螺桿真空泵在半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用

2022-11-18

半導(dǎo)體產(chǎn)品制造過程中所需的真空系統(tǒng)，需要具備抽除腐蝕性氣體、粉塵顆粒物、有毒氣體等功能，因此油封式機械泵無法滿足半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的需要。受半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的驅(qū)動，干式真空泵于上世紀(jì) 80 年代出現(xiàn)，受益于下游集成電路、光伏、LED 等行業(yè)的持續(xù)發(fā)展進(jìn)步，干式真空泵的產(chǎn)品類型不斷增加，性能、集成度等指標(biāo)參數(shù)明顯改善。截至目前，歐美的半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)業(yè)已全部使用干式真空泵，我國近年來也呈現(xiàn)明顯的干式真空泵替代油泵的趨勢，國內(nèi)的半導(dǎo)體行業(yè)已基本使用干式真空泵。除半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)以外，化工、食品行業(yè)對真空泵的需求較大，以往使用油封式機械泵會產(chǎn)生油污染。近年來對環(huán)境保護(hù)高度重視，由于干式真空泵能夠明顯減少油污染，且使用干式真空泵可實現(xiàn)溶媒回收提高利用率，因此化工、食品等行業(yè)對干式真空泵產(chǎn)生了大量新增以及替代原有存量油封式機械泵的需求。

1、全球干式真空泵行業(yè)市場規(guī)模2019年全球干式真空泵市場規(guī)模為60 億美元，預(yù)計 2020-2026年干式真空泵市場規(guī)模的年復(fù)合增長率為 5.5%。

（1）集成電路領(lǐng)域干式真空泵市場規(guī)模干式真空泵是半導(dǎo)體各制程中必備的通用設(shè)備，應(yīng)用于單晶拉晶、Load-Lock、刻蝕、CVD、原子層沉積（ALD）、封裝、測試等清潔或嚴(yán)苛制程。受益于近年來集成電路產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定增長，干式真空泵產(chǎn)業(yè)也保持著持續(xù)穩(wěn)步的發(fā)展態(tài)勢。以 12 英寸晶圓生產(chǎn)線為例，每 3.5 萬片/月產(chǎn)能需要約 2,000 臺真空泵。2019 年全球晶圓在運產(chǎn)能折合 12 英寸約 869 萬片/月，假設(shè)存量干式真空泵每年更換 20%（晶圓制造企業(yè)對干式真空泵的折舊年限一般為 5 年），按單臺干式真空泵均價 10 萬元估算，2019 年全球集成電路領(lǐng)域干式真空泵存量替換市場規(guī)模約 100 億元。

（2）光伏領(lǐng)域干式真空泵市場規(guī)模干式真空泵是光伏產(chǎn)業(yè)的晶體生長和硅片生產(chǎn)的必備設(shè)備。2019年度大陸硅片產(chǎn)能 173.7GW，晶體生長和硅片生產(chǎn)每 GW 需要約 200 臺干式真空泵。根據(jù)隆基股份、中環(huán)股份、晶澳科技、晶科能源等光伏產(chǎn)品制造商的公告，預(yù)計 2020 年-2022 年每年將新增硅片產(chǎn)能約 50GW，亦即每年因新增硅片產(chǎn)能增加干式真空泵市場需求約 7 億元。綜上，預(yù)計未來幾年光伏產(chǎn)業(yè)對干式真空泵的市場需求為每年 12-15 億元。（3）干式真空泵在其他產(chǎn)業(yè)應(yīng)用情況除集成電路和光伏產(chǎn)業(yè)外，干式真空泵作為通用設(shè)備，由于其具備良好的潔凈真空特性和可靠性，因而是 LED 產(chǎn)業(yè)的外延片生長和芯片制造、平板顯示產(chǎn)業(yè) PVD 等工藝環(huán)節(jié)真空環(huán)境獲得的主要設(shè)備。此外，干式真空泵在鋰電池烘干工序，以及化工等產(chǎn)業(yè)中均有應(yīng)用。

2、干式真空泵行業(yè)發(fā)展面臨的機遇與挑戰(zhàn)

（1）行業(yè)發(fā)展面臨的機遇產(chǎn)業(yè)政策大力支持由于各種電子技術(shù)都基于半導(dǎo)體材料來實現(xiàn)，幾乎所有電子產(chǎn)品如 PC、消費電子、通信設(shè)備等的重要單元均與半導(dǎo)體有著極為密切的關(guān)聯(lián)，因此半導(dǎo)體是電子產(chǎn)品的重要組成部分，承擔(dān)了信息的載體和傳輸功能，是整個信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展基石。集成電路產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟中基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性和戰(zhàn)略性的產(chǎn)業(yè)。近年來，在產(chǎn)業(yè)、財稅、金融等方面出臺多項政策支持集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展，包括《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》、《進(jìn)一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策》、《關(guān)于進(jìn)一步鼓勵集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展企業(yè)所得稅政策的通知》、《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年（2016-2020）規(guī)劃綱要》等，為集成電路裝備制造企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好市場與政策環(huán)境的同時，也對產(chǎn)業(yè)發(fā)展制定了目標(biāo)與規(guī)劃。下游市場需求增長我國本土集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展雖起步較晚，但近年來發(fā)展迅速，行業(yè)增速快。數(shù)據(jù)顯示，2019年集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)7,562億元，占全球集成電路市場銷售額的32.87%，我國已超過美國、歐洲和日本，成為全球較大的集成電路市場。與此同時，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G 通信、智能駕駛等新型基礎(chǔ)設(shè)施和新型應(yīng)用領(lǐng)域?qū)砭薮蟮男酒隽啃枨螅瑸楦墒秸婵毡卯a(chǎn)品提供廣闊的市場空間。全球半導(dǎo)體產(chǎn)能逐步向我國轉(zhuǎn)移。經(jīng)歷了 20 世紀(jì) 70 年代由美國轉(zhuǎn)向日本，以及 20 世紀(jì) 80 年代轉(zhuǎn)向韓國，目前半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷向大陸的第三次轉(zhuǎn)移。目前，擁有全球規(guī)模較大且增長快的集成電路消費市場。受益于龐大的消費市場以及產(chǎn)業(yè)政策的大力支持，國內(nèi)集成電路制造企業(yè)中芯國際、華虹集團(tuán)、長江存儲，以及臺積電、三星、英特爾等境外企業(yè)均加大在大陸的投資以擴張產(chǎn)能。集成電路生產(chǎn)能力的不斷提升，有利于國內(nèi)裝備制造企業(yè)積累研發(fā)及管理經(jīng)驗、降低生產(chǎn)成本以及加快人才培養(yǎng)，促進(jìn)國內(nèi)裝備制造企業(yè)的快速發(fā)展。
（2）行業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)與國外廠商比綜合競爭力仍存在一定小差距我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步相對較晚，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，較之國外行業(yè)廠商，國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)品性能、產(chǎn)品種類、研發(fā)投入、業(yè)務(wù)規(guī)模、技術(shù)積累等多方面仍存在一定差距。在山東真空學(xué)會大力推廣下，山東本土真空設(shè)備技術(shù)不斷提高，出現(xiàn)一批國內(nèi)帶頭企業(yè)人才儲備也許相對不足，但也取得長足進(jìn)步真空獲得設(shè)備、真空儀器設(shè)備研發(fā)制造業(yè)對科研人才的要求較高，一方面，產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、制造需要真空、機械、材料、軟件等多學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)合型人才；另一方面，由于產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域廣，可用于集成電路、光伏、LED、平板顯示、鋰電池、化工等行業(yè)，因而要求研發(fā)、設(shè)計人員對產(chǎn)品下游應(yīng)用領(lǐng)域及應(yīng)用場景有較為深刻的理解和認(rèn)識。由于我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程較短，且人才的培養(yǎng)不僅需要扎實的理論學(xué)習(xí)更要求大量的實踐經(jīng)驗，現(xiàn)有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及其設(shè)備制造業(yè)的人才難以滿足行業(yè)快速發(fā)展的需要。