bf88:离子注入机：四大中心配备之一迎来国产代替机会!

  在半导体晶圆制作中，因为纯洁硅的导电功能很差，需求参加少数杂质使其结 构和电导率产生改动，然后变成一种有用的半导体，这个进程称为掺杂。现在掺杂 首要有高温热分散法和离子注入法两种，离子注入占有着干流位置：

  高温热分散法：将掺杂气体导入放有硅片的高温炉中，将杂质分散到硅片 内的办法。因为热分散存在精度较难操控、高热热缺陷等缺陷，在现在的 工艺中现已较少选用。

  离子注入法：通过离子注入机的加快和引导，即将掺杂的离子以离子束形 式入射到资猜中去，离子束与资猜中的原子或分子产生一系列理化反响， 入射离子逐步丢失能量，并引起资料外表成分、结构和功能产生变化，最 后停留在资猜中，完结对资料外表功能的优化或改动。离子注入具有准确 操控能量和剂量、掺杂均匀性好、纯度高、低温掺杂、不受打针资料影响 等长处，现在现已成为0.25um特征尺度以下和大直径硅片制作的规范工艺。

  离子注入机与光刻机、刻蚀机和镀膜机并称四大中心配备，开发难度仅次于光 刻机。详细分类，依据《离子注入机通用规范》（GB/T 15862-2012），离子注入 机按能量凹凸可分为：低能离子注入机、中能离子注入机、高能离子注入机和兆伏 离子注入机；按束流巨细可分为：小束流离子注入机、中束流离子注入机、强流离 子注入机和超强流离子注入机（通常将强流离子注入机和超强流离子注入机统称为 大束流离子注入机）。

  因为集成电路制程向14nm及以下持续缩小，源漏极的结深相 应减小，为了完结浅层掺杂，低能大束流（高剂量/浅度掺杂）日渐成为干流，其技 术难度也最高，依据浦东出资的计算，现在低能大束流占有离子注入机商场的55%。

  按下流范畴分类，现在离子注入机可用于很多范畴，包含集成电路与IGBT制作 范畴、太阳能电池出产范畴、AMOLED面板制作等。

  离子注入机首要由离子源、磁剖析器、加快管或减速管、聚集和扫描体系、工艺腔（靶室和后台处理体系）五部分组成。设备作业时，从离子源引出的离子通过磁剖析器挑选出需求的离子，剖析后的离子经加快或减速以改动离子的能量，再通过两维偏转扫描器使离子束均匀的注入到资料外表，用电荷积分仪可准确的丈量注入离子的数量，调理注入离子的能量可准确的操控离子的注入深度。

  依据SEMI的计算，2018年全球晶圆加工设备商场规模到达502亿美元，同比增 52%。依据中商工业研讨院的计算，离子注入机占晶圆加工设备的比重大约为5%， 因而2018年用于晶圆制作的离子注入机全球商场规模到达了25亿美元。

  一方面，离子注入机长时刻看获益于全球半导体需求添加与产线产能的扩大。全球半导体工业空间宽广，依据全球半导体交易计算安排（WSTS）的数据，2018年全球半导体（含分立器材、光电子、传感器、集成电路）商场规模高达4687.8亿美元，同比增13.7%，十年复合增速达6.5%。

  展望未来，咱们以为在5G、AI、轿车电子等新式范畴的驱动下，半导体的长时刻生长空间有望进一步拉大。从半导体的使用结构来看，依据赛迪参谋的计算，2018年半导体下流使用范畴别离为通讯（32.4%）、计算机（30.8%）、工业（12%）、消费电子（12%）、轿车（11.5%）、政府（1%），每个范畴均有相应的生长点，5G网络的建造、人工智能的使用与产品升级、智能终端的技能立异以及自动驾驶的持续浸透等，都带来了半导体工业商场规模的进一步进步。

  从产能的数据来看，依据SEMI的计算，估计未来2019-2020年全球半导体晶圆产能（折组成8寸晶圆）将以4-5%的同比增速持续添加。跟着半导体大厂产线的开出与产能的添加，离子注入机作为最重要的设备之一，商场规模也将进一步进步。

  另一方面，工艺制程的前进添加了离子注入的工艺工序。当时选用嵌入式存储器的CMOS集成电路的注入工序多达60多道。展望未来，在摩尔定律的推动下，集成电路的线宽将不断缩小以应对元器材集成度大幅进步的要求，而这会直接导致了制作工艺过程增多与复杂度添加。依据SEMI计算，20nm工艺所需总工序约为1000道，而10nm和7nm工艺所需总工序已超越1400道。

  全体光伏工业来看，依据我国光伏职业协会（CPIA）的计算，2018年全球光伏设备商场规模为48亿美元，同比增8%。太阳能光伏设备可分为硅片出产、电池出产和组件出产三个环节的设备，其间离子注入首要用于电池出产，因为全球仅万业企业旗下凯世通、美国Intevac和日本真空技能三家出产太阳能离子注入机，依据万业企业公告，2017年万业企业旗下凯世通和Intevac别离出售15和2台离子注入机（日本真空技能未发表销量），以600万人民币的均匀单价来测算，则2017年离子注入机的商场规模至少为1.02亿人民币，占2017年全球光伏设备商场规模为0.3%以上。

  展望未来，跟着国内光伏建造的方针支撑与方案落地，叠加欧洲、印度与其他新式国家的发力，全球光伏装机量有望持续添加，然后带来全体光伏设备与太阳能离子注入设备职业的持续生长。

  AMOLED 面板制作：超越 3 亿美元空间，获益下流 AMOLED 浪潮

  依据DSCC和DIGITIMES的计算，2019年全球OLED面板设备的出资有望到达 52亿美元。AMOLED制程可分为前段、中段与后段，依据万业企业公告，AMOLED 出产前段、中段与后段三个制程的设备投入占比别离约为70%、25%、5%，其间 AMOLED离子注入机出资约占AMOLED前段设备出资额的10%。因而全体而言 AMOLED离子注入机占全体AMOLED设备开销的7%，商场规模至少为3.64亿美元。

  OLED屏幕比较LCD屏幕具有显现作用好、更轻浮、能耗低、可完结柔性作用等长处，跟着技能的逐步老练与本钱的逐步下降，在智能手机中的浸透率将不断进步。一起折叠屏手机的问世也将带动OLED需求的添加，OLED面板的商场规模将不断扩大。

  依据IHS的计算，2019和2020年全球中小尺度AMOLED面板需求将以20%左右的增速持续生长，需求的生长也将带来AMOLED厂家的扩产，带来离子注入设备新增需求。

  技能壁垒：离子注入机在研制和出产进程中触及高压电子、机械、电气、 计算机操控、等离子体物理等多个高技能学科，理论门槛较高，体系集成 难度较大，一起要考虑下流光伏、集成电路、AMOLED等使用端客户的生 产工艺道路和技能水平。技能要求和准入门槛较高。

  人才壁垒：世界从事离子注入机研制制作的公司很少，商场上相关人才匮 乏，国内仅有万业企业旗下凯世通和中科信具有离子注入机的研制和出产 才能，离子注入机厂商招聘老练离子注入机人才难度较大，需求自我培育。

  资金壁垒：离子注入设备的研制投入巨大，需求较高的初始资金投入，生 产研制、测验验证、出产周期较长，从出资发动开发到完结出产出售往往 需求数年的时刻，单台设备产品的造价较高，从数百万元乃至几千万元不 等，一起为习惯商场需求，还需不断进行迭代研制，开发不同规范和功能 的系列化产品，对持续的资金投入和保证要求很高。

  品牌壁垒：离子注入机首要面向下流光伏、集成电路、AMOLED面板、电 力电子器材等大型出产制作商，产品的供应方、需求方都较为会集，且具 有很强的针对性。离子注入机厂商与客户形成了安稳的长时刻协作关系，客 户壁垒较高，打破离子注入机职业竞赛格式存在必定难度。

  高壁垒造就了高的职业会集度，整个商场首要由美国厂商独占，依据万业企业 公告，全球榜首大和第二大离子注入机厂商美国使用资料公司和美国Axcelis公司合 计占有全球70%以上的商场。国内仅有万业企业旗下凯世通和北京中科信电子配备 有限公司具有离子注入机的研制和制作才能。

  半导体晶圆制作范畴：依据前瞻工业研讨院的计算，美国使用资料占有全球半导体制作离子注入机商场约70%的份额，Axcelis占有20%的份额，出现寡头独占的格式。其间，依据浦东出资的计算，最为重要的低能大束流离子注入机范畴商场竞赛格式被使用资料（40%）、Axcelis（32%）和汉辰科技AIBT（25%）占有。

  太阳能电池出产范畴：依据万业企业公告，现在全球仅凯世通、美国Intevac 和日本真空技能三家出产太阳能离子注入机，2017年凯世通和Intevac别离 出售17和2台离子注入机（日本真空技能未发表销量），因而凯世通占有着 该细分商场较大的商场份额。

  AMOLED面板制作范畴：依据万业企业公告和IHS数据，现在日本日新离 子机株式会社（日新电气株式会社Nissin Electric Co., Ltd.的全资子公司） 是AMOLED离子注入机的商场独占厂家。

  当时我国半导体设备迎来开展机会，从需求端的视点来看，方针、资金、商场 是三大助力要素：

  方针扶持：早在2008年出台的“02专项”完结国产半导体设备从零到一大 跨过。取得了显着阶段效果，包含服务全球的65-28nm先进制程工艺、高 密度封装技能、30多种高端设备等。

  近几年政府也先后出台《国家集成电 路工业开展推动大纲》、《鼓舞集成电路工业开展企业所得税方针》等政 策，从税收、资金等各个维度为半导体工业给予扶持，其间某些方针对半 导体设备尤其是离子注入机也提出了清晰的开展方针要求。

  资金支撑：大基金一期出资结束，注资范畴要点在晶圆代工范畴，其间代 工企业晶圆厂扩产以及先进制程工艺进步均需收买跟多数量以及更为先进 的半导体设备，现在国内半导体设备在300mm晶圆以及28nm工艺现已具 备全球竞赛力水平，跟着14nm工艺设备完结验证以及商用，国内半导体设 备制作商有望新一轮晶圆制作出资。一起，近来大基金二期出资公司现已 正式建立，注册资本超2000亿元，未来有望持续带动半导体设备工业出资。

  下流商场：我国为最首要的全球半导体需求商场，依据WSTS数据，2018 年我国大陆半导体出售额占全球出售额占比为34%，依据Wind计算，近年 来我国半导体设备出售额占全球比重不断进步，但至2018年也仅有20%， 依然有不小进步空间。

  三大要素助力我国内地晶圆制作产线添加，带来半导体设备出资机会。依据我 们的计算，我国内地现在在建的晶圆厂：12寸晶圆厂共15条，出资额算计5688亿元； 8寸晶圆厂共6条，出资额算计247亿元。别的方案建造的晶圆厂13条，其间有发表 出资额的算计4946亿元。而晶圆厂设备收买时刻一般为投产前1年左右开端，投产 后1年完结相关晶圆厂设备收买，带来了半导体设备的出资机会。

  太阳能电池方面，国内光伏职业开展取得方针支撑。阅历了几年的高速开展， 我国光伏工业在2014-2017年装机量迎来快速生长，但补助缺口也随之不断扩大， 2018年国家公布了《关于2018年光伏发电有关事项的告诉》（“531”新政）以避 免职业无序紊乱开展，2018年开端国内全体光伏职业受到了必定的负面影响。但进 入2019年，国家公布了《2019年光伏发电项目建造作业方案》等方针支撑国内光伏 建造作业，国内光伏商场开展将愈加有序，未来有望健康生长。

  依据万业企业公告，现在我国光伏配备已根本完结工业化，太阳能电池出产设 备国产化率到达80%。与世界先进水平比较，国产太阳能电池出产设备最要害的几 种设备中，离子注入机、分散炉、管式 PECVD、等离子刻蚀设备、清洗/制绒机等 到达或接近了世界先进水平，占有了国内绝大部分商场，性价比优势非常显着。因 此方针的边沿回暖将直接带动国内离子注入机商场健康生长。

  跟着智能手机等中小尺度范畴对AMOLED面板的需求不断添加，面板厂商也纷 纷布局OLED产线，而我国大陆跟着京东方、深天马等厂商的持续扩产，未来我国 大陆有望占有重要商场份额。依据IHS的计算，全球中小尺度AMOLED产能 2018-2021年将以19%的复合增速持续生长，其间京东方、维信诺、深天马、华星 光电以及和辉光电等国内厂商的算计份额从2018年的20%进步到2021年的37%。

  现在国内仅有万业企业旗下凯世通和北京中科信电子配备有限公司具有离子注入机的研制和制作才能，但近年来跟着这两家供货商不断地投入研制，叠加外部要素的支撑，在离子注入机职业取得了较为杰出的发展。

  万业企业旗下凯世通：全球抢先太阳能离子注入机厂商，发力IC/IGBT/AMOLED

  上海凯世通半导体股份有限公司于2009年4月建立，是一家以离子束技能为中心的集科研、制作于一体的高科技企业，首要研制、出产、再制作和出售世界抢先高端离子注入机，要点使用于光伏太阳能电池、半导体集成电路与IGBT、新式平板显现（AMOLED）范畴。

  2015年凯世通完结股份制改造，2016年新三板挂牌，2018年被上市公司万业企业以3.98亿元的现金收买，成为万业企业旗下的全资子公司。（注：万业企业2019H1前三大股东别离为上海浦东科技出资有限公司28.16%、三林万业（上海）企业集团有限公司13.53%、国家集成电路工业出资基金股份有限公司5.5%）

  2018年凯世通完结经营收入1.08亿元和归母净利润1209万元，2016-2018年营收复合增速为132%，归母净利润2017年开端完结扭亏为盈并在2018年持续生长。

  现在，凯世通已量产的太阳能离子注入机共四款：IonSolar、iPV-2000、iPV-3000和IPV-6000（iPV-3000升级版，产能进步一倍，性价比进步，9月已成功下线月移入客户出产线），全球位置抢先。凯世通2017年共出售iPV-2000和iPV-3000共15台，同期竞赛对手美国Intevac仅出售2台（日本真空数据未有发表），因而职业界凯世通位置抢先，这背面的原因首要来源于以下两点：

  一是从产品功能来看，凯世通的太阳能离子注入机的产品具有产能大、运转本钱低、工艺立异、兼容性好以及服务全面等优势。

  二是从下流客户来看，凯世通背靠我国大陆商场，产品已进入国内多家闻名客户，太阳能离子注入机产品的首要客户为中来股份、英利集团、锦州华昌、姑苏国鑫、陕西有色等。

  集成电路离子注入机方面，凯世通采纳“抢先一步”的战略，将方针直接定位 在16纳米及以下制程的FinFET集成电路以及3D存储器的离子注入设备方面 （FinFET是一种3D结构，比较以往的结构可以大幅改进电路操控并削减漏电流，将 晶体管制程工艺进步到更小的尺度）。

  细分来看，在低能大束流离子注入机方面，凯世通针对研制低能大束流离子注 入机所需求处理的要害技能和技能难点，建立了相应的研制渠道、相关中心要害技 术及工艺的研讨参数数据库和功能检测规范规范，正在预备进行国内闻名出产线应 用验证。现在凯世通的低能大束流离子注入机在低能和大束流等中心指标上已到达 或超越国外同类产品，可以满意国内集成电路职业实践使用。

  在高能离子注入机方面，凯世通方案在政府项目的支撑下，自主研制国产自主 高能离子注入机。凯世通于2019年4月申报的02专项“300mm高能离子注入机配备 及工艺研制项目”完结榜首阶段批阅，申报的上海市科委的高能离子注入机要害技 术项目已取得立项。现在凯世通已完结试验机台的调试、康复与试验场所预备，正 在与国内要害客户交流高能注入的技能需求。

  IGBT离子注入机方面，凯世通现在在研制及商场推广方面主攻IGBT氢离子注 入机。依据万业企业公告，凯世通依据前期的技能堆集开发出在与竞赛对手坚持同 样功能的前提下，价格较竞赛对手低1/3。技能途径方面，凯世通选用RF技能的离子 源以及Tandemtron加快器和凯世通已研制老练的硅片传送体系完结上述研制方针。 该机型的研制估计于2019年末完结，并于2020年向商场推广。

  AMOLED离子注入机方面，凯世通现在现已推出了G6 iPD600 AMOLED离子 注入机，正在与国内面板企业进行协作评价。

  北京中科信电子配备有限公司建立于2003年，是中电科电子配备集团有限公司（中电科隶属于我国电子科技集团有限公司）的全资子公司。中科信是一家专业从事离子注入机研制、出产、制作和出售，以及光伏系列产品出产和出售的高新技能企业。

  中科信先后承当“十五”863方案100nm大视点离子注入机项目、“十一五”02专项12英寸90-65nm大视点离子注入机研制及工业化项目及“十二五”12英寸45-22nm低能大束流离子注入机研制及工业化项目。其间“十一五”90-65nm大视点中束流离子注入机已具有工业化才能，进入国内超大规模集成电路制作出产线年取得国产机台首家量产打破百万的佳绩，2015、2016年度接连取得由我国半导体职业协会颁布的我国半导体立异产品和技能大奖。

  依据我国招标网的数据，2016年至2019年9月总共有5家厂商中标华力集成的离子注入机项目，总共中标26台，其间中科信中标1台，取得了发展和打破。