先进制程扩产叠加国产化替代风口，半导体激光设备大有可为

1.半导体激光设备概述 激光凭借高能量密度、非接触加工以及对材料适应性强等优势，被广泛应用于消费电子、汽车制造、新能源和半导体产业链等领域。随着半导体制造和封装工艺的发展，激光设备在半导体行业中发挥越来越重要的作用。近年来，随着下游行业对轻量化、精密化和智能化需求的不断增加，半导体激光加工设备正加快迭代升级。从传统的二极管泵浦到光纤耦合、超快激光技术，设备在功率稳定性、加工精度和能耗表现上均显著提升。与此同时，国产厂商也在技术突破和成本控制方面不断追赶，逐步缩小与国际领先企业的差距。可以预见，未来半导体激光设备将不仅是单一制造环节的工具，而是成为驱动制造业转型升级的重要引擎。在新兴产业快速发展的背景下，其市场需求有望持续扩大，带动产业链迎来新的增长机遇。 目前根据应用原理和应用工艺环节的不同，可将半导体激光设备分为应用于前道制程的激光退火设备、激光材料改性设备和应用于硅片和后道制程的激光打标设备、激光划片设备、解键合设备和修边（Trimming）设备等。 1.1激光退火设备 半导体激光退火设备是一种半导体制造工艺中的关键设备，主要用于对半导体晶圆进行退火处理，以修复离子注入工艺造成的晶格损伤并激活杂质离子的电活性。 退火设备包括晶圆退火、金属薄膜退火以及针对特定器件的局部退火等几种设备。在晶圆退火方面，激光退火可以有效地改善晶圆表面的晶界和晶格缺陷，提高晶圆的结晶质量和晶体的有序程度。同时，激光退火还可以增加晶圆表面的光吸收率，提高晶圆的光电转换效率，从而提高半导体器件的性能。 在金属薄膜退火方面，激光退火可以使金属薄膜达到更高的晶体质量和结晶度，从而提高金属薄膜的导电性和稳定性。此外，激光退火还可以调控金属薄膜的晶体结构和晶粒尺寸，改善金属薄膜的界面结合力和机械性能，提高金属薄膜的可靠性和耐久性。 针对特定器件的局部退火是激光退火的另一重要应用领域。通过激光退火可以精确控制器件的局部温度分布，实现对器件结构和性能的调控。 1.2激光材料改性设备 激光材料改性设备是利用高能量密度的激光束对材料表面进行处理，以改变材料表面的组织结构、化学成分或性能的设备。激光材料改性设备包括激光诱导结晶设备和激光外延生长设备。 激光诱导结晶设备通过控制激光的辐照方式、强度、时间和位置等参数，可以对晶体的生长进行精确的控制，目前主要应用于128层以上3DNAND芯片制造中的特定区域结晶。3DNAND器件沟道(Channel)的形成过程中，晶粒尺寸的增大和界面缺陷的减少，可以有效的提升存储器的特性。随着沟道尺寸的减小，传统方法将很难达到此目的，在电极处沉积的晶体硅不可避免的存在空洞和缺陷。 激光外延生长设备通过将激光注入到芯片的表面或内部来修复其中的缺陷，主要应用于DRAM芯片中非晶硅的缺陷消除及修复。空洞与缺陷的出现，将会影响接触电阻以及DRAM的整体性能。退火的时候，需要避免杂质扩散到晶体管区域或者是影响到金属电极。 1.3激光划片设备 激光划片机是其在半导体制造过程中，将晶圆上的半导体芯片按预定的划分线进行切割，使之成为独立的芯片，以便进行后续的封装和测试。激光划片机主要应用于切割硅晶圆、蓝宝石、低介电常数材料、MEMS、薄膜太阳电池等半导体及光电材料。划片机作为半导体芯片后道工序的封装环节加工设备之一，用于晶圆的划片、分割或开槽等微细加工，其切割的质量与效率直接影响到芯片的封装质量和生产成本。 1.4激光解键合设备 激光解键合设备是一种在室温下不使用化学物质进行低应力剥离工艺的设备。激光解键合工艺主要是利用激光穿过透明载板，光子能量沉积在光敏响应材料层，进而诱发材料的快速分解、汽化甚至等离子化而失去粘性。激光解键合设备根据应用环节不同分为激光临时解键合设备及激光晶圆解键合设备。激光临时解键合设备目前主要用于封测环节中临时键合及解键合工艺，激光晶圆解键合设备仍然为当前业内厂商研发突破的重点方向，可应用于晶圆制造环节3D堆叠领 域，如HBM、3DNAND等产品方向，用于解晶圆与晶圆键合。 1.5激光打标设备 激光打标是用激光在硅片、晶圆或封装好的芯片表面打上序列号、生产日期，商标、芯片代码等标记，便于追踪和识别。一般在硅片制造的开始到晶圆制程直至封装制程的结束，均需要用到激光打标。根据打标精度不同，激光打标可分为晶圆激光打标设备和IC激光打标设备。 1.6其他激光设备 除上述设备以外，仍有很多激光加工设备在半导体产业环节存在广泛的应用场景。在晶圆切边环节，激光Trimming设备可替代传统砂轮方式对器件边缘区域进行剪切处理，有效避免圆片减薄过程中的碎边；在集成电路、分立器件封装溢料的去除工序过程中，可使用激光去溢胶设备去除引线框架上在塑封步骤由于引线框架变形以及框架带突起导致的溢胶；在封测环节中，激光打孔设备可用于TGV辅助手段，在陶瓷、薄膜等材料上进行精密化激光打孔。此外还有激光开封机、激光辅助邦定等设备也在半导体封测及先进封装领域得以应用。 2.半导体市场情况 2.1AI需求继续发酵，推动全球半导体市场持续走高 2024年，随着AI算力需求和存储芯片价格回升驱动，全球半导体市场重回增长轨道。据世界半导体贸易统计组织（WSTS）数据，2024年全球半导体市场规模为6272亿美元，同比增长19.1%。以GPU、HBM（高带宽内存）为代表的算力芯片成为全球半导体市场的核心增长引擎：根据Statista的数据，全球GPU 市场规模预计在2029年达到2700亿美元，是现有水平的4倍；存储器价格受市场需求刺激从低位逐渐回升，销量开始释放，实现量价齐升，其中多家存储芯片厂商如SK海力士、美光科技等均表示，2024年的HBM产能已全部售罄。 2025年，人工智能大模型的发展将继续发酵，推动高性能芯片的应用需求。同时，包括汽车和工业设备在内的非人工智能芯片市场预计将缓慢复苏，将带动全球半导体产品的整体销售增长。根据世界半导体贸易统计组织（WSTS）的预测，2025年全球半导体市场销售额预计将达到7280亿美元，同比增长11.2%。 2.2制造和封装工艺驱动力持续增强，全球设备需求强劲 半导体设备作为贯穿半导体全产业链的技术先导者，是半导体产业发展的基础和关键支撑。近年来半导体设备行业表现出较高的增长态势。人工智能应用推动芯片创新需求，促使企业扩大产能和投资先进制程，是设备市场增长的核心动力。同时，设备架构复杂性增加及对高带宽存储器（HBM）的需求也推动了后端设备市场发展。2025年全球半导体制造设备销售额预计同比增长7.4%至1255亿美元，创历史新高。2026年有望进一步增长至1381亿美元，主要受先进逻辑、存储器及技术转型需求推动。 在2024年创下1043亿美元销售额纪录后，晶圆厂设备（WFE）领域（包括晶圆加工、晶圆厂设施和掩膜/掩模版设备）预计将在2025年增长6.2%，达到1108亿美元。这一数据较SEMI2024年底预测的1076亿美元有所上调，主要受代工厂和存储器应用设备销售增加的推动。展望2026年，晶圆设备领域预计将进一步增长10.2%，达到1221亿美元，增长动力来自为支持人工智能应用而进行的先进逻辑和存储器产能扩张，以及各主要细分市场的工艺技术迁移。 后端设备领域预计将在2024年开始的强劲复苏基础上继续增长。继2024年同比增长20.3%后，2025年半导体测试设备销售额预计将进一步增长23.2%，达到创纪录的93亿美元。2024年，封装设备销售额增长25.4%，2025年预计将再增长7.7%，达到54亿美元。2026年，后端设备领域扩张势头将继续，测试设备销售额预计增长5.0%，封装设备销售额预计增长15.0%，实现连续三年增长。这一增长主要受设备架构复杂性显著提升，以及人工智能和高带宽存储器（HBM）半导体对高性能的强劲需求推动。 2.3中国半导体市场情况分析 2.3.1国产化替推动国内半导体迅猛发展 当前，国内半导体市场正处于快速发展的中前期成长阶段，展现出与海外市场不同的发展规律。海外市场的半导体行业已经进入一个较为成熟的周期性成长行业，而国内市场则呈现出更为迅猛的发展势头。在这一背景下，国产化替代成为推动我国半导体产业快速发展的核心驱动力。2024年，中国半导体行业在国家政策的大力支持和市场需求的双重推动下，展现出强劲的复苏势头。根据WSTS统计，2024年中国半导体市场销售额达到1865亿美元，占全球市场31.9%。展望未来，在政策的大力支持、行业周期的反转、国产替代的加速推进，以及数据中心、AI及端侧设备等下游市场强劲增长的多重驱动下，特别是端侧AI领域的快速发展——即在手机、PC、摄像头、智能家居设备等终端设备上AI技术的广泛应用和深度参与，中国半导体产业有望在下一阶段迎来更好的表现。预计2025年中国半导体市场将增长11.4%，销售额将达到2078亿美元。 2.3.2先进工艺迭代和特色工艺扩充促进设备市场升级 半导体前道设备投资量平均每年占半导体设备总额的80%左右，我国半导体设备行业在下游快速发展的推动下，保持快速增长。SEMI预测，2025年中国半 导体设备市场需求占全球需求约31%，继续保持全球最大半导体设备市场的地位。我国半导体设备行业市场规模增速明显高于全球,在产能扩张、新晶圆厂项目以及前端和后端对先进技术和解决方案的高需求的推动下，2025年中国半导体设备市场规模将有望达2899.3亿元。 2.3.3晶圆制造设备市场成国产设备厂商必争之地 从现阶段国内半导体设备厂商产品覆盖情况来看，国产设备厂商正积极布局半导体前道设备市场。中国大陆半导体前道设备2025年国内晶圆产线扩产叠加国产替代增加设备储量等因素，拉动我国半导体前道设备市场迅猛增长8.6%达2551.3亿元，预计2026年达2622.5亿元。 2.3.4AI需求带动封装设备市场持续向好 随着AI经济带动大量先进封装订单，中国先进封装设备市场稳步上升，预计2025年中国封装设备市场上升7.4%，市场规模达173.96亿元。随着龙头封测公司26年扩产规划指引将带动中国封装设备整体市场向好，集微咨询预计2025至2026年中国封装设备市场有望迎来高速增长。 资料来源：SEMI,集微咨询（JWInsights） 2.4国产设备下游应用需求较大 相较IC设计、封测环节，晶圆制造是中国大陆当前半导体行业短板，自主可控驱动本土晶圆厂大规模扩产。我们统计发现，仅中芯国际、长江存储、合肥长鑫和华虹半导体四家头部晶圆厂未来合计扩产产能将超过80万片/月，尤其先进制程扩产具备较大空间。 1）逻辑端：中芯国际2024年资本开支达到73.3亿美元，并预计2025年基本持平，维持高位，好于市场预期。此外，上海华力康桥二期产线启动、北电集成扩产启动、中芯京城0001-2地块挂牌出让、中芯国际坪山三期土地整备建设等均释放了逻辑端积极扩产信号。 2）存储端：长存、长鑫陆续增资背景下，2024年重回正常扩产，2025年有望延续大规模扩产势头。 根据集微咨询统计，目前已在建产线单个投资金额均超5亿元，总投资额超180亿元。封测行业风头正盛，国内封测厂商近三年纷纷积极扩产，加速布局未来潜在市场。 3.中国半导体激光设备市场情况分析 随着半导体终端应用的升级和对芯片封装性能的提升，应用于硅片制造、晶圆制造、先进封装和传统封装领域的超精密激光加工设备将迎来蓬勃发展。 3.1中国半导体激光设备前道制造需求充足 根据集微咨询测算，2024-2025年，由于中芯国际、华力六厂和鹏芯微切入先进工艺，晶圆代工厂对国产设备呼声和验证程度和成熟度逐渐加深，随着2024年国内前道产线的产能爬升回复，设备的需求快速上涨，2024年和2025年中国半导体激光设备市场将保持较快增长，同时随着碳化硅产能扩张和国内鹏芯旭、昇维旭等产线产能扩产，预计2026年中国半导体激光设备市场将保持稳定增长。 根据前文分析，目前应用于前道晶圆制造的半导体激光设备主要为激光退火设备和激光改性设备，其中根据应用产品不