前道制造工藝通過物理、化學工藝步驟在晶圓表面形成器件,并生成金屬導線 將器件相互連接形成集成電路。前道工藝共有七大工藝步驟,分別為氧化/擴散(Thermal Process)、光刻(Photo-lithography)、刻蝕(Etch)、離子注入(IonImplant)、薄膜生長(Dielectric and Metal Deposition)、清洗與拋光(Clean &CMP)、金屬化(Metalization),通過循環重復上述工藝,最終在晶圓表面形成立體的多層結構,實現整個集成電路的制造。由于制程提升,晶圓上集成的器件和電路復雜度和密度隨之提升,先進邏輯芯片和存儲芯片需要上千道工序去完成芯片的制造。
半導體前道制造設備是半導體制造設備的投資重點。根據半導體制造中前道工藝(晶圓制造)和后道工藝(封裝測試)之分,應用于集成電路領域的設備通常可分為前道工藝設備和后道工藝設備兩大類,其中前道設備市場占半導體設備主要市場份額,根據 SEMI 數據,2020 年全球晶圓制造(前道)設備市場占比為 86.1%,后道封裝及測試設備分占 5.4%和 8.5%,預計 2021-2023 年該比重也將維持在 86%左右。
薄膜生長、刻蝕和光刻設備為半導體前道制造核心設備,其市場規模最大。對應主要工藝,半導體前道設備主要包括氧化/擴散設備、光刻設備、刻蝕設備、清洗設備、離子注入設備、薄膜沉積設備、機械拋光設備等,其中光刻、刻蝕和薄膜生長設備市場規模最大。根據 Gartner 數據,2020 年全球半導體前道薄膜生長、刻蝕和光刻設備市場規模分別為 139.2 億美元、136.9 億美元和 135.4億美元,分別以 21.5%、21.1%和 21.9%市占率位居前三。