防微振设备行业竞争格局及下游应用细分市场发展前景展望
1、防微振设备行业的发展概况
随着科技的快速发展,精密仪器在诸如光学、微电子、半导体等产业广泛应用,微振动已经成为影响其正常工作的关键因素。精密仪器具备价值大、精度高、使用环境要求苛刻等特点。大多数精密仪器对微振动比较敏感,微振动会对精密仪器设备造成损害、降低精度、产生难以接受的偏离,防微振技术也应运而生。
在半导体行业,芯片精度的进化导致半导体芯片生产进程中对防振动的要求越来越高。高精密芯片制造厂房作为此类高科技产品的生产基地,在规划选址、整体设计与施工的进程中,控制环境振动的影响是决定电子芯片的加工精度和产品良率的关键点。根据国家标准《硅集成电路芯片工厂设计规范》,“硅集成电路芯片厂房应满足光刻及测试设备的防微振要求。生产厂房防微振除应计及场地振动外,尚应计及动力设备、洁净区机电系统、物料传输系统运行中产生的振动,以及人员走动的影响。精密设备和仪器的防微振宜采用专用防振基座。”虽然目前新建半导体厂房在建设时期即考虑到防微振的需求,本身就可达到一定的防微振等级,但微振动来源复杂,除了自然环境和厂房外部环境会产生微振动影响外,厂房内部的机器设备运行、人员走动等因素都会产生微小振动,对精密设备运行产生影响,因此需要安置防微振设备来保障设备的稳定运行。
2、防微振设备行业下游应用
防微振设备可以广泛应用于存在精密仪器微振动控制需求的领域,产品下游前景良好。从是否进行主动控制划分,防微振设备可分为被动型和主动型两种;从放置位置划分,防微振设备可分为基座式和嵌入式。根据防微振方式、放置位置的区别,防微振设备可分为如下种类:
资料来源:普华有策
(1)半导体领域应用
半导体防微振设备在半导体生产过程中可以起到支撑生产设备和控制微振动的作用,一般置于半导体生产设备与厂房楼板之间或半导体设备内部,在半导体制程的各个环节设备上均有一定应用,应用领域较为广泛,属于半导体制造过程中必需的设备。
1)被动防微振设备
半导体厂房放置精密设备时一般会采用将精密设备下方的高架地板切割开,放置防微振设备的方式,起到支撑设备、隔离周边地板环境振动传递、利用设备刚性降低作用于精密设备的微振动等作用。被动防微振在半导体生产过程中应用广泛,在制造、封装、测试等多个环节中均有应用。
2)主动防微振设备
当精密设备有更高的防微振需求,或是厂房、实验室等环境防微振能力相对较弱时,则需要使用主动防微振设备提升精密设备运行区域的防微振等级。目前主动防微振设备可划分为基座式和嵌入式两种。基座式主动防微振设备和被动防微振设备一样,一般置于精密设备下起到支撑和隔离外部微振动的效果;嵌入式主动防微振设备则是置于精密设备内部,降低机器自身运行产生的微振动影响。主动防微振设备的技术难度相对较高,应用领域更为精密,是光刻技术等精密制造领域的关键技术之一,也应用于其他半导体制造、检测等环节。以光刻机为例,光刻机在工作时会受到外部振动以及自身运动所产生的干扰,为了达到比较高的运动控制精度,组成结构的重要部分需要采取振动减振的措施。
(2)其他领域应用
除了半导体领域外,防微振设备还可广泛应用于半导体行业以外的其他微振动控制领域,如光学、液晶显示、精密测量、精密加工、生命科学、纳米机械工程等,产品下游前景良好。
资料来源:普华有策
3、防微振设备行业下游发展概况和趋势
(1)半导体行业
半导体等下游行业的发展有望带动防微振设备需求增加。一方面,随着各下游产业规模的不断扩大、国民生活质量要求的逐步提高,下游产业新增产线快速建设,半导体防微振设备需求增长;另一方面,制程工艺的不断革新提高了生产流程中对精密程度和微振动控制的要求,相关产品快速的技术升级推动了现有产线的升级改造需求,为半导体防微振设备创造新的需求增长点。伴随云计算、物联网、大数据、5G等新一代信息技术应用,数据中心、无人驾驶等产业发展的驱动,半导体产业投入将持续加大,新建产能不断增长。
在政策推动下,我国半导体产业发展良好。为满足我国半导体市场需求,尽快攻克关键核心技术,国家相继出台了《国家集成电路产业发展推进纲要》《中国制造2025》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》以及“十四五”规划纲要等一系列政策支持半导体产业发展。。在我国政策的强力支持下,未来半导体产业将持续加大投入,届时将促进防微振设备行业增长。
我国半导体设备市场规模持续扩大。2013至2023年,中国大陆半导体设备销售额增长了332.2亿美元,年复合增长率高达26.90%。根据数据显示,2020年中国大陆凭借187.2亿美元销售金额首次成为全球半导体设备第一大市场;中国台湾继续保持较为平稳的增长态势,以171.5亿美元位居第二。2023年,中国大陆半导体设备销售额同比增长29.47%,以366.0亿美元销售金额继续保持首位,增长势头强劲。
资料来源:普华有策
从不同种类防微振设备需求来看。基座型防微振设备广泛应用于半导体的制造、封装、测试环节,未来伴随半导体行业需求增长和技术升级迭代的演变,晶圆厂新建、更新改造将带来持续的基座型防微振设备需求。嵌入式防微振设备在半导体光刻设备、检测设备等设备中发挥关键作用。
(2)光学领域
在光学领域,随着科学技术的不断进步,各种高精度、高效率的光学隔振设备的需求也在不断增加。主动光学隔振台作为一种先进的隔振技术,可以实现更精确的位置控制和更高的隔振效果,随着性能和精度不断提高,其市场需求也在不断扩大,广泛应用于显微镜、光学与激光、光谱分析仪器等,下游应用前景广阔。以显微镜为例,防微振设备有利于增强其稳定性,达到更清晰的成像效果。
(3)液晶显示领域
液晶显示技术中,OLED(有机发光二极管)等显示技术的生产过程中,曝光机、涂布机等设备自身会产生振动,需要保证设备基台的振动值满足一定要求,以确保生产过程的稳定性和产品质量。同时,随着微显示等新兴液晶技术的发展,液晶显示领域的精度也在不断提高。
(4)精密测量仪器领域
精密测量仪器是仪器仪表的最为重要的分支,是指用以产生、测量精密量的设备和装置。精密测量是一个大的泛指的范畴。凡是准确度很高的各类测量,都可称之为精密测量。在精密和超精密工程领域,精密测量有具体的数量级,是指测量准确度在1微米至0.1微米量级的测量,超精密测量是指测量准确度优于100纳米,如10纳米、1纳米,甚至皮米(千分之一纳米)量级的测量。超精密测量技术与仪器是高端制造发展的前提与基础。精密测量仪器应用广泛,涉及行业包括医疗器械、工业自动化生产、实验室分析、汽车工业、环境监测等。按照测量对象的不同,精密仪器可以划分为几何量精密仪器、热工量精密仪器、机械量精密仪器、时间频率精密仪器、电磁精密仪器、无线电精密仪器、光学与声学精密仪器、电离辐射精密仪器等。
4、防微振设备行业竞争格局
防微振设备主要分为被动防微振设备和主动防微振设备,其中被动防微振设备通过材料刚性、自身构造吸收减少环境微小振动对设备的影响;主动隔振设备除材料本身特性外,还附有控制系统用以检测、抵消外部微小振动,从而达到更高的防振等级。半导体生产线造价高昂,设备生产运行的安全性、稳定性较为重要,因此半导体行业企业对于防微振设备厂商的经验较为关注,项目一般要求供应商拥有行业内交付经验。
国内半导体防微振设备发展起步相对较晚。在被动防微振领域,目前国内已有先发企业可以满足设计到安装的全流程交付能力,比如协伟集成电路设备(上海)有限公司、上海泊苏精密机电有限公司、地拓精科等;部分企业没有被动防微振设备的设计能力或没有半导体领域防微振设备全流程交付的服务经验,获取半导体行业客户订单存在一定的壁垒,仅能根据设计图纸承担整个产业链交付过程中的生产环节。在主动防微振领域,随着半导体制程精度的不断加深,半导体生产线对于防微振的要求有望不断提高,国外相关产品发展较早并已形成品牌,如TMC、IDE、特许、明立等;国内具有解决完整设备交付方案的企业相对较少,部分具有研发能力的厂商关注技术前沿并开始进入主动防微振设备领域,如地拓精科等。
5、防微振设备行业壁垒
资料来源:普华有策
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