芯人必读 | 一文读懂半导体产业全景图

2020-09-02 0 点赞 0 评论 5432 浏览

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半导体产业主要由四个组成部分组成：集成电路(约占81%)，光电器件(约占10%)，分立器件(约占6%)，传感器(约占3%)。其中，集成电路产业链包括原材料、设备、设计、制造和封测这5大部分，每一部分又包括诸多细分领域。下面，小编为您梳理一下集成电路的主要环节，以及每个环节上的代表厂商。

图片来源：FA活动家

原材料

集成电路设计主要原材料为：硅片、光刻胶、掩膜版、电子气体、湿电子化学品、溅射靶材、CMP抛光材料等。

硅片

硅是集成电路生产中最重要的原材料，硅片市场约占整个半导体材料市场的三分之一。目前，90%以上的集成电路芯片是用硅片作为衬底制造出来的，硅是集成电路的承载基础。

国外企业：日本信越化学、日本SUMCO、德国Siltronic等。

国内企业：上海新昇、中环股份、北京有研集团、杭州中芯、宁夏银河半导体、郑州和晶等。

光刻胶

光刻胶是光刻过程中的重要耗材。光刻是将图形由掩膜版上转移到硅片上，为后续的刻蚀步骤做准备。在光刻过程中，需在硅片上涂一层光刻胶，经紫外线曝光后，光刻胶的化学性质发生变化，在通过显影后，被曝光的光刻胶将被去除，从而实现将电路图形由掩膜版转移到光刻胶上。再经过刻蚀过程，实现电路图形由光刻胶转移到硅片上。在刻蚀过程中，光刻胶起防腐蚀的保护作用。

国外企业：日本JSR、东京应化、罗门哈斯、日本信越、富士电子材料等。

国内企业：飞凯材料、容大感光、广信材料、永太科技、北京科华、苏州瑞红等。

掩膜版

掩膜版是下游行业产品制造过程中的图形“底片”，是承载图形设计和工艺技术等知识产权信息的载体。在光刻过程中，掩膜版是设计图形的载体。通过光刻，将掩膜版上的设计图形转移到光刻胶上，再经过刻蚀，将图形刻到衬底上，从而实现图形到硅片的转移。

国外企业：日本凸版印刷TOPAN、日本大印刷，美国Photronics，日本豪雅HOYA，日本SK电子等。

国内企业：路维光电、清溢光电、中科院微电子所、中芯国际等。

电子气体

在集成电路产业使用的电子气体中可分为大宗气体（常用气体）和特殊气体两类。大宗气体一般是以氮气、氧气、氩气、氦气、氢气等纯净气体为主。大宗气体在半导体制造中主要有两种功能，一种是作为反应气体参与到化学反应中，比如氢气，氧气等等。另外一种是作为保护气体使用的惰性气体，经常用在高温烘烤或清洗过程，这些气体一般是以惰性气体为主，比如氮气，氩气，氦气等等。特殊气体以化合物气体为主，主要是集成电路制造中的反应气体。在集成电路制造中，大宗气体和特种气体的用量几乎各占50%。

国外企业：美国空气化工、美国普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气和日本大阳日酸株式会社等。

国内企业：中船重工718所、广东华特、昊华科技、雅克科技、南大广光电等。

湿电子化学品

湿电子化学品是电子行业不可或缺的关键性材料湿电子化学品为微电子、光电子湿法工艺制程中使用的各种电子化工材料，是指主体成分纯度大于99.99%，杂质离子和微粒数符合严格要求的化学试剂。湿电子化学品包含各种不同的种类，根据组成成分和应用工艺的不同，可以分为通用湿电子化学品和功能湿电子化学品。

国外企业：德国巴斯夫（Basf）公司、美国Ashland化学、美国Arch化学品公司、美国霍尼韦尔公司、AIR PRODUCTS、德国E.Merck公司、关东化学公司、三菱化学、京都化工、日本合成橡胶、住友化学、Stella Chemifa等。

国内企业：江化微、江阴市润玛电子、杭州格林达化学、苏州晶瑞化学等。

溅射靶材

溅射是制备薄膜材料的主要技术之一，它利用离子源产生的离子，在真空中经过加速聚集，而形成高速度流的离子束流，轰击固体表面，离子和固体表面原子发生动能交换，使固体表面的原子离开固体并沉积在基体表面。被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的原材料，称为溅射靶材。

国外企业：日矿金属、霍尼韦尔、东曹、普莱克斯、住友化学等。

国内企业：江丰电子、有研新材、阿石创、隆华科技等。

CMP抛光材料

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。CMP抛光工艺是目前最先进的抛光工艺，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纳米级不同材料的去除，即可获得较为完美的表面，又可得到较高的抛光速度，且抛光平整度比其他方法高两个数量级。

国外企业：Cabot Microelectronics、Versum、Hitachi、Fujifilm、东丽、三方化学等。

国内企业：安集科技（抛光液）、鼎龙股份、江丰电子等。

设备

半导体上游生产设备分为单晶炉、氧化炉、PVD、湿制程设备、光刻机、涂胶显影机、干法刻蚀机、CMP等。

单晶炉

单晶炉是一种在惰性气体（氮气、氦气为主）环境中,用石墨加热器将多晶硅等多晶材料熔化,用直拉法生长无错位单晶的设备。

国外企业：德国PVA TePla AG、日本Ferrotec、美国Quantum Design、德国Gero、美国KAYEX等。

国内企业：京运通、七星华创、京仪世纪、晶龙阳光、西安理工晶科、华盛天龙、汉红、华德、中电科48所等。

氧化炉

通过热氧化法是在高温下（900℃-1200℃）使硅片表面形成二氧化硅膜的方法。热氧化的目的是在硅片上制作出一定质量要求的二氧化硅膜，对硅片或器件起保护、钝化、绝缘、缓冲介质等作用。

国外企业：英国Thermco公司、Centrothermthermal、Solutions等。

国内企业：北方华创、青岛旭光仪表涉笔、青岛福润德、中电科48所、中电科45所等。

PVD

物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，PVD)技术表示在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、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。物理气相沉积的主要方法有，真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等。发展到目前，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜、还可以沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。

国外企业：美国应用材料、美国PVD、美国Vaportech、德国Cemecon、英国Teer等。

国内企业：北方华创、北京仪器厂、沈阳中科仪器、中电科48所、成都海光实业等。

湿制程设备

湿法工艺是指在集成电路制造过程中需要使用化学药液的工艺，主要有湿法清洗、化学机械抛光和电镀三大类。湿法清洗是指针对不同的工艺需求，采用特定的化学药液和去离子水，对圆片表面进行无损伤清洗，以去除集成电路制造过程中的颗粒、自然氧化层、有机物、金属污染、牺牲层、抛光残留物等物质。

国外企业：日本DNS、美国应用材料、美国Mattson等

国内企业：上海新阳、沈阳芯源、苏州伟仕泰克、盛美半导体等。

光刻机

在集成电路制造工艺中，光刻是决定集成电路集成度的核心工序，该工序的作用是将电路图形信息从掩模版上保真传输、转印到半导体材料衬底上。光刻工艺的基本原理是，利用涂敷在衬底表面的光刻胶的光化学反应作用，记录掩模版上的电路图形，从而实现将集成电路图形从设计转印到衬底的目的。

国外企业：荷兰ASML、日本尼康、日本Canon、美国ABM、德国SUSS、美国Ultratech、奥地利EVG等。

国内企业：上海微电装备、中电科48所、中电科45所、成都光机所等。

涂胶显影机

涂胶显影设备（Track或Coater＆Developer）是光刻工序中与光刻机配套使用的涂胶、烘烤及显影设备，包括涂胶机（Spin Coater）、喷胶机（Spray Coater）和显影机（Developer）。