2024年深芯盟国产半导体前道设备 第三代半导体(SiC)设备调研分析报告.docx

2024 年深芯盟国产半导体前道设备+
第三代半导体 （SiC） 设备调研分析报告

报告概要
深芯盟半导体产业研究部对近百家国产半导体设备厂商进行统计和分析，涵盖薄膜沉积、 光刻、刻蚀、离子注入、量测与检测、清洗、去胶、涂胶显影、热处理设备。
本报告主要内容包括半导体前道设备、第三代半导体（ SiC）设备两大部分 ，对相关技 术趋势做了简要概述，收集了近百家国产设备厂商信息，并对其中的上市公司进行了量 化分析和 Top10 排名。此外，对于每家收录的公司，我们都从核心技术、主要产品、应 用场景和市场竞争力等方面进行了全方位画像分析。

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报告目录
一、国产半导体前道设备
1.热处理设备
2.薄膜沉积设备
3.CMP 设备
4.涂胶显影设备
5.光刻设备
6.刻蚀设备
7.去胶设备
8.离子注入设备
9.清洗设备
10.量测与检测设备
二、国产半导体设备厂商排行榜
三、第三代半导体（SiC）设备
1.SiC 长晶设备
2.SiC 切割设备
3.SiC 研磨设备
4.SiC 抛光设备
5.SiC 离子注入设备
6.SiC 退火设备
7.SiC 清洗设备

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8.SiC 外延设备
四、国产半导体设备厂商汇编
五、结语与展望

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一、国产半导体前道设备
1.热处理设备
热处理设备市场概况

半导体热处理工艺是材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和

性能的加工工艺，是半导体制造过程中的一个重要环节 ，它包括氧化、扩散、退火、合金等

多个工艺步骤——

氧化：将硅片放置于氧气或水蒸气氧化剂的氛围中进行高温热处理，在硅片表面发生化

学反应形成氧化膜的过程；

扩散：指在高温条件下，利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中，使其具

有特定的浓度分布 ，从而改变硅材料的电学特性；

退火 ：指加热扩散、离子注入等工艺后的硅片 ，修复带来的晶格缺陷的过程；
合金：指通过在惰性气体的环境中进行低温热处理，使金属（如铝和铜）与硅基形成良 好的结合 ，提高配线的可靠性。
根据 Gartner 统计 2022 年全球热处理设备市场规模约为 30 亿美元；从市场结构来看， 全球热处理设备市场主要分为三种设备 ，其中快速热处理设备 14.1 亿美元， 占比 47% ，氧 化/扩散炉 10.8 亿美元， 占比 36%。
从竞争格局来看，全球热处理设备市场由应用材料、TEL 和日立国际电气垄断， 占有率 分别为46%、21%、15%，国产厂商有所突破，屹唐半导体份额约 5%，北方华创份额 0.2%。 根据 Gartner 预测， 2023 年全球热处理设备市场规模大约增长 5% ，约为 31.5 亿美元。
据集微咨询（ JW Insights ） 测算， 2023 年中国半导体热处理设备市场规模约为 90 亿 元，未来半导体热处理市场将保持较好的上升空间预计到 2028 年 ，中国半导体热处理将超

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过 200 亿元。

图： 中国半导体热处理设备市场规模（单位 ：亿元）

资料来源 ：集微咨询

热处理设备分类及应用

热处理设备也被称为炉管设备，用于半导体前道工艺中的热处理工艺，热处理过程是指

将晶圆放置在特定气体环境中施加热能的过程，包括氧化、扩散、退火等。热处理设备主要

用于氧化、扩散、退火以及合金四类工艺。按设备形态可分为卧式炉、立式炉和快速热处理

炉三类。

卧式炉和立式炉的区别在于反应腔形态。由于立式炉具有占地小、成本低、可批量热处 理、可控性高的优点 ，目前使用最为广泛。但是卧式炉和立式炉都是将腔体与置于其中的硅 片一同升降温 ，所以升降温速率较慢 ，一次可以放置 100 到200 片晶圆。 而快速热处理炉 （ RTP）只改变其中晶圆的温度而不改变腔体温度 ，因此可以进行快速退火，但只能处理单 片晶圆。

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氧化/扩散炉： 多用于大规模集成电路、分立器件、 电力电子、光电器件和光导纤维等 行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。氧化是将硅片放置于氧气或水汽等氧化剂的 氛围中进行高温热处理，在硅片表面发生化学反应形成氧化膜的过程。扩散是指在高温条件
下，利用热扩散原理将杂质元素按工艺要求掺入硅衬底中，使其具有特定的浓度分布，从而

改变硅材料的电学特性；

快速热处理设备：一种单片热处理设备，它可以将圆片的温度快速升至工艺所需要的温 度（200 ~1300℃) , 并且能够快速降温 ，升/降温速率一般为 20 ~250℃/s。 除了能源种类 多 ，退火时间范围宽 ，快速热处理（ RTP）设备还具有其他优良的工艺性能 ，如极佳的热预 算控制和更好的表面均匀性（尤其是对大尺寸的圆片），修正离子注入造成的圆片损伤，多 个腔室可以同时运行不同的工艺过程，可以集成光化学技术等。此外，RTP 设备还可以灵活、 快速地转换和调节工艺气体 ，使得在同一个热处理过程中可以完成多段热处理工艺。
方式
尖峰退火
（Spike Annealing）
灯退火
（Lamp Annealing）
激光退火
（Laser Annealing）
闪光退火
（Flash Annealing）

简介
特点是注重快速 升/降温过程，但 基本没有保温过 程。尖峰退火在 高温点滞留时间 很短，其主要作 用是激活掺杂元 素。在 65nm 之后 的超浅结工艺中 得到广泛应用
一般采用卤素灯
作为快速退火热
源，其很高的升/
降温速率和精确
的温度控制可以
满足 65nm 以上
的制造工艺的要
求， 但不能完全
满足 45nm 工艺
的苛刻要求
可以在不接触晶
圆的情况下进
行， 减少了对晶
圆的污染风险，
激光可以精确调
节加热区域和加
热强度，实现高
温退火和局部加
热

利用高强度辐射
对特定预热温度
下的晶圆片进行
尖峰退火的退火
技术
表 ：快速热退火（ RTA）方式

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图 ：集成电路前道芯片制造工艺热处理流程示意
资料来源： 《半导体制造技术导论》 、 屹唐半导体招股书

指标

卧式扩散炉

立式扩散炉

晶圆直径

直径<200mm

直径 200mm 和 300mm

特点
加热炉体、反应管及承载圆片 的石英舟均呈水平放置
加热炉体、反应管及承载圆片 的石英舟均
呈垂直放置（圆片水平放置）

温度范围

600-1300℃

300-1200℃

恒温区长度

600—1100mm

800—1000mm

国产替代情况
工艺相对简单，基本实现国产 替代，国内设备供应商包括北 方华创、中电科第 48 所等
工艺门槛较高，基本依赖进
口，全球主要供应商包括
TEL、 日立国际电气等
表： 卧式扩散炉与立式扩散炉对比

资料来源 ：方正证券研究所

在热处理设备领域， 国产设备厂商也展开了积极的布局：

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北方华创 ：在立式炉领域 ，北方华创突破并掌握了气流场/温度场控制、反应源精密输 送、硅片表面热场设计等关键技术，实现了立式炉系列化设备在逻辑和存储工艺制程应用的 全面覆盖 ，截至 2023 年底 ，立式炉累计出货超 700 台；
屹唐半导体：去胶和快速退火设备进入了全球制程最先进的 5 纳米逻辑量产生产线 ，3 纳米的研发机台认证取得良好进展；去胶和快速退火产品市占率稳居全球第二，在硅片生产 领域 ，快速退火产品占据全球主导地位。
激光热处理成未来方向

从热工艺未来的发展方向来看，芯片性能对热预算、温度的敏感度越来越高，呈现出以 下的趋势：（1）芯片尺寸缩小要求更低的工艺温度及更快的升降温速率的立式炉设备；（2） 先进的工艺需求更先进的温度场控制技术；（3）更高的零部件选材和金属离子污染控制要 求；（4）炉管式化学气相沉积薄膜工艺向原子层沉积薄膜工艺发展。
当下，行业对高性能集成电路、微处理器和存储芯片的需求不断增长，这些器件需要更

精准的退火工艺实现所需的电气特性和性能特征，相较于其他几种方式，激光热处理技术具

有能耗低、加工效率高、可重复性好等特点，激光热处理的高精度和高准确度优点成为先进

制程的重要解决方案。因此市场对于先进器件的需求，成为半导体激光退火设备市场的重要

驱动力。
目前，激光退火设备主要应用于功率器件和 IC 前道制造领域，在功率器件领域，智能 化、高端化、精细化将成为其重要升级方向。在 IC 前道制造领域 ，激光退火是 28nm 及 以下逻辑芯片制造前道工序中不可缺少的关键工艺之一。随着 DRAM 和 NAND 的工艺演 进，激光尖峰退火设备（ LSA）和前道激光退火设备（ DSA）也成了存储器制造的必需工艺。
在这方面国内部分企业已取得一定成果 ，例如：

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合肥本源量子完全自主研发了国内首个专用于量子芯片生产的 MLLAS—100 激光退 火仪，可达到百纳米级超高定位精度，能对量子芯片中单个量子比特进行局域激光退火，解 决多比特扩展中比特频率拥挤的问题，该设备还可用于半导体集成电路芯片、材料表面局域
改性处理等领域 ，并已在国内第一条量子芯片生产线上投入使用；
瑶光半导体（浙江） 有限公司已实现其拳头产品——激光退火设备的量产 ，具备逐行 退火以及局部退火两种模式的选择。该设备节拍为 300 秒 ，即从抓取晶圆到芯片完成激光 退火的完整周期是 300 秒 ，生产效率领先于其他同类型设备 ，能有效降低企业生产成本；
华工科技围绕第三代半导体材料，专攻化合物半导体，积极布局量测设备的创新与优化，
自主研发国产碳化硅衬底/外延片缺陷检测设备 ，确保产业体系的自主可控。近期还推出了 全自动晶圆激光退火智能装备、全自动晶圆激光改质切割智能装备以及量测先进装备整体解 决方案。
然而，全球激光退火机市场集中度较高，高端市场几乎被国外企业垄断。我国的激光退

火机生产企业有成都莱普科技、大族激光、北京华卓精科等 ，但在技术方面仍有提升空间。

随着国家扶持力度加大以及下游产业的快速发展，未来我国激光退火设备有望在技术上取得

进一步突破 ，实现更多的国产替代。

公司简称
公司全称
公司总部
主要热处理产品
北方华创
北方华创科技集团股份有限公司
北京
氧化扩散设备
屹唐半导体
北京屹唐半导体科技股份有限公司
北京
快速退火设备
莱普科技
成都莱普科技股份有限公司
成都
激光退火设备
大族激光
广东大族半导体装备科技有限公司
广州
激光退火设备
瑶光半导体
瑶光半导体（浙江）有限公司
浙江
激光退火设备
华工科技
华工科技产业股份有限公司
武汉
激光退火设备

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华卓精科
北京华卓精科科技股份有限公司
北京
激光退火设备
真萍电子
合肥真萍电子科技有限公司
合肥
全自动立式氧化/扩散炉
表： 国产热处理设备厂商代表
本章节参考资料：
1.QYResearch—全球市场研究报告：半导体激光退火机；2. 屹唐半导体招股书；3. 北方华创财报；4. 方
正证券研究所：国产半导体设备研究框架
2.薄膜沉积设备
薄膜沉积设备市场空间广阔

薄膜沉积技术是一种关键的半导体前道工艺，它涉及利用外部能量激活各类化学反应源，

随后使生成的原子、离子或活性反应基团在特定的衬底表面上吸附、聚结，进而构建出具有

不同介质特性的薄膜。薄膜沉积设备是实现这一工艺的核心装备。
根据 MaximizeMarket Research 数据，预计 2025 年全球半导体薄膜沉积设备市场规模 达到 340 亿美元，中国大陆市场达 136 亿美元，2021 年—2025 年 CAGR 分别为 16%和25%， 其中 PECVD 市场规模分别为 112 和 45 亿美元。
根据 SEMI 历史统计， PECVD 是薄膜设备中占比最高的设备类型 ，约占整体薄膜沉积 设备市场的 33% ，ALD 设备占比约为 11%， SACVD 和 HDPCVD 属于其他薄膜沉积设备类 目下的产品， 占比约为 6%。

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图 ：薄膜沉积设备分类占比
资料来源： Gartner ，广发证券

从全球市场份额来看，薄膜沉积设备行业呈现垄断竞争的局面，行业基本由海外国际巨 头垄断。根据 Gartner 历史统计数据 ，在 CVD 市场中 ，应用材料（ AMAT） 、泛林和 TEL 三大厂商占据了全球约 70%的市场份额。
从全球市场份额来看，薄膜沉积设备行业呈现高度垄断的竞争局面，全球市场基本由应 用材料 AMAT、ASMI、泛林、TEL 等国际巨头垄断， 国内拓荆科技、北方华创、微导纳米、 中微公司等在薄膜沉积领域有所布局 ，产品和技术实力日渐上升。
薄膜沉积工艺及设备分类

根据工作原理的差异，薄膜沉积工艺主要可分为物理工艺和化学工艺。薄膜沉积设备按 照工艺原理的不同可分为物理气相沉积（ PVD）设备、化学气相沉积（ CVD）设备和原子层 沉积（ ALD）设备。

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图 ：薄膜沉积设备分类

资料来源：微导纳米招股书
（1） PVD
物理气相沉积（ PVD）技术是指在真空条件下采用物理方法将材料源（固体或液体）表 面气化成气态原子或分子，或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基 体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
PVD 主要用来沉积金属及金属化合物薄膜 ，常用于金属互连籽晶层、阻挡层、硬掩膜、

焊盘等。 PVD 分为蒸镀和溅射两大类 ，初期真空蒸镀占据主流 ，后来由于不能蒸发一些难

熔金属和氧化物材料，因此逐步被溅射取代，同时由于薄膜性能要求等不断升高，溅射 PVD

不断改进或迭代，目前应用最广泛的是磁控溅射 PVD。PVD 工艺的主要参数包括尘埃数量，

以及形成薄膜的电阻值、均匀性、反射率、厚度和应力等。
（2） CVD
化学气相沉积（CVD）是通过化学反应的方式，利用加热、等离子或光辐射等各种能源，

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在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物

的技术 ，是一种通过气体混合的化学反应在基体表面沉积薄膜的工艺 ，可应用于绝缘薄膜、

硬掩模层以及金属膜层的沉积。

CVD 最常用于沉积绝缘介质薄膜 ，用于前段的栅氧化层、侧墙、阻挡层、PMD 等领域 和后段的 IMD、Barc、阻挡层、钝化层等领域，另外 CVD 也可以制备金属薄膜（如 W 等）。
传统 CVD 工艺中 ，沉积薄膜一般为氧化物、氮化物、碳化物等化合物或多晶硅 ，在特定领

域的薄膜生长采用的外延技术广义上也算 CVD 的一种。

由于介质薄膜所用的沉积材料种类和材料配比方式众多，因此 CVD 设备细分品类较多，

如 APCVD、 LPCVD、 PECVD、 MOCVD 等。每一代 CVD 工艺的进步主要由制程迭代带来

的材料和薄膜变化推动， 晶圆厂一般也会根据所需沉积的薄膜种类不同 ，对 CVD 设备厂商

提出定制化要求。
（3）ALD

ALD 技术通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应室并在沉积基底上发生表面饱和化学 反应形成薄膜。 典型的热原子层沉积（ TALD） 技术是利用加热为薄膜沉积过程中的化学吸 附提供活化能。
虽然 ALD 也是采用化学反应方式进行沉积，但反应原理和工艺方式与 CVD 存在显著区 别，在 CVD 工艺过程中，化学蒸气不断地通入真空室内，而在 ALD 工艺过程中，不同的反 应物（前驱体）是以气体脉冲的形式交替送入反应室中的，使得在基底表面以单个原子层为
单位一层一层地实现镀膜。
ALD 特性在于台阶覆盖率极高，在 45nm 以下节点每一代制程进步均会扩大 ALD 应用 场景。但 ALD 沉积速率较慢 ，无法实现半导体领域大规模薄膜沉积， 因此目前无法在成熟

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制程领域替代 LPCVD/PECVD 等方法。

技术

PVD

CVD

ALD

沉积原理

沉积过程

沉积速度

均匀性控制

薄膜质量

阶梯覆盖能力

工艺环境

成分

物理气相沉积

成核生长

快

5nm 左右

化学配比一般，针孔数量 高， 应力控制有限

弱

真空度要求高，镀膜具有 方向性

无杂质

化学气相反应

成核生长

快

0.5-2nm
具有很好的化学配
比， 针孔数量少，具
有应力控制能力

中

对工艺参数的变化较 为敏感

易含杂质

化学表面饱和反应

逐层饱和反应

慢

0.07-0. 1nm
具有很好的化学配比，
针孔数量少，具有应力
控制能力

强

基于表面化学饱和反
应，工艺参数可调整范
围大

均匀杂质少
表 ：主要薄膜沉积设备类别对比

资料来源 ：招商证券、方正证券

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图： PVD、 CVD 及 ALD 成膜效果简示
资料来源：《 CharacterizationofAtomicLayerDepositedThinFilms:Conformality inHigh Aspect RatioPoresandtheElectrical Properties》 、拓荆科技招股书
薄膜沉积设备的未来趋势

薄膜沉积设备作为集成电路晶圆制造的关键环节，其技术革新直接推动了集成电路制造 工艺的飞速发展， 并紧密跟随摩尔定律的步伐 ，每 18 至 24 个月便需适应并满足先进制造 工艺的新需求。
在逻辑芯片制程的演进中，工艺步骤的显著增加是显著的趋势。举例而言，90nmCMOS 芯片工艺需要大约 40 道薄膜沉积工序，而进入 FinFET 工艺时代，这一数字跃升至超过 100 道。薄膜材料的种类也由最初的 6 种扩展到近 20 种， 同时 ，对薄膜颗粒的要求也从微米级 提升至纳米级 ，这体现了工艺精度的显著提升。
在 FLASH 存储芯片领域 ，主流技术从 2D NAND 过渡到 3D NAND 结构 ，这一结构复 杂化促使薄膜沉积设备的需求逐步增加。随着 3D NAND FLASH 芯片的堆叠层数不断增加， 其向更多层及更先进工艺发展的趋势也将进一步推高薄膜沉积设备的需求。
在晶圆制造的全过程中，薄膜扮演着多重关键角色，如形成导电层或绝缘层、阻挡污染

物和杂质渗透、提高吸光率以及临时阻挡刻蚀等。随着芯片制造工艺日益精密化，对薄膜的

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工艺性能提出了更为严苛的技术标准，涵盖了薄膜厚度、均匀性、光学系数、机械应力及颗 粒度等关键指标。市场对高性能薄膜设备的依赖因此逐步加深，这极大地拉动了半导体高端 薄膜设备的市场需求。例如， 台积电在 90nm 工艺中需要 7 层金属层 ，而在 28nm 和 5nm 工艺中 ，这一数字分别增加到 10 层和14 层。
随着芯片工艺技术的不断进步，当光刻技术难以直接实现先进工艺时，薄膜沉积设备（特 别是 ALD 设备）与刻蚀设备的结合使用 ，通过自对准多重成像技术 ，为实现更小尺寸的工 艺提供了可能。

图 ：半导体制程演进与薄膜沉积技术对应情况

资料来源：微导纳米财报
ALD 技术相较于 CVD 技术和 PVD 技术 ，产业化应用起步时间较晚 ，在 45nm 以上等 成熟制程、2D 平面结构器件中应用较少， 2007 年 Intel 公司才首次在 45nm 技术节点上开 始应用 ALD 技术进行薄膜制备，主要由于在先进制程节点下，原来用于成熟制程的溅射 PVD、

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PECVD 等工艺无法满足部分工序要求， 因此需要引入 ALD 工艺。

ALD 技术凭借其原子层级沉积特点 ，具有薄膜厚度精确度高、均匀性好、 台阶覆盖率 极高、沟槽填充性能极佳等优势，特别适合在对薄膜质量和台阶覆盖率有较高要求的领域应 用 ，在 45nm 以下节点以及 3D 结构等半导体薄膜沉积环节具有较好的应用前景。
随着制程的增加和新产品的开发 ，ALD 设备将会有更多的需求。但目前也存在着不少

的应用痛点：
1. 高精度气体脉冲控制难度大： ALD 工艺的核心是通过交替引入前驱体气体和反应气 体形成薄膜 ，这一过程需要对气体脉冲进行极高精度的控制。 国内 ALD 设备在气体脉冲的 时间精度和流量控制方面，还未能达到国际顶尖设备的水平，容易导致薄膜厚度的不均匀性
和工艺窗口的缩小；

反应副产物的处理 ：在 ALD 工艺中 ，未完全反应的副产物可能会在设备腔室内积累，

这需要设备具备良好的气体排放和清洁系统。国内设备在这方面的处理能力不足，会导致腔

室污染 ，进而影响薄膜质量和设备的长期稳定性；
2. 原子层厚度测量与监控

实时厚度监测的困难 ：在 ALD 工艺中 ，沉积层的厚度通常仅为几个纳米 ，甚至更薄。

精确监控这些薄膜的厚度对于保证工艺的一致性至关重要。国内设备在实时监测薄膜厚度方

面的技术积累不足，现有的测量系统可能无法满足高精度要求，导致难以实时调整工艺参数；

薄膜生长速率控制 ：不同材料的 ALD 薄膜生长速率可能存在显著差异。 国内设备在薄

膜生长速率的精确控制上有时表现不够理想，特别是在沉积多层异质结构时，难以确保每层

材料的均匀性和精度；
3. ALD 工艺的应用开发

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复杂 3D 结构的沉积挑战 ：ALD 工艺广泛应用于 3D NAND 和 FinFET 等复杂结构的制 造中。这些结构对薄膜的均匀性、厚度控制和材料特性提出了更高的要求。国内设备在复杂 3D 结构的应用开发方面起步较晚 ，缺乏相应的技术积累和成功案例；
高介电常数材料的沉积： ALD 设备常用于高 K 介电材料的沉积 ，这些材料在薄膜中容

易出现缺陷或性能波动。国内设备在处理这些材料时，在薄膜质量和一致性上表现不如国际

顶尖设备 ，影响最终器件的性能和良率。

现今 ，在半导体行业的薄膜沉积设备当中 ，ALD 设备作为技术发展必不可少的工艺设

备 ，在大规模量产领域， 国内厂商尚未实现突破。

公司简称
公司全称
公司
总部
主要产品
中微公司
中微半导体设备（上海） 股份有限
公司
上海
MOCVD
拓荆科技
拓荆科技股份有限公司
沈阳
PECVD 、ALD 、 SACVD
北方华创
北方华创科技集团股份有限公司
北京
PVD 、PECVD
微导纳米
江苏微导纳米科技股份有限公司
江苏
ALD
表： 国产薄膜沉积设备厂商代表
本章节参考资料：
1. 微导纳米招股书；2. 拓荆科技招股书；3. 方正证券：半导体设备专题报告
3.CMP 设备
CMP 设备市场概况
CMP， 即化学机械抛光（ Chemical Mechanical Polishing） 的缩写 ，是化学腐蚀和机械 摩擦的结合。 化学机械抛光（ CMP） 是集成电路制造过程中实现晶圆表面平坦化的关键工 艺。与传统的纯机械或纯化学的抛光方法不同， CMP 工艺是通过表面化学作用和机械研磨 的技术结合来实现晶圆表面微米/纳米级不同材料的去除，从而达到晶圆表面纳米级平坦化，

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使下一步的光刻工艺得以进行。
根据 SEMI 数据 ，近年来全球 CMP 市场规模总体呈增长趋势。 2017 年及 2018 年 ，全 球 CMP 设备的市场规模分别为 22.65 亿美元及 25.82 亿美元， 同比增速分别为 29.36%及 14.00% ，市场规模呈现快速增长趋势；2019 年及 2020 年 ，受全球半导体景气度下滑影响， 全球 CMP 设备的市场规模有所下降；2021 年 ，随着半导体行业景气度回暖 ，全球 CMP 设 备市场规模迅速回升至 27.83 亿美元。 2022 年 ，全球 CMP 设备市场规模为 27.78 亿美元， 市场规模保持稳定。

图： CMP 设备工作示意图

资料来源： 中金公司研究部
根据 SEMI 数据，2020 年至 2022 年，中国大陆 CMP 设备市场规模分别为 4.29 亿美元、 4.90 亿美元和 6.66 亿美元。 全球 CMP 设备市场中， 中国大陆市场规模连续 3 年保持全球

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第一。

从当前市场格局看，全球 CMP 设备市场高度集中 ，被美国应用材料和日本荏原两家巨 头共同垄断，根据 Gartner 数据，两家制造商分别占比全球 CMP 设备 64.1%、29.1%的市场 份额 ，合计高达 93.2% ，尤其在 14nm 以下最先进制程工艺的生产线上所应用的 CMP 设备 领域 ，基本完全由应用材料和日本荏原两家国际巨头垄断。国产 CMP 设备厂商主要有华海 清科和北京晶亦精微 ，但在技术水平上与两家巨头仍存在一定差距。
类型
规模（亿元）
硅片制造用 CMP 设备
24.5
晶圆制造用 CMP 设备
107.7
碳化硅衬底制造用 CMP 设备
5
碳化硅晶圆制造用 CMP 设备
4
2024—2025 年中国大陆 CMP 设备市场规
模总计
141.2
表： 2024—2025 年中国大陆 CMP 设备市场规模

资料来源 ：集微咨询
根据集微咨询（ JWInsights ） 预测， 2024—2025 年中国大陆 CMP 设备市场增量约为 141.2 亿元。
CMP 设备的应用及分类
集成电路按制造工艺及应用领域主要分为逻辑芯片、3D NAND 闪存芯片、DRAM 内存 芯片，上述三种芯片虽然在结构及制造工艺上有明显的区别，但无论哪种芯片的制造，都要 求每层制造表面必须保持纳米级全局平坦化， 以使下一层微电路结构的加工制造成为可能，
因此在集成电路制造流程中 CMP 设备必不可缺且需要循环使用，通常每片芯片制造完成需

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经过几十道抛光工艺 ，尤其是集成电路制造工艺在纳米节点上的持续推进 ，将使 CMP 设备

的平坦化应用机会及关键作用愈加凸显。
CMP 设备主要用于单晶硅片制造和芯片制造前道工艺 ，依托 CMP 技术的化学－机械 动态耦合作用原理，通过化学腐蚀与机械研磨的协同配合作用，实现晶圆表面多余材料的高 效去除与全局纳米级平坦化——全局平整落差 5nm 以内的超高平整度。现今生产的每一块 微处理器均采用铜连线， 而唯一能够对铜金属层进行抛光的 CMP 设备 ，更是任何芯片制 造商都不可或缺的重要工具。

图： CMP 平坦化效果图（ CMOS 结构剖面图）

资料来源 ：华海清科招股书
CMP 设备根据应用端需求，可分为 8 英寸 CMP 设备、12 英寸 CMP 设备和 6/8 英寸兼 容 CMP 设备。 在集成电路制造产业链中， CMP 设备主要应用于晶圆制造、 半导体制造、 封装测试三大环节 ，其中半导体制造是 CMP 设备应用最主要的场景。

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图 ：集成电路制造流程

资料来源 ：华海清科招股书

国产 CMP 设备“痛点”
1. 国产抛光垫与研磨液产业不成熟

本土化能力不足 ：国内 CMP 设备所配套的抛光垫和研磨液的匹配度不够 ，导致设备的

整体性能难以充分发挥。对于高端制程而言，抛光垫的选择性、磨损均匀性和研磨液的配方

直接影响平坦化效果， 国内在这方面的研发和工艺积累还相对薄弱。
2. 精度控制不足

纳米级精度控制难度大： 随着半导体工艺向更小的节点发展， CMP 设备需要在纳米级

别控制材料去除精度。而国内设备在纳米级别的精度控制、表面缺陷减少等方面仍存在较大

差距；

工艺窗口狭窄：高精度工艺要求广泛的工艺窗口，允许更大范围的参数波动，但仍保持

高良率。 国内 CMP 设备的工艺窗口较狭窄 ，调整余地小 ，操作容错性差 ，这限制了设备在

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生产中的灵活性。
3. 高端市场的技术壁垒
与高端需求不匹配：目前，国内 CMP 设备主要集中在中低端市场，在高端应用场景（如 7nm 以下制程） 中 ，设备的性能和可靠性仍无法与国际顶尖厂商的产品相媲美；
高端用户的信任度不足：由于在高端工艺节点上的经验不足，国内设备难以获得顶尖芯

片制造商的信任。这不仅限制了市场扩展 ，也阻碍了设备在更先进制程中的验证和应用。

CMP 设备行业未来趋势

CMP 设备具有突出的材料均匀去除与纳米缺陷高效控制优势， 目前是集成电路制造大 生产线上产出效率最高、技术最成熟、应用最广泛的纳米级全局平坦化表面制造装备。随着 摩尔定律的延续，当制造工艺不断向先进制程节点发展，线宽会变得越来越小，层数也会越 来越多，对 CMP 提出的技术要求也会越来越高，同时 CMP 设备的使用频率也会越来越高。 根据 Cabot 官网数据显示，在逻辑芯片中，180nm 制程所需 CMP 工艺步骤约为 10 步， 14nm 制程需要 CMP 工艺约为 20 步 ，7nm 制程需要 CMP 工艺约 30 步 ，在存储芯片中 ， 从 2D NAND 到 3D NAND 的技术变革同样带来了 CMP 工艺步骤的提升 ，在 2D NAND 中 需要 7 个 CMP 步骤，而在 3D NAND 中达 15 次。显然，越向先进制程发展，其对应的 CMP 工艺步骤越高 ，同时抛光液品种也由原先的 5-6 种增加到20 余种 ，带动了耗材需求量的增
长。

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图： CMP 步骤数

资料来源 ：华海清科招股书、集微咨询

图： CMP 工艺步骤对比示意图

资料来源： 晶亦精微招股书
CMP 设备发展呈现出以下趋势：（1）在多层布线的立体结构集成电路中，化学机械抛 光（ CMP）技术依靠其优秀的全局平坦化能力、广泛的适用性以及低成本特点 ，逐渐成为 晶圆制造和加工过程中的主流平坦化技术；（2） 随着集成电路技术的微缩化发展 ，芯片集

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成度增加，CMP 工艺在集成电路生产流程中的应用次数逐步增加；（3）先进的集成电路工 艺对 CMP 设备的平坦化效果、控制精度、系统集成度和后清洗技术也提出了更高的要求；
（4） 随着第三代半导体的发展， CMP 设备应用将更为广泛； （5） CMP 设备将向着抛光 头分区精细化、工艺控制智能化、清洗单元多能量组合化、预防性维护精益化的方向发展。

公司简称
公司全称
公司
总部
主要产品
华海清科
华海清科股份有限公司
天津
CMP 设备
晶亦精微
北京晶亦精微科技股份有限公司
北京
CMP 设备
众硅科技
杭州众硅电子科技有限公司
杭州
CMP 设备
表： 国产 CMP 设备厂商代表
本章节参考资料：
1. 华海清科招股书；2. 晶亦精微招股书
4.涂胶显影设备
国产化替代空间广阔

在光刻工序中，涂胶显影设备是集成电路制造过程中必不可少的关键处理装备，它主要

与光刻机配合运作。通过机械手促使晶圆在不同系统间传送和处理，进而完成晶圆光刻胶的

涂覆、 固化、显影、坚膜等工艺流程。
作为光刻机的输入（曝光前完成光刻胶涂覆）和输出（曝光后实现图形显影） ，涂胶/ 显影机的性能不但直接决定了细微曝光图案的构建，其显影工艺的图形质量与缺陷控制对后 续的诸多工艺（例如蚀刻、离子注入等）中图形转移的结果也具有深刻的作用，广泛应用于 集成电路、OLED、 LED、化合物半导体与功率器件等先进制造领域。

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图 ：涂胶显影工艺流程
资料来源： 《集成电路产业全书》 、方正证券研究所

图 ：光刻工艺流程

资料来源 ：芯源微招股书
根据国际半导体产业协会（ SEMI）数据显示 ，2022 年全球半导体设备市场规模 1076.5 亿美元， 2022 年全球涂胶显影设备市场规模约为 37.89 亿美元。 TEL 是涂胶显影设备的龙

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头 ，其在全球市占率约 89% ，在国内市占率更是超过 90%， DNS 占据 5%市场份额 ，芯源 微占据 4%左右的市场份额， 国产替代空间十分广阔。
据中商产业研究院发布的《2024—2029 年中国半导体设备行业市场供需格局及发展前 景预测报告》 数据显示 ，2022 年中国涂胶显影设备市场规模为 11.1 亿元， 同比增长 18.1%。 中商产业研究院分析师预测 ，2024 年我国涂胶显影设备市场规模将增至15.3 亿元。

图： 2020-2024 中国涂胶显影设备市场预估

资料来源： 中商产业研究院

国产化进展， 前道产品验证顺利

涂胶显影设备按照功能和操作方式分类 ，可分为涂胶机、 喷胶机、显影机等。
按照生产模式划分 ，可分为 Offline 设备（不与光刻机联机作业）与 Inline 设备（与光 刻设备联机作业） ，前者主要包括前道 Barc（抗反射层）涂胶机、 PI 涂胶显影机 ，后者按 照 I-line → KrF →ArF →ArFi（浸没式） 的工艺发展路线进行演进。 早期或较低端集成电路工 艺中 ，主要使用独立机台 Offline 设备， 随着集成电路工艺的提升， 目前 200mm（8 英寸） 及以上的生产线大多采用 Inline 设备 ，与光刻机配合工作。

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按照应用的工艺环节，可分为前道和后道涂胶显影设备，前者主要用于晶圆制造的前道 工艺中，而后者是在封测工艺中使用。前道涂胶显影设备包括 PI、Barc、SOC、SOD、I-line、 KrF、 KrFi、ArF、ArFi 等工艺 ，后道涂胶显影设备则用于 Bumping 制备工艺、WLCSP 封装 工艺、 Fanout 封装工艺等领域的光刻工序。

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前道设备完成晶圆 的光刻胶涂覆、固 化、显影、坚膜等 工艺过程



涂胶显影


后道设备主要作为 后道封装、测试的工 艺中使用

图 ：涂胶显影设备应用的制造工艺环节
全球前道涂胶显影设备市场长期被日本厂商高度垄断，根据 EEtimes Japan 的数据 ，日 本厂商占据全球涂胶显影设备 92%的市场份额，其中 TEL 2021年占据 89%的份额。前道涂 胶显影设备结构极为复杂，往往包含百余个功能单元、数万余个零部件，其中机械手可以实 现晶圆在设备内部多个工艺腔体之间的精确快速传送，是设备的核心零部件，通常需根据晶 圆厂客户不同需求进行定制化开发。
涂胶显影设备虽然行业壁垒高 ，但国内厂商近年来取得了不错的突破：

芯源微：在 LED 芯片制造及集成电路制造后道先进封装等环节，作为国内厂商主流机 型已成功实现进口替代。在集成电路制造前道晶圆加工领域，已开发出成型产品并在长江存 储（0.18μm In line） 、上海华力（28nm Offline）等国内一线大厂进行工艺验证；
盛美上海：Ultra LITH 前道 300mm 晶圆涂胶显影 Track 设备，具有 4 个 12 英寸 Load port，

第一代设备配置有 8 个涂胶腔和 8