰管制将进一步推动ALD设备国产化工艺验证进度,国产化迎来加速期。

 

外延设备:先进芯片制造关键设备之一,华创已实现4-12英寸、多种材料覆盖,中微公司积极研发锗硅外延工艺根据ASMI,2020年全球半导体外延设备市场8亿美元,预计2025年将增长至15-18亿美元。当前半导体外延设备市场主要由应用材料、ASMI等公司占据,国内北方华创、中微公司已实现突破。北方华创作为中国外延工艺装备技术开拓者,具备多种材料外延生长技术能力,可生长包括单晶硅、多晶硅、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)等,已实现4英寸到12英寸设备全覆盖。中微公司积极推进Epi设备研发,以满足客户先进制程中锗硅外延工艺需求。

 

投资建议荷兰光刻机靴子落地,国内成熟制程扩产无虞,国内下游招投标下半年有望加速,利好国内半导体设备行业。同时,荷兰管制政策蔓延至其他设备,推动相关设备国产化加速突破,重点推荐微导纳米(ALD)、北方华创(ALD、Epi)、拓荆科技(ALD)、中微公司(Epi研发)。

风险提示:下游招投标进度不及预期、设备国产化进度不及预期。

1 荷兰半导体出口管制新规:涉及先进光刻机、ALD、外延、沉积设备
1.1 荷兰政府先进半导体设备管制“靴子落地”,国内成熟制程扩产无虞
荷兰半导体设备管制靴子落地,国内成熟制程扩产不受影响。6月30日,荷兰政府颁布先进半导体设备出口管制新条例,管制范围包括光刻机、ALD、外延设备及其附属软件和技术。根据新规,荷兰半导体设备厂商将必须为某些类型的先进半导体制造设备的出口申请出口许可。该条例将于2023年9月1日生效。ASML随后发布公告表示新颁布的荷兰出口管制仅适用于TWINSCAN NXT:2000i及后续推出的浸润式光刻机。意味着主要应用于成熟制程的1980Di光刻机不受限。荷兰新规具体管控设备如下:
1)光罩保护膜及光罩生产设备。
2)光刻机:EUV和2000i以上浸没式光刻机受限。根据ASML官网,NXT1980Di光刻机的DCO值小于等于1.6nm,不满足条例中规定的DCO值小于等于1.5nm,因此理论上国内成熟制程扩产所需1980Di不受限。
3)ALD设备:部分ALD设备受限(沉积Al前驱体、TiAlC和功函数高于4.0eV的金属设备)。
4)外延(Epi)设备:具备特定参数的用于生长硅、碳掺杂硅、硅锗或碳掺杂硅锗的设备外延设备。
5)沉积设备:部分等离子体low-k沉积设备(介电常数低于3.3、金属线之间深高比≥等于1:1、宽度小于25nm)。
荷兰两大巨头阿斯麦、先晶半导体先进设备出口受限,两者分别在光刻机及ALD、外延、PECVD领域全球领先。此次半导体管制重点涉及荷兰两大巨头公司——阿斯麦(ASML)和先晶半导体(ASM)。阿斯麦为全球光刻机龙头,全球唯一可生产EUV光刻机的公司,2021年全球市占率77%。先晶半导体为全球ALD设备龙头和领先的外延设备公司,2020年ALD、外延设备全球市占率55%、15%,其他设备包括PECVD和立式炉。先晶的PECVD设备在先进逻辑互联的low-k薄膜沉积具备优势。

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1.2 ASML成熟制程光刻机不受限,长期愿景仍基于全球需求
ASML表示仅先进浸没式光刻和EUV属于管制范围,其他光刻机出口不受限制。从影响来看,新条例中针对光刻机的部分是靴子落地,限制范围未拓宽。EUV光刻机早已被禁止出口给中国,受限的2000i以上浸没式光刻机主要用于先进制程。1980Di以下型号的光刻机出口不受限制,意味着限制未扩展到成熟制程,国内成熟制程扩产继续推进。
 
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2 ALD设备:管制升级,推荐微导纳米、拓荆科技、北方华创
ALD主要适用于精细薄膜沉积,在45nm及以下应用广泛。原子层沉积(ALD)是一种特殊的化学气相沉积,通过将气相前驱体脉冲交替通入反应室并在沉积基体上反应而形成薄膜,具有良好的三维共形性、均匀性、精确控制等优势。相较PVD和CVD,ALD能够以原子的厚度(约0.1nm)为精度进行薄膜沉积,适用于超薄膜厚度控制以及三维、超高深宽比结构器件的材料沉积。
 

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国产ALD技术突破进行时,微导、拓荆、华创处于领先地位。2022年我国ALD设备国产化率不足2%,处于极低水平,国产设备厂商逐步突破。
微导纳米:ALD设备布局广,获客户验证订单实现高速增长。公司已布局HfO2、ZrO2、La2O3、TiO2、Al2O3、AlN、TiN等多种镀膜材料,覆盖单片式、多片式,实现TALD、PEALD两大工艺类型全覆盖,在逻辑、存储、新型显示、化合物半导体领域取得订单。公司是国内首家在逻辑28nm产线上实现high-k工艺产业化应用的公司。产品类型丰富带动公司订单高增长,2023年年初至4月24日,微导纳米新增半导体设备合同2.4亿元,截至4月末公司半导体在手订单约5亿元,约为2022年半导体设备收入0.47亿元的11倍。
拓荆科技:PEALD进展较快,积极推动TALD验证。根据公司22年年报,PE-ALD(PF-300T Astra)产品在现有客户端成功完成产业化验证,PE-ALD(NF-300H Astra)在客户端验证。Thermal-ALD(PF-300T Altair、TS-300 Altair)设备已完成研发,并出货至不同客户端进行验证,可以沉积Al2O3等金属化合物薄膜。
北方华创:承担ALD设备02专项研发,产品应用于多个领域。在ALD设备领域,北方华创布局TALD、PEALD,产品可应用于集成电路、半导体照明、功率半导体、微机电系统、先进封装等领域。
 
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3 外延设备:先进芯片制造关键设备,推荐北方华创、中微公司
外延设备是先进芯片制造关键设备之一,ASMI预计2025年全球市场15-18亿美元。外延(Epi)是沉积高度控制的硅基晶体薄膜的过程,是先进晶体管和存储器以及晶圆制造的关键工艺技术。外延是一种用于沉积精确控制的晶体硅基层的工艺,该层对于半导体器件的电性能非常重要。硅外延工艺可用于修改晶圆表面的电特性,以在半导体芯片的制造过程中创建高性能晶体管。根据ASMI,2020年全球半导体外延设备市场8亿美元,预计2025年将增长至15-18亿美元。
北方华创:中国外延工艺装备技术开拓者,具备多种材料外延生长技术能力。北方华创2010年已启动外延装备的研发工作,目前已发布20余款量产型外延设备,累计出货近1000腔,广泛应用于集成电路、功率器件、硅材料、第三代半导体等领域。1)材料覆盖方面,可生长包括单晶硅、多晶硅、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、磷化铟(InP)等,覆盖集成电路、功率器件、射频、半导体照明等领域应用需求。2)设备尺寸方面,实现4英寸到12英寸全覆盖:包括8英寸及以下的单片及多片大产能硅外延设备、12英寸硅外延设备、4/6/8英寸碳化硅外延设备、8英寸及以下单片及多片大产能硅基氮化镓外延设备。
 
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中微公司:积极推进EPI设备研发,以满足客户先进制程中锗硅外延工艺需求。根据中微公司2022年年报,公司组建的EPI设备研发团队,通过基础研究和采纳关键客户的技术反馈,已经形成自主知识产权及创新的预处理和外延反应腔的设计方案。目前公司EPI设备已进入样机的设计,制造和调试阶段,以满足客户先进制程中锗硅外延生长工艺的电性和可靠性需求。
 
4 投资建议
荷兰光刻机制裁靴子落地,国内成熟制程扩产无虞,国内下游招投标下半年有望加速,利好国内半导体设备行业。荷兰管制政策蔓延,推动相关设备国产化加速突破,重点推荐微导纳米(ALD)、北方华创(ALD、Epi)、拓荆科技(ALD)、中微公司(Epi研发)。
 
5 风险提示
下游招投标进度不及预期、设备国产化进度不及预期

 

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