半导体设备（二）：硅片设备，国产化率低于20%

根据SEMI数据，2018年全球硅片设备市场规模为26.93亿美元， 单晶炉、CMP抛光机以及量测设备是硅片行业最为关键的三大设备，对应市场份额分别为25%、15%、20%。

据中国国际招标网2019年数据统计，上海新昇采购的设备国产化率仅为8%左右，而中环领先直接目前采购的设备国产化率估计为18%左右，国产化率低于20%。但整体国产化率有较明显的提升，主要是晶盛机电长晶炉和切割设备打破外资品牌垄断进入中环领先大硅片产线。

7、拉单晶

将多晶硅拉制成单晶硅棒主要有两种技术工艺，直拉法（CZ ）和区熔法（FZ），区熔法得到的硅片纯度更高，但成本更高，硅片尺寸偏小（只能生产150mm 以下），主要用于功率器件硅片的生产。目前90%以上的半导体硅片通过直拉法生产。

无论是直拉法还是区熔法，使用的设备均为单晶炉，单晶炉由炉体、热场、磁场、控制装置等部件组成，其中控制炉内温度的热场和控制晶体生长形状的磁场是决定单晶炉生产能力的关键。

8、磨外圆

由于晶棒生长过程中难以实现精确的直径要求，一般会生长直径高于预定目标的晶棒，然后再通过径向研磨得到目标直径的晶棒。随后在晶棒上研磨出定位边， 用于指示硅片晶向。

磨外圆的设备包括截断机、滚磨机、磨面机等，技术含量较低，已经实现了设备的 国产化，晶盛机电、天龙光电等国内上市公司均能提供相应产品。

9、切片

晶棒加工完成后，需要将晶棒切割成预定厚度的硅片。 8寸晶棒的切割一般采用内圆切割机， 通过内圆刀片上的金刚石涂层进行切割。12寸硅片一般使用多线切割技术，采用金刚线与砂浆进行切割。

10、倒角

倒角是要消除硅片边缘表面由于经切割加工后产生的棱角、毛刺、崩边、裂缝或其他缺陷和各种边缘表面污染，从而降低硅片边缘表面的粗糙度，增加硅片边缘表面的机械强度，减少颗粒的表面玷污。主要使用的设备是倒角机，一般分为T形磨轮和 R 形磨轮，R 形磨轮比T形磨轮加工效率高 30%作用。

硅片的切片机和倒角机对于切割研磨的精度控制和稳定性有很高的要求，目前只有中电科45所能提供部分切片机产品，主要还是依赖于进口产品。  

11、研磨、抛光  

硅片的表面完整度和平整度直接影响后续生产的良率和质量。  

首先通过研磨设备移除硅片表面大部分的损伤，形成平坦的表面，达到微米级别的平整度。然后通过化学腐蚀去除表面的缺陷。最后使用CMP研磨设备进行精细的化学机械抛光，通过物理研磨加化学腐蚀的方式得到几乎没有缺陷的光滑镜面表面。  

半导体硅片的研磨和CMP抛光设备同样对于精度和稳定性有极高的要求，目前半导体硅片研磨设备和CMP抛光 设备主要依靠进口。

12、检测

硅片检测主要对表面缺陷检测，包括硅单晶的晶向、缺陷、氧含量、碳含量、电阻率、导电型号、少数载流子浓度等技术参数有效测试，设备包括厚度仪、颗粒检测仪、硅片分选仪等。目前国产设备涉足较少，主要以进口设备为主。

$阿斯麦(ASML.US)$$应用材料(AMAT.US)$$拉姆研究(LRCX.US)$$科磊(KLAC.US)$$东京电子(TOELY.US)$$中微公司(688012.SH)$$北方华创(002371.SZ)$$芯源微(688037.SH)$$ACM Research(ACMR.US)$$晶盛机电(300316.SZ)$