等离子体,通常被称为物质的第四状态,是一种自由电子、离子、中性原子及分子组成的高能气体。电离气体具有导电和反应性,而使等离子体可用于各种工业应用。等离子体具有以下特徵:因电离粒子具有的高能量、因带电粒子具有的导电能力以及对电磁场的反应能力,允许对特定应用进行精确控制。
等离子体处理设备利用上述特性在原子层级上进行改质,在半导体制造、表面处理、涂层及医疗消毒等行业中发挥著至关重要的作用。
等离子体处理工序通过物理和化学反应进行。在物理处理中,电离粒子被电场加速,获得足够的动能来轰击被加工材料的表面。此种轰击会造成物理溅射,不需要的材料从表面喷出,并与工艺气体一併移除。在化学处理中,电离颗粒与表面材料进行反应,形成新的化合物,随后被气流带走。等离子体处理的应用范围很广,提供的功能包括活化、清洗、蚀刻和薄膜沉积:
活化是利用等离子体独特的化学性质对材料表面进行改性,改善润湿性,增强涂料和油墨的附著力;
清洁利用等离子体颗粒的高动能去除表面污染物,而不会损坏材料的结构;‧ 刻蚀结合物理和化学反应,去除残留有机分子,破坏分子弱键,实现材料表面和细孔的深度清洁,刻蚀是半导体制造中的关键加工步骤;
薄膜沉积依靠电离气体分子来强化化学气相沉积,促进材料表面形成稳定的固体薄膜。
等离子体处理设备行业价值链分析
产业链上游由原材料及气体供应商、核心零部件供应商组成。原材料和气体供应商提供必要的投入,如用于真空室结构的特殊陶瓷、用于真空部件的石英玻璃,以及用于等离子体产生的工艺气体。核心部件供应商提供关键硬件,如等离子体激发射频发生器、压力控制真空泵以及精密气体流量控制器。
产业链中游由干法刻蚀设备制造商、等离子去胶设备制造商及PCB等离子除胶渣设备制造商组成。该等中游参与者可通过直销或通过经销商向终端客户销售设备。
下游行业覆盖广泛领域,包括半导体、消费电子、PCB、汽车及医疗健康等。该等行业的需求及技术要求直接推动等离子处理设备领域的创新和市场增长。
等离子体处理设备行业全球市场规模
等离子处理设备根据其下游行业,主要可分为三个细分市场:半导体、PCB、消费电子及其他。其中,半导体行业是一个主要的应用领域,在半导体制造过程中,等离子处理设备在几个关键步骤中起著举足轻重的作用,包括干法刻蚀、等离子增强化学气相沉积及表面清洗。等离子体处理设备的全球市场稳步增长,半导体行业仍然为主要应用领域。
2018年至2024年,半导体相关等离子体处理设备的市场规模由人民币1,204亿元增长至人民币2,027亿元,期内複合年增长率为9.1%。
展望未来,随著下游需求持续增加,预计半导体相关等离子体处理设备的市场规模将持续扩大,截至2028年将达到人民币2,884亿元。包括汽车及医疗保健行业在内的消费电子及其他应用也显示出强劲的增长。整体而言,全球等离子体处理设备市场预计将于2028年达到人民币3,909亿元,自2024年起的複合年增长率为9.2%。
中国等离子体处理设备行业市场规模
在过去五年中,中国等离子体处理设备市场快速扩张,主要是由半导体行业的增长所推动。于2018年至2024年,半导体相关分部由人民币249亿元增长至人民币918亿元,複合年增长率为24.3%,增长主要是由于国内半导体行业产能的积极扩张。
在政府促进自主可控的政策下以及为了应对美国的技术限制,中国芯片制造商加快晶圆厂建设,推动对进口及本地生产设备的需求。此外,美国出口管制收紧促使多家国内参与者在潜在限制之前加快设备採购,进一步提振了2024年的需求,该前置投资暂时提振了市场增长。展望未来,预计中国等离子处理设备市场将受到半导体行业週期性的影响。
经过多年的快速产能建设后,国内半导体制造商的投资节奏变得更加谨慎,资本开支出现下滑迹象。採购加速带来的2024年前置效应将进一步抑制2025年的需求,因此,中国等离子处理设备的市场规模预计将由2024年的人民币1,214亿元下降至2025年的人民币1,126亿元。然而,在半导体需求稳定及非半导体应用稳步增长的支持下,市场预计将在2025年后反弹,最终于2028年达到人民币1,315亿元,自2024年起的複合年增长率为2.0%。
等离子处理设备行业进入壁垒
技术壁垒: 在等离子加工行业,特别是在刻蚀、去胶及PCB清洗方面,技术壁垒具有决定性的作用。该行业技术要求高度複杂,涉及化学过程、物理现象、设备技术及精确工艺控制。刻蚀及去胶工艺须控制在微米甚至纳米尺度。因此,只有拥有先进技术及设备的公司才能提供高效、精准的解决方案。随著工艺的不断发展,新技术不断涌现,但掌握及创新该等技术的能力仍然是重大挑战,这使得拥有深厚技术专业知识的成熟公司具有竞争优势。
人才壁垒: 等离子加工行业需要高度专业化人才,尤其包括刻蚀、去胶及PCB清洗等领域。该等工艺需要多个学科的知识,包括化学、材料科学及工程。所涉及的技术专业性很强,并需遵守严格的安全及质量标准。因此,吸引及培养熟练工程师及研究人员是一项挑战。此外,掌握该等複杂工艺所需的知识及专业技能需要数年积累,造成了巨大的人才壁垒,使新进入者难以与老牌参与者竞争。
经验壁垒: 经验是等离子加工行业的一个关键壁垒。拥有多年运营经验的公司能够持续优化其工艺,提高效率及稳定性,同时最大限度地减少缺陷。经验丰富的团队能够更快速、更准确地处理複杂的技术问题,确保产品质量及一致的性能。倘没有该等经验,新进入者难以优化其工艺并迅速达到行业领导者设定的高标准,使其难以有效竞争。
资金壁垒: 由于技术及设备成本较高,等离子加工行业的资金需求相当可观。具体来说,刻蚀、去胶及PCB清洗工艺需要大量的精密设备投资和持续的研发。此外,生产环境本身需要在工厂基础设施、设备维护及原材料方面进行大量投资。新进入者在达到该等高标准时往往面临重大的资金挑战,使起难以与拥有更雄厚资金支持的老牌公司竞争。
管理壁垒: 有效的管理在等离子加工行业至关重要。公司必须拥有强大的质量控制系统、工艺管理及安全条款,以确保稳定的生产及高质量的产出。强大的管理团队对于优化生产效率、控制成本以及最大限度地减少错误及缺陷至关重要。老牌公司通常拥有成熟的管理系统,使其能够更有效地适应及应对行业挑战。相比之下,新公司可能会遭遇管理效率低下的问题,导致生产质量下降及结果不一致。
先发优势壁垒: 等离子加工行业的先发优势显著,尤其是在产品定制及长期客户关係方面。鉴于等离子处理设备通常需定制化解决方案以解决客户的各类需求,因此领先的公司能在早期与客户建立稳定、长期的关係。随著客户越来越依赖特定的产品及服务,其转换成本也会增加。定制解决方案的需求以及与转向另一家提供商相关的高成本为新进入者创造了厚实的壁垒,乃由于其在打破老牌参与者对市场的控制方面面临著重大挑战。