合肥集成電路潔凈室工程行業(yè)概況及發(fā)展趨勢分析
來源：www.qiaomiu.cn 作者：空氣好凈化
發(fā)布時間:2020-08-14 14:39:31點擊:次
一、潔凈室工程是集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展較先受益的環(huán)節(jié)
潔凈室工程是集成電路制造環(huán)節(jié)中重要的一環(huán)，直接決定了較終產(chǎn)品的成敗?，F(xiàn)代集成電路制造工藝已經(jīng)達到 14 納米級別，未來幾年內(nèi) 7 納米工藝即將誕生，集成電路的制造過程一般為自動化軟件把算法邏輯生成硬件電路開始，然后將集成電路設計版圖轉(zhuǎn)印到光刻板上，集成電路的基礎制造材料是硅片，硅片經(jīng)過各種表面處理后，與光刻板一起經(jīng)過包括光刻、熱處理、介質(zhì)沉積、化學機械研磨等工藝較終形成集成電路芯片。如果生產(chǎn)過程中潔凈程度達不到要求，產(chǎn)品良品率會受到很大影響，較終產(chǎn)品就會失敗。
隨著技術的進步，集成電路對潔凈度的要求越來越高。一般而言，當微粒尺寸達到集成電路節(jié)點一半大小時就成為了破壞性微粒，對集成電路的制造產(chǎn)生影響。比如，14 納米工藝中 7 納米的微粒就會影響制造過程。隨著集成電路的工藝越來越高，目前 5 納米的工藝已經(jīng)開始研發(fā)，集成電路制造過程需要的潔凈程度越來越高，對于潔凈室工程的技術提出越來越高的要求。
集成電路幾乎所有環(huán)節(jié)都需要潔凈室內(nèi)完成，且集成電路生產(chǎn)對潔凈度 要求很高。和其他產(chǎn)業(yè)不同，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈幾乎所有的主要環(huán)節(jié)都需要在潔凈環(huán)境中進行，從單晶硅片制造，到 IC 制造的幾乎所有環(huán)節(jié)，到 IC 封裝的重要步驟都需要在潔凈室中完成，且對于潔凈度的要求非常高。
二、集成電路產(chǎn)業(yè)投資未來將長期保持高增長
1、根據(jù)產(chǎn)業(yè)投資計劃，未來5年我國集成電路投資將達萬億
在未來 4-5年間我國投入集成電路制造領域的資金將達到1.2萬億元，年均投資額超過去5年平均的2倍以上，未來3年投產(chǎn)12寸晶圓廠數(shù)量占全球比例 40%。根據(jù)整理的數(shù)據(jù)，目前在建和計劃建設的集成電路項目合計總金額達到 1.2 萬億元，絕大部分將在 2021 年前投產(chǎn)。根據(jù)報告，目前全球處于規(guī)劃或建設階段，預計將于 2017 年～2020 年間投產(chǎn)的半導體晶圓廠約為 62 座，其中 26 座設于中國，占全球總數(shù) 42%。這些建于中國的晶圓廠 2017 年預計將有 6 座上線投產(chǎn)，2018 年達到高峰，共 13 座晶圓廠加入營運，其中多數(shù)為晶圓代工廠。
2、根據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)律以及目前發(fā)展階段，IC投資將長期高增長
（1）根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，我國集成電路投資長期將保持高增長
集成電路產(chǎn)業(yè)投資兼具周期性和高速成長性。具體來說，一般每 3-5年左右會有一個投資周期，有高峰有低谷，但下一個周期的年均投資額度將顯著大于前一個周期。周期性的背后是集成電路產(chǎn)品的產(chǎn)量，需求，價格以及技術升級共同決定的。隨著技術升級，集成電路制造投資金額成倍甚至數(shù)十倍增加，目前一條 12 英寸 32/28nm 的生產(chǎn)線投資高達50 億美元，14nm 的生產(chǎn)線投資額高達 100 億美元，技術研發(fā)費用同理，從 20nm 升級到 16nm，引領者研發(fā)費用從 12 億美元上升到 22 億美元，上升 80%。加上技術升級快，需要持續(xù)投入建設生產(chǎn)線以形成規(guī)模優(yōu)勢，僅依賴一條生產(chǎn)線難以形成氣候，故集成電路制造投資非常之高。
三星電子從 1993-2017 年的半導體資本支出大致有 5 個小周期，每個小周期的平均投資金額都高于上個小周期的平均投資金額，這對應著背后技術的升級周期，以 DARM 存儲器為例，1990 年 16M DARM 存儲器投產(chǎn)，后續(xù)基本每 3-4年 DARM 存儲器容量升高 4 倍，到 2001 年左右 4G DARM 開始投產(chǎn)，每次技術升級的投產(chǎn)需要投入更高的資金。
三、與產(chǎn)業(yè)投資增速同步，潔凈室工程市場將迎來爆發(fā)
（1）計算2010 年以來我國集成電路產(chǎn)業(yè)投資額度，主要通過所有已經(jīng)公布的國內(nèi)集成電路已完成、在建設以及未開工的投資項目根據(jù)工期分拆投資金額，然后加總求和。
根據(jù)現(xiàn)有已經(jīng)宣布或建成的項目，2011-2021年集成電路累計投資高達 1.33萬億，2016-2019 年投資金額分別為 942 億，2064億，3399億，2100億。搜集整理了近年來我國所有的已建成、正在建設、計劃建設的集成電路項目，并根據(jù)項目工期估計每個項目每年的投資金額，較后加總得到每年我國集成電路的總投資金額，根據(jù)計算，我國集成電路項目投資在 2016 年開始高速增長，2016-2019 年投資金額分別為 942 億，2064億，3399 億，2100 億，增速分別為 66%，119%，65%，-38%。
若考慮潛在的投資增長率，2020-2021 年的投資金額分別為2764億，3593億。2016-2019 年是集成電路投資密集的一個小周期，目前我國在建和計劃建設的晶圓廠項目大多在 2019 年完成投產(chǎn)，假設下一批宣布建設的項目從 2020 年開始建設，以 2016-2019年平均投資金額 2126 億為基數(shù)，參考韓國三星電子半導體追趕期間資本支出復合增長率，以 30%計算，2020-2021 年的投資金額分別為 2764 億，3593 億。
（2）通過之前的分析，根據(jù)潔凈室工程市場以及各個環(huán)節(jié)與總投資的比例關系，計算出未來幾年各個細分環(huán)節(jié)的市場容量。
潔凈室工程設計占總投資比例 0.4-1.4%，按照保守比例，即集成電路廠房工程設計占集成電路總投資比例 0.4%計算，預計2016-2019 年我國集成電路廠房設計市場規(guī)模為分別為 3.8億，8.3億，13.6億，8.4億，則 若考慮潛在的投資增長率，則2020-2021年為集成電路工程設計規(guī)模分別為 11.1億，14.4億。
集成電路潔凈室施工金額占集成電路總投資比例 10-15%，取保守比例10%計算，預計 2016-2019 我國集成電路潔凈室工程市場規(guī)模分別為94億，206億，340億，210億，若考慮潛在的投資增長率，則 2020-2021年為潔凈室市場規(guī)模為276億，359億。
（3）通過比較 2011 年到2015年國家統(tǒng)計局集成電路固定資產(chǎn)投資額與計算的集成電路 固定資產(chǎn)投資額，來大致檢驗方法的可行性。
2011 年到2015 年國家統(tǒng)計局統(tǒng)計的集成電路固定資產(chǎn)投資額與計算的集成電路固定資產(chǎn)投資額相差在15%之內(nèi)，說明測算方法大致可靠，增加了未來市場測算結(jié)果的可靠性。通過國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，可以得知 2011-2015 年我國集成電路制造固定資產(chǎn)投資完成額為 306 億，344 億，579 億，645 億，671 億，根據(jù)計算的集成電路制造總投資，從而可以計算出每年的固定資產(chǎn)投資額，將國家數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)相比較，比例為 85%，證明我們統(tǒng)計的數(shù)據(jù)偏低，偏差 15%，主要原因是我們統(tǒng)計的總投資額沒有包括6 寸晶圓廠和部分 8 寸晶圓廠的投資，而在 2011-2015 年間投資的晶圓廠項目主要是 6寸和 8 寸項目，所以導致數(shù)據(jù)偏低，但是偏差范圍在可接受范圍之類。
潔凈室工程是集成電路制造環(huán)節(jié)中重要的一環(huán)，直接決定了較終產(chǎn)品的成敗?，F(xiàn)代集成電路制造工藝已經(jīng)達到 14 納米級別，未來幾年內(nèi) 7 納米工藝即將誕生，集成電路的制造過程一般為自動化軟件把算法邏輯生成硬件電路開始，然后將集成電路設計版圖轉(zhuǎn)印到光刻板上，集成電路的基礎制造材料是硅片，硅片經(jīng)過各種表面處理后，與光刻板一起經(jīng)過包括光刻、熱處理、介質(zhì)沉積、化學機械研磨等工藝較終形成集成電路芯片。如果生產(chǎn)過程中潔凈程度達不到要求，產(chǎn)品良品率會受到很大影響，較終產(chǎn)品就會失敗。
隨著技術的進步，集成電路對潔凈度的要求越來越高。一般而言，當微粒尺寸達到集成電路節(jié)點一半大小時就成為了破壞性微粒，對集成電路的制造產(chǎn)生影響。比如，14 納米工藝中 7 納米的微粒就會影響制造過程。隨著集成電路的工藝越來越高，目前 5 納米的工藝已經(jīng)開始研發(fā)，集成電路制造過程需要的潔凈程度越來越高，對于潔凈室工程的技術提出越來越高的要求。
集成電路幾乎所有環(huán)節(jié)都需要潔凈室內(nèi)完成，且集成電路生產(chǎn)對潔凈度 要求很高。和其他產(chǎn)業(yè)不同，集成電路產(chǎn)業(yè)鏈幾乎所有的主要環(huán)節(jié)都需要在潔凈環(huán)境中進行，從單晶硅片制造，到 IC 制造的幾乎所有環(huán)節(jié)，到 IC 封裝的重要步驟都需要在潔凈室中完成，且對于潔凈度的要求非常高。
二、集成電路產(chǎn)業(yè)投資未來將長期保持高增長
1、根據(jù)產(chǎn)業(yè)投資計劃，未來5年我國集成電路投資將達萬億
在未來 4-5年間我國投入集成電路制造領域的資金將達到1.2萬億元，年均投資額超過去5年平均的2倍以上，未來3年投產(chǎn)12寸晶圓廠數(shù)量占全球比例 40%。根據(jù)整理的數(shù)據(jù)，目前在建和計劃建設的集成電路項目合計總金額達到 1.2 萬億元，絕大部分將在 2021 年前投產(chǎn)。根據(jù)報告，目前全球處于規(guī)劃或建設階段，預計將于 2017 年～2020 年間投產(chǎn)的半導體晶圓廠約為 62 座，其中 26 座設于中國，占全球總數(shù) 42%。這些建于中國的晶圓廠 2017 年預計將有 6 座上線投產(chǎn)，2018 年達到高峰，共 13 座晶圓廠加入營運，其中多數(shù)為晶圓代工廠。
2、根據(jù)產(chǎn)業(yè)規(guī)律以及目前發(fā)展階段，IC投資將長期高增長
（1）根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，我國集成電路投資長期將保持高增長
集成電路產(chǎn)業(yè)投資兼具周期性和高速成長性。具體來說，一般每 3-5年左右會有一個投資周期，有高峰有低谷，但下一個周期的年均投資額度將顯著大于前一個周期。周期性的背后是集成電路產(chǎn)品的產(chǎn)量，需求，價格以及技術升級共同決定的。隨著技術升級，集成電路制造投資金額成倍甚至數(shù)十倍增加，目前一條 12 英寸 32/28nm 的生產(chǎn)線投資高達50 億美元，14nm 的生產(chǎn)線投資額高達 100 億美元，技術研發(fā)費用同理，從 20nm 升級到 16nm，引領者研發(fā)費用從 12 億美元上升到 22 億美元，上升 80%。加上技術升級快，需要持續(xù)投入建設生產(chǎn)線以形成規(guī)模優(yōu)勢，僅依賴一條生產(chǎn)線難以形成氣候，故集成電路制造投資非常之高。
三星電子從 1993-2017 年的半導體資本支出大致有 5 個小周期，每個小周期的平均投資金額都高于上個小周期的平均投資金額，這對應著背后技術的升級周期，以 DARM 存儲器為例，1990 年 16M DARM 存儲器投產(chǎn)，后續(xù)基本每 3-4年 DARM 存儲器容量升高 4 倍，到 2001 年左右 4G DARM 開始投產(chǎn)，每次技術升級的投產(chǎn)需要投入更高的資金。
三、與產(chǎn)業(yè)投資增速同步，潔凈室工程市場將迎來爆發(fā)
（1）計算2010 年以來我國集成電路產(chǎn)業(yè)投資額度，主要通過所有已經(jīng)公布的國內(nèi)集成電路已完成、在建設以及未開工的投資項目根據(jù)工期分拆投資金額，然后加總求和。
根據(jù)現(xiàn)有已經(jīng)宣布或建成的項目，2011-2021年集成電路累計投資高達 1.33萬億，2016-2019 年投資金額分別為 942 億，2064億，3399億，2100億。搜集整理了近年來我國所有的已建成、正在建設、計劃建設的集成電路項目，并根據(jù)項目工期估計每個項目每年的投資金額，較后加總得到每年我國集成電路的總投資金額，根據(jù)計算，我國集成電路項目投資在 2016 年開始高速增長，2016-2019 年投資金額分別為 942 億，2064億，3399 億，2100 億，增速分別為 66%，119%，65%，-38%。
若考慮潛在的投資增長率，2020-2021 年的投資金額分別為2764億，3593億。2016-2019 年是集成電路投資密集的一個小周期，目前我國在建和計劃建設的晶圓廠項目大多在 2019 年完成投產(chǎn)，假設下一批宣布建設的項目從 2020 年開始建設，以 2016-2019年平均投資金額 2126 億為基數(shù)，參考韓國三星電子半導體追趕期間資本支出復合增長率，以 30%計算，2020-2021 年的投資金額分別為 2764 億，3593 億。
（2）通過之前的分析，根據(jù)潔凈室工程市場以及各個環(huán)節(jié)與總投資的比例關系，計算出未來幾年各個細分環(huán)節(jié)的市場容量。
潔凈室工程設計占總投資比例 0.4-1.4%，按照保守比例，即集成電路廠房工程設計占集成電路總投資比例 0.4%計算，預計2016-2019 年我國集成電路廠房設計市場規(guī)模為分別為 3.8億，8.3億，13.6億，8.4億，則 若考慮潛在的投資增長率，則2020-2021年為集成電路工程設計規(guī)模分別為 11.1億，14.4億。
集成電路潔凈室施工金額占集成電路總投資比例 10-15%，取保守比例10%計算，預計 2016-2019 我國集成電路潔凈室工程市場規(guī)模分別為94億，206億，340億，210億，若考慮潛在的投資增長率，則 2020-2021年為潔凈室市場規(guī)模為276億，359億。
（3）通過比較 2011 年到2015年國家統(tǒng)計局集成電路固定資產(chǎn)投資額與計算的集成電路 固定資產(chǎn)投資額，來大致檢驗方法的可行性。
2011 年到2015 年國家統(tǒng)計局統(tǒng)計的集成電路固定資產(chǎn)投資額與計算的集成電路固定資產(chǎn)投資額相差在15%之內(nèi)，說明測算方法大致可靠，增加了未來市場測算結(jié)果的可靠性。通過國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，可以得知 2011-2015 年我國集成電路制造固定資產(chǎn)投資完成額為 306 億，344 億，579 億，645 億，671 億，根據(jù)計算的集成電路制造總投資，從而可以計算出每年的固定資產(chǎn)投資額，將國家數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)相比較，比例為 85%，證明我們統(tǒng)計的數(shù)據(jù)偏低，偏差 15%，主要原因是我們統(tǒng)計的總投資額沒有包括6 寸晶圓廠和部分 8 寸晶圓廠的投資，而在 2011-2015 年間投資的晶圓廠項目主要是 6寸和 8 寸項目，所以導致數(shù)據(jù)偏低，但是偏差范圍在可接受范圍之類。