科普：芯片半导体设备制造三大设备——光刻、刻雷火竞技蚀与薄

　　芯片行业主要包含三个细分子行业，分别是集成电路设计、芯片制造、封装测试。从产业链分布来看，芯片行业上游是半导体材料及设备；中游是设计、制造、封测雷火竞技三个关键环节、下游的应用领域分布较广，包括众多消费电子产品、汽车、通信等等。

　　芯片的设计、制造与封测需要进行上千道工序，很少有企业能够同时精通上、中、下游各个流程的全部工艺，行业分工现象明显。比如市值近4万亿的台积电的收入主要是来源于晶圆代工。而据某研究报告分析，芯片行业最重要的半导体设备整体呈现出“前道设备造价高，竞争格局寡头垄断”的局面。

　　我们都知道，芯片实际上就是缩小版的电子元器件集合。而要想把纷繁复杂的电路、电子元件缩小并排列到纳米级别精度的晶圆上，就要求制造设备具有极高的精度。目前的半导体设备市场中，光刻、刻蚀、薄膜沉积设备是占比最高的前道设备，合计市场规模占比超过70%。全球范围内的半导体设备龙头企业以美国、日本和欧洲公司为主，呈现寡头垄断格局。那么这三大设备分别具有什么样的特点呢？

　　光刻机，用非常精准的光线在晶圆上的感光材料上刻画图案，暴露下方晶圆，以便后续刻蚀。光刻机的种类一般按照光源的类型进行区分，一般而言光源的波长越短越先进雷火竞技，因为较短的波长可以尽量避免衍射带来的影响。光刻机光源的发展经历了“汞灯光源→KrF准分子激光→ArF准分子激光→EUV光源”的转变。值得一提的是，在光刻机的制造方面，美国的阿斯麦（ASML）公司处于绝对的垄断地位。

　　刻蚀机，通过化学溶液的化学反应或等离子体的冲刷等方式，对光刻后暴露出的目标区域进行沟槽刻蚀，以便后续加入其它材料，使其具有导体或半导体的性质。某研究发现全球刻蚀设备呈现泛林半导体半导体设备、东京电子和应用材料三家寡头垄断的格局。

　　薄膜沉积设备雷火竞技，同构气体混合化学反应或金属原子溅射的方式，在目标硅片上生成氧化物薄膜或金属薄膜，可以看做是刻蚀工艺的逆过程。由于同样应用等离子技术等，沉积和刻蚀技术存在一定关联性，因此泛林半导体、东京电子和应用材料三大厂家在薄膜沉积设备领域同样都具备垄断地位。