半導(dǎo)體SEM設(shè)備（semi半導(dǎo)體）

大家好！今天讓創(chuàng)意嶺的小編來大家介紹下關(guān)于半導(dǎo)體SEM設(shè)備的問題，以下是小編對(duì)此問題的歸納整理，讓我們一起來看看吧。

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本文目錄:

• 1、SEM與TEM帶的EDAX的分辨率是多少

• 2、樣品制備-使用離子濺射儀改善SEM成像

• 3、拓?fù)涔庾訉W(xué)—半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的高速公路

• 4、從幾個(gè)方面判定元器件國(guó)產(chǎn)化率

一、SEM與TEM帶的EDAX的分辨率是多少

1.做TEM測(cè)試時(shí)樣品的厚度最厚是多少 ?

TEM的樣品厚度最好小于100nm，太厚了電子束不易透過，分析效果不好。

2.請(qǐng)問樣品的的穿晶斷裂和沿晶斷裂在SEM圖片上有各有什么明顯的特征？

在SEM圖片中，沿晶斷裂可以清楚地看到裂紋是沿著晶界展開，且晶粒晶界明顯；穿晶斷裂則是裂紋在晶粒中展開，晶粒晶界都較模糊。

3.做TEM測(cè)試時(shí)樣品有什么要求？

很簡(jiǎn)單，只要不含水分就行。如果樣品為溶液，則樣品需要滴在一定的基板上（如玻璃），然后干燥，再噴碳就可以了。如果樣品本身導(dǎo)電就無需噴碳。

4.水溶液中的納米粒子如何做TEM？

透射電鏡樣品必須在高真空中下檢測(cè)，水溶液中的納米粒子不能直接測(cè)。一般用一個(gè)微柵或銅網(wǎng)，把樣品撈起來，然后放在樣品預(yù)抽器中，烘干即可放入電鏡里面測(cè)試。如果樣品的尺寸很小，只有幾個(gè)納米，選用無孔的碳膜來?yè)茦悠芳纯伞?/p>

5.粉末狀樣品怎么做TEM？

掃描電鏡測(cè)試中粉末樣品的制備多采用雙面膠干法制樣，和選用合適的溶液超聲波濕法制樣。分散劑在掃描電鏡的樣品制備中效果并不明顯，有時(shí)會(huì)帶來相反的作用，如干燥時(shí)析晶等。

6.EDS與XPS測(cè)試時(shí)采樣深度的差別？

XPS采樣深度為2-5nm，我想知道EDS采樣深度大約1um.

7.能譜，有的叫EDS，也有的叫EDX，到底哪個(gè)更合適一些？

能譜的全稱是：Energy-dispersiveX-ray spectroscopy

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化術(shù)語(yǔ):

EDS-能譜儀

EDX-能譜學(xué)

8.TEM用銅網(wǎng)的孔洞尺寸多大？

撈粉體常用的有碳支持膜和小孔微柵，小孔微柵上其實(shí)也有一層超薄的碳膜。拍高分辨的，試樣的厚度最好要控制在 20 nm以下，所以一般直徑小于20nm的粉體才直接撈，顆粒再大的話最好是包埋后離子減薄。

9.在透射電鏡上觀察到納米晶,在納米晶的周圍有非晶態(tài)的區(qū)域,我想對(duì)非晶態(tài)的區(qū)域升溫或者給予一定的電壓(電流),使其發(fā)生變化, 原位觀察起變化情況？

用原子力顯微鏡應(yīng)該可以解決這個(gè)問題。

10.Mg-Al合金怎么做SEM，二次電子的？

這種樣品的正確測(cè)法應(yīng)該是先拋光，再腐蝕。若有蒸發(fā)現(xiàn)象，可以在樣品表面渡上一層金。

11.陶瓷的TEM試樣要怎么制作？

切片、打磨、離子減薄、FIB(強(qiáng)烈推薦）

12.透射電子顯微鏡在高分子材料研究中的應(yīng)用方面的資料？

殷敬華 莫志深 主編 《現(xiàn)代高分子物理學(xué)》（下冊(cè)） 北京：科學(xué)出版社，2001[第十八章 電子顯微鏡在聚合物結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用]

13.透射電鏡中的微衍射和選區(qū)衍射有何區(qū)別？

區(qū)別就是電子束斑的大小。選區(qū)衍射束斑大約有50微米以上，束斑是微米級(jí)就是微衍射。微衍射主要用于鑒定一些小的相

14.SEM如何看氧化層的厚度？通過掃描電鏡看試樣氧化層的厚度，直接掰開看斷面，這樣準(zhǔn)確嗎？

通過掃描電鏡看試樣氧化層的厚度，如果是玻璃或陶瓷這樣直接掰開看斷面是可以的；如果是金屬材料可能在切割時(shí)，樣品結(jié)構(gòu)發(fā)生變化就不行了，所以要看是什么材料的氧化層。

15.TEM對(duì)微晶玻璃的制樣要求

先磨薄片厚度小于500um,再到中心透射電鏡制樣室進(jìn)行釘薄，然后離子減薄。

16.電子能量損失譜由哪幾部分組成？

EELS和HREELS是不同的系統(tǒng)。前者一般配合高分辨透射電鏡使用，而且最好是場(chǎng)發(fā)射槍和能量過濾器。一般分辨率能達(dá)到0.1eV－1eV，主要用于得到元素的含量，尤其是輕元素的含量。而且能夠輕易得到相應(yīng)樣品區(qū)域的厚度。而HREELS是一種高真空的單獨(dú)設(shè)備，可以研究氣體分子在固體表面的吸附和解離狀態(tài)。

17.研究表面活性劑形成的囊泡，很多文獻(xiàn)都用cryoTEM做，形態(tài)的確很清晰，但所里只能作負(fù)染，能很好的看出囊泡的壁嗎？

高分子樣品在電子束下結(jié)構(gòu)容易破壞，用冷凍臺(tái)是最好的方式。做負(fù)染是可以看到壁的輪廓，但是如果要細(xì)致觀察，沒有冷凍臺(tái)大概不行吧？我看過的高分子樣品都是看看輪廓就已經(jīng)很滿意了，從來沒有提到過更高要求的。

18.hkl、hkl指的是什么？

（hkl）表示晶面指數(shù) {hkl} 表示晶面族指數(shù)

[hkl] 表示晶向指數(shù) 表示晶向族指數(shù)

(h,k,-h-k,l)六方晶系的坐標(biāo)表示法林海無邊

19.電鏡測(cè)試中調(diào)高放大倍數(shù)后，光斑亮度及大小會(huì)怎樣變化？

變暗，因?yàn)槲镧R強(qiáng)了，焦距小了，所以一部分電流被遮擋住了，而亮度是和電流成正比的。由于總光束的強(qiáng)度是一定的，取放大倍率偏大則通過透鏡的電子束少，反則電子束大。調(diào)節(jié)brightness就是把有限的光聚在一起，

20.氧化鋁TEM選取什么模式？

氧化鋁最好用lowdose模式，這樣才會(huì)盡量不破壞晶體結(jié)構(gòu)，

21.ZSM-5的TEM如何制樣？

在瑪瑙研缽中加上酒精研磨，在超聲波中分散，滴到微柵上就可以了。輻照的敏感程度與SiAl比有關(guān)，SiAl比越大越穩(wěn)定。

22.對(duì)于衍射強(qiáng)度比較弱,壽命比較短的高分子樣品，曝光時(shí)間是長(zhǎng)一些還是短一些?

因?yàn)檠苌浔容^弱，雖然長(zhǎng)時(shí)間曝光是增加襯度的一種方法，但是透射斑的加強(qiáng)幅度更大，反而容易遮掩了本來就弱的多得點(diǎn)，而且樣品容易損壞，還是短時(shí)間比較合適。我曾經(jīng)拍介孔分子篩的衍射，比較弱，放6-8s，效果比長(zhǎng)時(shí)間的好。

23.請(qǐng)教EDXS的縱坐標(biāo)怎么書寫？

做了EDXS譜，發(fā)現(xiàn)各種刊物上的圖譜中，縱坐標(biāo)不一致?？赡苁且?yàn)榻^對(duì)強(qiáng)度值并不太重要，所以x射線能譜圖縱坐標(biāo)的標(biāo)注并沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。除了有I/CPS、CPS、Counts等書寫方法外，還有不標(biāo)的，還有標(biāo)成Intensity或Relative Intensity的，等等。具體標(biāo)成什么形式，要看你所投雜志的要求。一般標(biāo)成CPS的比較多，它表示counts per second，即能譜儀計(jì)數(shù)器的每秒計(jì)數(shù)。

24.EDAX和ED 相同嗎？

EDAX有兩個(gè)意思，一指X射線能量色散分析法，也稱EDS法或EDX法，少用ED表示；二是指最早生產(chǎn)波譜儀的公司---美國(guó)EDAX公司。當(dāng)然生產(chǎn)能譜儀的不只EDAX公司，還有英國(guó)的Oxford等。

EDAX指的是掃描電子顯微鏡(SEM)或透射電子顯微鏡（TEM）上用的一種附屬分析設(shè)備---能譜儀，或指的是最早生產(chǎn)能譜儀的公司---美國(guó)伊達(dá)克斯有限公司，或這種分析技術(shù)。當(dāng)我們?cè)陔婄R上觀察電子顯微圖像的同時(shí)，可以用這種附屬設(shè)備分析顯微圖像上的一個(gè)點(diǎn)，或一個(gè)線或一個(gè)面上各個(gè)點(diǎn)所發(fā)射的X射線的能量和強(qiáng)度，以確定顯微圖像上我們感興趣的哪些點(diǎn)的元素信息（種類和含量）。

25.二次衍射

由于電子在物質(zhì)內(nèi)發(fā)生多次散射，在一次散射不應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)的的地方常常出現(xiàn)發(fā)射，這種現(xiàn)象稱為二次衍射。在確定晶體對(duì)稱性引起的小光反射指數(shù)的規(guī)律性時(shí)，必須注意這種二次衍射現(xiàn)象。二次衍射點(diǎn)是一次衍射的衍射波再次發(fā)生衍射的結(jié)果。二次衍射點(diǎn)可以出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)學(xué)近似的兩個(gè)衍射點(diǎn)的倒易矢量之和所在的位置。特別是，在通過原點(diǎn)的軸上二次衍射點(diǎn)出現(xiàn)的可能性很大。另外也要充分注意 其強(qiáng)度也變強(qiáng)。

26.什么是超晶格？

1970年美國(guó)IBM實(shí)驗(yàn)室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他們?cè)O(shè)想如果用兩種晶格匹配很好的半導(dǎo)體材料交替地生長(zhǎng)周期性結(jié)構(gòu)，每層材料的厚度在100nm以下，如圖所示，則電子沿生長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)將會(huì)產(chǎn)生振蕩，可用于制造微波器件．他們的這個(gè)設(shè)想兩年以后在一種分子束外延設(shè)備上得以實(shí)現(xiàn)．可見，超晶格材料是兩種不同組元以幾個(gè)納米到幾十個(gè)納米的薄層交替生長(zhǎng)并保持嚴(yán)格周期性的多層膜，事實(shí)上就是特定形式的層狀精細(xì)復(fù)合材料。

27.明場(chǎng)像的晶格中白點(diǎn)是金屬原子嗎？

由于受電子束相干性、透鏡的各種像差、離焦量以及樣品厚度等因素的影響得到的高分辨像一般不能直接解釋，必須進(jìn)行圖像模擬，所以圖中白點(diǎn)是不是金屬原子不好說，要算一下才知道。

28.碳管如何分散做TEM?

看碳管最好用微柵，由于碳膜與碳管反差太弱，用碳膜觀察會(huì)很吃力。尤其是單壁管。另外注意不要將碳膜伸進(jìn)去撈，（這樣會(huì)兩面沾上樣品，聚不好焦）樣品可以滴、涂、抹、沾在有碳膜的面上，表面張力過大容易使碳膜撐破。

29.不同極靴的分辨率

極靴分為：超高分辨極靴、高分辨極靴、高傾斜極靴。超高分辨極靴點(diǎn)分辨率在0.19nm，高分辨極靴點(diǎn)分辨在0.24nm，但是實(shí)際情況是達(dá)不到的。場(chǎng)發(fā)射與LaB6的分辨率是一樣的，就是速流更加穩(wěn)定，亮度高是LaB6亮度的100倍。

30.如果機(jī)器放電了——電子槍內(nèi)充足氟里昂到規(guī)定指標(biāo)。

在電壓正常，燈絲電流也正常的情況下，把所有的光闌都撤出，但是還是看不到光線——電子槍閥未打開。

撤出所有光闌，有光束，但是有一半被遮擋住，不知是什么原因——shut 閥擋著部分光線。

31.標(biāo)尺大小怎么寫？

標(biāo)尺只能用1、2、5這幾個(gè)數(shù)比如1、2、5、10、20、50、100、200、500，沒有用其他的。

32.TEM和STEM圖像的差別？

TEM成像：照明平行束、成像相干性、結(jié)果同時(shí)性、襯度隨樣品厚度和欠焦量發(fā)生反轉(zhuǎn)。由于所收集到散射界面上更多的透過電子，像的襯度更好！

STEM成像：照明會(huì)聚束、成像非相干、結(jié)果累加性，在完全非相干接收情況下像的襯度不隨樣品厚度和欠焦量反轉(zhuǎn)，可對(duì)更厚一點(diǎn)的樣品成像。

33.納米環(huán)樣品品（nanorings）怎么制樣？

土辦法，把銅網(wǎng)放到你的樣品里，手動(dòng)搖一會(huì)即可。這樣做樣品可以不用乙醇分散的，觀察前用洗耳球吹掉大顆粒即可，一般的納米級(jí)樣品這樣都能掛樣。只是刮樣的均勻度比較差些。

還有取一點(diǎn)樣品放到研缽里，用銅網(wǎng)像工地篩沙一樣多抄幾次也是可以的。

34.關(guān)于醋酸雙氧鈾的放射性

醋酸雙氧鈾中鈾236的半衰期長(zhǎng)達(dá)2400萬年，沒多大問題，可以放心用！

35.內(nèi)標(biāo)法

采用已知晶格樣品（金顆粒），在相同電鏡狀態(tài)下（高壓），對(duì)應(yīng)一些列相機(jī)長(zhǎng)度，相機(jī)長(zhǎng)度L就是你說的0.4、0.8和1米，通過電鏡基本公式H=Rd=Ls，（H相機(jī)常數(shù)s為波長(zhǎng)），可以得到一組相機(jī)常數(shù)，保留好。以后就可以很方便的用了

36.什么軟件可以模擬菊池圖？

JEMS可以，畫電子衍射花樣的時(shí)候選上菊池線就行了。

37.透射電鏡的金屬樣品怎么做？

包括金屬切片、砂紙打磨、沖圓片、凹坑研磨、雙噴電解和離子減薄、FIB制樣（塊體樣品的制樣神器）。

38.透射電鏡薄膜樣品制備的幾種方法（真空蒸發(fā)法，溶液凝固法，離子轟擊減薄法，超薄切片法，金屬薄膜樣品的植被）的介紹

可以參考《電子顯微分析》章曉中老師、《材料評(píng)價(jià)的分析電子顯微學(xué)方法》劉安生老師

39.四氧化鋨的問題

樣品用四氧化鋨溶液浸泡,一方面可以對(duì)彈性體進(jìn)行染色,一方面可以使塑料硬化。四氧化鋨揮發(fā)性果真強(qiáng),把安醅瓶刻痕,放進(jìn)厚玻璃瓶,用橡皮塞塞緊,晃破安醅瓶,用針筒注蒸餾水,使其溶解,當(dāng)把橡皮塞拿開換成玻璃塞時(shí),發(fā)現(xiàn)橡皮塞口部已經(jīng)完全被熏黑!使用時(shí)一定要加防護(hù),戴防護(hù)面具,手套,在毒氣柜中操作,毒氣柜上排氣一定要好.這樣對(duì)自己和他人都好!

40.制作高分子薄膜（polymer film）電鏡樣品

一般都是在玻璃或者ITO襯底上甩膜后，泡在水中，然后將膜揭下來。不過對(duì)于厚度小于100nm的薄膜，是很難用這種方法揭下來的。高分子溶液甩膜在光滑的玻璃上面（玻璃要用plazmaor uv ozon處理過）， 成膜后立即放在水里面，（不要加熱和烘干，否則取不下來）利用水的張力，然后用塑料鑷子從邊緣將薄膜與玻璃分開，可以處理大約70nm的膜。然后將膜放在grid上面就可以了！

41.如何將三個(gè)晶面指數(shù)轉(zhuǎn)化成四個(gè)的晶面指數(shù)

三軸晶面指數(shù)（hkl）轉(zhuǎn)換為四軸面指數(shù)為（hkil），其中i=-(h+k)

六方晶系需要用四軸指數(shù)來標(biāo)定，一般的晶系如立方、正交等用三軸指數(shù)就可以了。

42.能譜的最低探測(cè)極限

在最佳的實(shí)驗(yàn)條件下，能譜的最低探測(cè)極限在0.01-0.1%上下，離ppm還有些距離。如果可以制成TEM樣品，也許可以試試電子全息。半導(dǎo)體里幾個(gè)ppm的參雜可以用這個(gè)方法觀察到。

43.CCD比film的優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前的TEM CCD已經(jīng)可以完全替代底片，在像素點(diǎn)尺寸（小于20um）、靈敏度、線性度、動(dòng)態(tài)范圍、探測(cè)效率和灰度等級(jí)均優(yōu)于film。由于CCD極高的動(dòng)態(tài)范圍，特別適合同時(shí)記錄圖像和電子衍射譜中強(qiáng)度較大的特征和強(qiáng)度較弱的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

44.小角度雙噴,請(qǐng)教雙噴液如何選擇？

吳杏芳老師的書上有一個(gè)配方：

Cu化學(xué)拋光：50%硝酸＋25％醋酸＋25％磷酸 20攝氏度

CuNi合金：電解拋光 30mL硝酸＋50mL醋酸＋10mL磷酸

－－電子顯微分析實(shí)用方法，吳杏芳 柳得櫓編

45.非金屬材料在噴金時(shí)，材料垂直于噴金機(jī)的那個(gè)垂直側(cè)面是否會(huì)有金顆粒噴上去？

噴金時(shí)正對(duì)噴頭的平面金顆粒最多，也是電鏡觀察的區(qū)域，側(cè)面應(yīng)該少甚至沒有，所以噴金時(shí)一般周圍側(cè)面用鋁箔來包裹起來增加導(dǎo)電性。

46.Z襯度像是利用STEM的高角度暗場(chǎng)探測(cè)器成像，即HAADF。能否利用普通ADF得到Z襯度像？

原子分辨率STEM并不是HAADF的專利，ADF或明場(chǎng)探頭也可以做到，只是可直接解釋性太差，失去了Z襯度的優(yōu)勢(shì)。HAADF的特點(diǎn)除了收集角高以外，其采集靈敏度也大大高于普通的ADF探頭。高散射角的電子數(shù)不多，更需要靈敏度。ADF的位置通常很低，采集角不高（即使是很短的相機(jī)長(zhǎng)度），此外它的低靈敏度也不適合弱訊號(hào)的收集。

47.透射電鏡簡(jiǎn)單分類？

透射電鏡根據(jù)產(chǎn)生電子的方式不同可以分為熱電子發(fā)射型和場(chǎng)發(fā)射型。熱電子發(fā)射型用的燈絲主要有鎢燈絲和六硼化鑭燈絲；場(chǎng)發(fā)射型有熱場(chǎng)發(fā)射和冷場(chǎng)發(fā)射之分。

根據(jù)物鏡極靴的不同可以分為高傾轉(zhuǎn)、高襯度、高分辨和超高分辨型。

48.TEM要液氮才能正常操作嗎？

不同于能譜探頭，TEM液氮冷卻并不是必須的，但它有助于樣品周圍的真空度，也有助于樣品更換后較快地恢復(fù)操作狀態(tài)。

49.磁性粒子做電鏡注意事項(xiàng)？

1.磁性粒子做電鏡需要很謹(jǐn)慎，建議看看相關(guān)的帖子

2.分散劑可以用表面活性劑，但是觀察的時(shí)候會(huì)有局部表面活性劑在電子束輻照下分解形成污染環(huán)，妨礙觀察。

50.電壓中心和電流中心的調(diào)整？

HT wobbler調(diào)整的是電壓中心，OBJ wobbler調(diào)整的是電流中心，也有幫助聚焦的wobbler－image x和imagey。

51.水熱法制備的材料如何做電鏡？

水熱法制備的材料容易含結(jié)晶水，在電子束的輻照下結(jié)構(gòu)容易被破壞，試樣在電鏡的高真空中過夜，有利于去掉部分結(jié)晶水。估計(jì)你跟操作的老師說了，他就不讓你提前放樣品了。

52.TEM磁偏轉(zhuǎn)角是怎么一會(huì)事，而又怎樣去校正磁偏轉(zhuǎn)角？

一般老電鏡需要校正磁偏轉(zhuǎn)角，新電鏡就不用做了。現(xiàn)在的電鏡介紹中都為自動(dòng)校正磁偏轉(zhuǎn)角。

53.分子篩為什么到導(dǎo)電？

分子篩的情況應(yīng)該跟硅差不多吧。純硅基本不導(dǎo)電，單硅原子中的電子不像絕緣體中的電子束縛的那么緊，極少量的電子也會(huì)因電子束的作用而脫離硅原子，形成少量的自由電子。留下電子的空穴，空穴帶有正電，起著導(dǎo)電作用。

54.電子衍射圖譜中都會(huì)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)黑色的影子，是指示桿的影子，影子的一端指向衍射中心。為什么要標(biāo)記出這個(gè)影子在衍射圖譜中呢？

beam stopper主要為了擋住過于明亮的中心透射斑，讓周圍比較弱的衍射斑也能清晰的顯現(xiàn)。

55.HAADF-STEM掃描透射電子顯微鏡高角環(huán)形暗場(chǎng)像

高分辨或原子分辨原子序數(shù)（Z）襯度像（high resolution or atomic resolution Z-contrast imaging）也可以叫做掃描透射電子顯微鏡高角環(huán)形暗場(chǎng)像（HAADF-STEM）這種成像技術(shù)產(chǎn)生的非相干高分辨像不同于相干相位襯度高分辨像，相位襯度不會(huì)隨樣品的厚度及電鏡的焦距有很大的變化。像中的亮點(diǎn)總是反映真實(shí)的原子。并且點(diǎn)的強(qiáng)度與原子序數(shù)平方成正比，由此我們能夠得到原子分辨率的化學(xué)成分信息。

56.TEM里的潘寧規(guī)

測(cè)量真空度的潘寧規(guī)不測(cè)量了，工程師讓拆下清洗，因?yàn)闆]有＂內(nèi)卡鉗＂，無法完全拆卸，只好用N2吹了一會(huì)兒，重新裝上后也恢復(fù)正常了，但是工程說這樣治標(biāo)不治本，最好是拆卸后用砂紙打磨，酒精清洗．

57.電子衍射時(shí)可否用自動(dòng)曝光時(shí)間,若手動(dòng)曝光.多少時(shí)間為宜？

電子衍射不能用自動(dòng)曝光，要憑經(jīng)驗(yàn)。一般11或16秒，如果斑點(diǎn)比較弱，要延長(zhǎng)曝光時(shí)間。

58.CCD相機(jī)中的CCD是什么意思？

電荷耦合器件：charge-coupled device

具體可以參見《材料評(píng)價(jià)的分析電子顯微方法》中Page35－42頁(yè)。

59.有公度調(diào)制和無公度調(diào)制

有許多材料在一定條件下，其長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)作用使得晶體內(nèi)局域原子的結(jié)構(gòu)受到周期性調(diào)制波的調(diào)制。若調(diào)制周期是基本結(jié)構(gòu)的晶格平移矢量的整數(shù)倍，則稱為有公度調(diào)制；若調(diào)制周期與基本結(jié)構(gòu)的晶格平移矢量之比是個(gè)無理數(shù)，稱為無公度調(diào)制。涉及的調(diào)制結(jié)構(gòu)可以是結(jié)構(gòu)上的調(diào)制，成分上的調(diào)制，以及磁結(jié)構(gòu)上的調(diào)制。調(diào)制可以是一維的、二維的，和三維的。

60.高分辨的粉末樣品需要多細(xì)？

做高分辨的粉末樣品，就是研磨得很細(xì)、肉眼分辨不了的顆粒。幾十個(gè)納米已經(jīng)不算小了。顆粒越小，越有可能找到邊緣薄區(qū)做高分辨，越有利于能損譜分析；顆粒越大，晶體越容易傾轉(zhuǎn)到晶帶軸（比如做衍射分析），X-光的計(jì)數(shù)也越高。

61.電鏡燈絲的工作模式？

鎢或LaB6燈絲在加熱電流為零時(shí)，其發(fā)射電流亦為零。增加加熱電流才會(huì)有發(fā)射電流產(chǎn)生，并在飽和點(diǎn)后再增加加熱電流不會(huì)過多地增加發(fā)射電流。沒有加熱電流而有發(fā)射電流，實(shí)際上就是冷場(chǎng)場(chǎng)發(fā)射的工作模式。但這也需要很強(qiáng)的引出電壓（extraction voltage）作用在燈絲的尖端。

62.晶體生長(zhǎng)方向？

晶體生長(zhǎng)方向就是和電子衍射同方向上最低晶面指數(shù)的一個(gè)面，然后簡(jiǎn)化為互質(zhì)的指數(shù)即可。比如如果是沿著晶體的生長(zhǎng)方向上是(222)，那么應(yīng)該(111)就是生長(zhǎng)方向。

63.N－A機(jī)制

小單晶慢慢張大，最后重結(jié)晶成單晶，叫做N－A機(jī)制，nucleation-aggregation mechanism.

64.透射電鏡能否獲得三維圖象?

可以做三維重構(gòu)，但需要特殊的樣品桿和軟件。

65.納米纖維TEM

做PAN基碳纖維，感覺漂移現(xiàn)象可能是兩個(gè)原因造成的：一是樣品沒有固定好，二是導(dǎo)電性太差。我們?cè)趯?duì)纖維樣品做電鏡分析時(shí)一般采用把纖維包埋然后做超薄切片的方法，如果切的很薄（30～50nm），可以不噴金，直接撈到銅網(wǎng)中觀察即可。

66.離子減薄過程

在離子減薄之前，應(yīng)該用砂紙和釘薄機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行機(jī)械預(yù)減薄，機(jī)械預(yù)減薄后樣品的厚度為大約10微米，再進(jìn)行離子減薄。

離子減薄時(shí)，先用大角度15-20度快速減薄，然后再用小角度8-10度減至穿孔。

67.四級(jí)-八級(jí)球差矯正器的工作原理？

如果想要了解一下原理，看看相關(guān)的文章就可以了。

比如

Max Haider et al,Ultramicroscopy 75 (1998) 53-60

Max Haider et al,Ultramicroscopy 81 (2000) 163-175

68.明場(chǎng)象和暗場(chǎng)象

明場(chǎng)象由投射和衍射電子束成像，

暗場(chǎng)象由某一衍射電子束（110）成像，看的是干涉條紋。

69.在拍照片時(shí)需要在不同的放大倍數(shù)之間切換，原先調(diào)好的聚光鏡光闌往往會(huì)在放大倍數(shù)改變后也改變位置，也就是光斑不再嚴(yán)格同心擴(kuò)散，為什么？

這很正常，一般做聚光鏡光闌對(duì)中都是在低倍（40K）做，到了高倍（500K）肯定會(huì)偏，因?yàn)榈捅断聦?duì)中不會(huì)對(duì)的很準(zhǔn)。

一般來說，聚光鏡光闌我都是最先校正的，動(dòng)了它后面那幾項(xiàng)都要重新調(diào)的。準(zhǔn)備做高分辨的時(shí)候，一般直接開始就都在準(zhǔn)備拍高分辨的倍數(shù)下都合好了，這樣比較方便。

70.能量過濾的工作原理是什么？

能量過濾像的工作原理簡(jiǎn)單的可以用棱鏡的分光現(xiàn)象來理解，然后選擇不能能量的光來成像。

能量過濾原理是不同能量(速度)電子在磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)半徑不一樣（中學(xué)時(shí)經(jīng)常做的那種計(jì)算在羅倫茨力作用電子偏轉(zhuǎn)半徑的題),那么在不同位置上加上一個(gè)slit,就這樣就過濾出能量了。

71.真空破壞的后果

影響電鏡壽命倒不會(huì)，影響燈絲壽命是肯定的。

72.EDX成分分析結(jié)果每次都變化

EDX成分分析結(jié)果每次都變化的情況其實(shí)很簡(jiǎn)單，在能譜結(jié)果分析軟件中，View菜單下有個(gè)Periodic table， 在其ROI情況下選擇你要作定量的元素，鼠標(biāo)右鍵選出每個(gè)元素所要定量的峰，重新作定量就不會(huì)出現(xiàn)你所說的問題。

73.使用2010透射電子顯微鏡時(shí)，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)brightness聚到一起時(shí)，按下imag x 呈現(xiàn)出兩個(gè)非同心的圓，調(diào)整foucs就會(huì)使DV 只不等于零。請(qǐng)問各位，如果想保持dv=0，需要進(jìn)行怎樣的調(diào)整？

把dv調(diào)節(jié)到＋0，然后用z軸調(diào)節(jié)樣品高度，使imagex的呈最小抖動(dòng)即可。

74.圖象襯度問題

樂凱的膠片襯度比柯達(dá)的要差一些，但性價(jià)比總是不錯(cuò)的。建議使用高反差顯影液來試試。

可以用暗場(chǎng)提高襯度，我一直在用暗場(chǎng)拍有機(jī)物形貌！wangmonk(2009-6-06 07:33:02)

75.高分子染色的問題

磷鎢酸是做負(fù)染樣品用的染液,我們通常用1%或2%的濃度,濃度大了會(huì)出現(xiàn)很多黑點(diǎn)或結(jié)晶狀團(tuán)塊.另外樣品本身濃度很關(guān)鍵,可多試幾個(gè)濃度.樣品中如果有成分易與染液結(jié)合的也會(huì)出現(xiàn)黑點(diǎn)或黑聚集團(tuán).磷鎢酸用來染色如尼龍即聚酰胺可使其顯黑色，以增加高分子材料的襯度。而鋨酸可以使帶雙鍵的高分子材料顯黑色。

根據(jù)自己的要求選擇合適的染色劑是觀察的關(guān)鍵！

76.什么是亞晶？

亞晶簡(jiǎn)單的說就是在晶粒內(nèi)部由小角晶界分隔開的，小角晶界主要由位錯(cuò)構(gòu)成，相鄰的亞晶的晶體取向差很小。

77.FFT圖與衍射圖有什么對(duì)應(yīng)的關(guān)系呢？

它們都是頻率空間的二維矢量投影， 都是和結(jié)構(gòu)因子有關(guān)的量，都可以用于物相標(biāo)定，但在衍射物理中含義不同，運(yùn)算公式不同，不可混為一談。

FFT是針對(duì)TEM圖像的像素灰度值進(jìn)行的數(shù)學(xué)計(jì)算，衍射是電子本身經(jīng)過樣品衍射后產(chǎn)生的特殊排列。

78.調(diào)幅結(jié)構(gòu)的衍射圖什么樣的?

衍射斑點(diǎn)之間有很明顯的拉長(zhǎng)的條紋。

80.什么是明場(chǎng)、暗場(chǎng)、高分辨像？

在衍射模式下，加入一個(gè)小尺寸的物鏡光闌，只讓透射束通過得到的就是明場(chǎng)像；只讓一個(gè)衍射束通過得到的就是暗場(chǎng)像；加一個(gè)大的物鏡光闌或不加，切換的高倍（50萬倍以上）成像模式，得到高分辨像。當(dāng)然能不能得到高分辨像還要看晶帶軸方向、樣品的厚度和離焦量等是否合適。

二、樣品制備-使用離子濺射儀改善SEM成像

離子濺射儀為掃描電子顯微鏡（SEM）最基本的樣品制備儀器，在一些情況下，通過使用離子濺射儀可以幫助SEM獲得更好的圖像及特征點(diǎn)。

  SEM基本上是可以對(duì)所以類型的試樣進(jìn)行圖像處理，粉末，半導(dǎo)體，高分子材料，陶瓷，金屬，地質(zhì)材料，生物樣品等。然而有些特殊的樣品通過SEM收集高質(zhì)量的照片，是需要操作者使用額外的樣品制備的方法，這個(gè)額外的樣品制備方法，通常是在試樣的表面濺射一層導(dǎo)電薄膜材料，通常在5-20nm左右。

   需要濺射的樣品

非導(dǎo)電材料

通常我們需要濺射噴金的非導(dǎo)電材料，由于它們的材料本身的非導(dǎo)電性，其表面帶有電子陷阱，這種表面的電荷的聚集，容易造成樣品表面的放電現(xiàn)象，是嚴(yán)重影響到樣品的圖像質(zhì)量。為了消除放電現(xiàn)象，我們通常的解決問題的方法是降低掃描電鏡樣品室的真空度，這樣可以將樣品表面的引入正電荷的分子，它可以與放電電子相互中和，從而消除放電現(xiàn)象，但是此種方法并不是獲取高分辨率的圖像的有限辦法。

獲取高分辨率高質(zhì)量的SEM圖像，建議操作人員使用 離子濺射儀 ，在樣品表面濺射一層金屬薄膜，將放電電子從樣品表面轉(zhuǎn)移走。

電子束敏感樣品

　 對(duì)于SEM需要噴金的另外一類樣品室電子束敏感樣品。這類樣品通常是生物樣品和高分子樣品，尤其是鋰電池隔膜等。SEM的電子束具有較高的能力，在電子轟擊樣品的過程中，他會(huì)在樣品的表面形成能力的聚集，會(huì)對(duì)樣品的表面形成灼傷，從而損壞樣品表面的微觀相貌，這種情況下，我們會(huì)在非電子束敏感樣品的表面濺射一層金屬薄膜從而起到保護(hù)作用，防止樣品的損失。

為了準(zhǔn)確高分辨率高質(zhì)量的SEM圖像，建議操作人員選擇使用離子濺射儀，在樣品表面濺射一層導(dǎo)電通路。 離子濺射儀 的樣品制備技術(shù)可以有效的提高SEM圖像的質(zhì)量和分辨率，在掃描電子顯微鏡的成像過程中，濺射材料可以有效的提高信噪比，從而獲取更高質(zhì)量的成像。

離子濺射儀的缺點(diǎn)

　 由于操作簡(jiǎn)單，在使用離子濺射儀的過程中，操作人員大可不必有太多的顧慮，在操作人員需要不斷調(diào)整離子濺射儀的參數(shù)，尋找合適的濺射效果，另外離子濺射有一個(gè)缺點(diǎn)是，濺射后的樣品，不再是原始的材料，元素的襯度信息會(huì)有所丟失。但在大多數(shù)的情況下，通過多次模式參數(shù)，操作人員是可以既能夠得到高分辨高質(zhì)量的圖像，又不會(huì)丟失樣品的原始信息。

濺射材料

　 通常濺射的材料是金屬材料，因?yàn)閷?dǎo)電性高，濺射顆粒小，例如我公司生產(chǎn)的GVC-2000磁控離子濺射儀，在濺射黃金靶材的時(shí)候，我們可以達(dá)到5-10nm的金屬顆粒，如果選用鉑金顆粒的直徑會(huì)更小達(dá)到5nm以內(nèi)，此款儀器主要配備各大電鏡廠家生產(chǎn)的場(chǎng)方式電鏡，正是因?yàn)闉R射的顆粒小，在高分辨下，圖像是沒有顆粒感，可以得到較高的質(zhì)量的電鏡圖像。

  此外，如果需要EDS能譜分析時(shí)，SEM操作人，可以通過EDS分析軟件屏蔽靶材的元素選項(xiàng)，從而不會(huì)影響X射線與其他的元素的峰值發(fā)生沖突。

當(dāng)然，我公司生產(chǎn)的 GVC-2000磁控離子濺射儀 ，可以支持多種靶材的選項(xiàng)，例如，鉻，銀，銅，銥等，如銅，鋁等是需要接入氬氣的，儀器預(yù)留好了氬氣接口，可以支持鏈接氬氣瓶使用，從而得到更小的金屬顆粒，獲取更高分辨率的圖像。

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三、拓?fù)涔庾訉W(xué)—半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的高速公路

激光、芯片和量子電路都可以從這種模糊的現(xiàn)象中受益

自2007年拓?fù)浣^緣體首次問世以來，這種內(nèi)部絕緣、外部導(dǎo)電的新型材料激發(fā)了研究人員對(duì)其在電子領(lǐng)域的潛力的興趣。然而，一種相關(guān)但更模糊的材料——拓?fù)涔庾?，可能?huì)首先達(dá)到實(shí)際應(yīng)用。

拓?fù)鋵W(xué)是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，研究形狀的哪些方面能承受變形。例如，一個(gè)形狀像環(huán)的物體可以變形成杯子形狀，環(huán)上的孔形成了杯子柄上的孔，但是不能變形成沒有孔的形狀。

利用拓?fù)鋵W(xué)知識(shí)，研究人員開發(fā)了拓?fù)浣^緣體。沿這些材料的邊緣或表面移動(dòng)的電子能強(qiáng)烈地抵抗任何可能阻礙它們流動(dòng)的干擾，就像變形環(huán)上的空穴能抵抗任何變化一樣。

最近，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種光子拓?fù)浣^緣體，在這種絕緣體中，光具有類似的“拓?fù)浔Ｗo(hù)”?！斑@些材料在結(jié)構(gòu)上有規(guī)律的變化，使得特定波長(zhǎng)的光沿著它們的表面流動(dòng)，而不會(huì)散射或損失，甚至在角落和缺陷周圍?！?/p>

拓?fù)涔庾訉W(xué)的三個(gè)有前途的潛在用途：

掃描電子顯微鏡圖像中顯示的電子驅(qū)動(dòng)拓?fù)浼す庖蕴掌濐l率工作。

拓?fù)浼す庠谶@些新材料的第一個(gè)實(shí)際應(yīng)用中可能是包含拓?fù)浔Ｗo(hù)激光。例如，南加州大學(xué)的Mercedeh Khajavikhan和她的同事們開發(fā)了拓?fù)浼す馄?，這種激光器比傳統(tǒng)設(shè)備更有效，而且被證明更能抵抗缺陷。

第一個(gè)拓?fù)浼す馄髅恳粋€(gè)都需要一個(gè)外部激光來激發(fā)它們工作，但限制了實(shí)際應(yīng)用。然而，新加坡和英國(guó)的科學(xué)家最近開發(fā)了一種電力驅(qū)動(dòng)的拓?fù)浼す馄鳌?/p>

研究人員首先將砷化鎵和砷化鋁層夾在一起制成晶圓。當(dāng)帶電時(shí)，晶圓片發(fā)出明亮的光。

科學(xué)家們?cè)诰A片上鉆了一個(gè)晶格孔。每個(gè)孔就像一個(gè)等邊三角形，四角被削掉了。格子周圍是形狀相同的洞，方向相反。

晶圓片上受拓?fù)浔Ｗo(hù)的光沿著不同孔組之間的界面流動(dòng)，并以激光束的形式從附近通道中出現(xiàn)。新加坡南洋理工大學(xué)的電氣和光學(xué)工程師王奇杰介紹，該設(shè)備被證明具有很強(qiáng)的抗缺陷能力。

激光工作在太赫茲頻率，這對(duì)成像和安檢是有用的。Khajavikhan和她的同事們現(xiàn)在正在開發(fā)一種可以在近紅外波段工作的激光雷達(dá)，可能用于電信、成像和激光雷達(dá)。

掃描電子顯微鏡(SEM)圖像顯示了賓夕法尼亞大學(xué)開發(fā)的一種光子拓?fù)浣^緣體。

通過使用光子而不是電子，光子芯片有望比傳統(tǒng)電子設(shè)備更快地處理數(shù)據(jù)，這可能支持5G甚至6G網(wǎng)絡(luò)的高容量數(shù)據(jù)路由。光子拓?fù)浣^緣子在光子芯片中具有特殊的應(yīng)用價(jià)值，可以引導(dǎo)光繞過缺陷。

然而，拓?fù)浔Ｗo(hù)只在材料的外部起作用，這意味著光子拓?fù)浣^緣體的內(nèi)部有效地浪費(fèi)了空間，極大地限制了這種設(shè)備的緊湊程度。

為了解決這個(gè)問題，賓夕法尼亞大學(xué)的光學(xué)工程師梁峰和他的同事們開發(fā)了一種具有邊緣的光子拓?fù)浣^緣體，他們可以對(duì)其進(jìn)行重新配置，這樣整個(gè)設(shè)備就可以傳輸數(shù)據(jù)。他們制造了一個(gè)250微米寬的光子芯片，并在上面蝕刻了橢圓環(huán)。通過外部激光泵入芯片，他們可以改變單個(gè)光圈的光學(xué)特性，這樣“我們就可以把光送到芯片中我們想要的任何地方，”馮介紹到?！獜娜魏屋斎攵丝诘饺魏屋敵龆丝冢踔潦且淮味鄠€(gè)輸出端口。

總而言之，該芯片承載的端口數(shù)是目前最先進(jìn)的光子路由器和交換機(jī)的數(shù)百倍。研究人員現(xiàn)在正在開發(fā)一種集成的方式來完成這項(xiàng)任務(wù)，而不是要求用芯片外的激光來重新配置芯片。

這幅藝術(shù)家的渲染圖顯示了受地形保護(hù)的光子在硅波導(dǎo)中移動(dòng)。

在理論上基于量子位元的量子計(jì)算機(jī)是非常強(qiáng)大的。但是基于超導(dǎo)電路和捕獲離子的量子位很容易受到電磁干擾，因此很難擴(kuò)展到有用的機(jī)器上。但基于光子的量子位元可以避免這類問題。

量子計(jì)算機(jī)只有在它們的量子位元被“糾纏”，或連接在一起作為一個(gè)量子位元時(shí)才能工作。糾纏態(tài)是非常脆弱的，研究人員希望拓?fù)浔Ｗo(hù)可以保護(hù)光子量子位元不受散射和當(dāng)光子遇到不可避免的制造錯(cuò)誤時(shí)可能發(fā)生的其他干擾。

光子科學(xué)家Andrea Blanco-Redondo現(xiàn)在是諾基亞貝爾實(shí)驗(yàn)室硅光子學(xué)的負(fù)責(zé)人，她和她的同事們制作了硅納米線的格子，每條寬450納米，并將它們平行排列。晶格中的納米線偶爾會(huì)被兩道粗縫與其它納米線隔開。這在晶格中產(chǎn)生了兩種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而沿著這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)邊界向下移動(dòng)的糾纏光子在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上得到了保護(hù)，即使研究人員在晶格上添加了缺陷。希望這種拓?fù)浔Ｗo(hù)可以幫助基于光的量子計(jì)算機(jī)解決遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出主流計(jì)算機(jī)能力的問題。

利用拓?fù)涔庾訉W(xué)創(chuàng)造激光束，性能出乎意料的優(yōu)秀

光纖激光器是最為廣泛應(yīng)用的一種激光器。根據(jù)預(yù)測(cè)，全球光纖激光器的銷售額將由 2017年的 15.90 億美元增加到 2020 年的 25.00 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 16.28%。隨著激光器的急速發(fā)展，相應(yīng)的，各國(guó)在激光技術(shù)上的研究也從未停止過。

在最新的研究中，以色列海法Technion研究所的Mordechai Segev及其團(tuán)隊(duì)基于拓?fù)涔庾訉W(xué)創(chuàng)造了一個(gè)激光束，且其中的光波是同相的。這就意味著該技術(shù)的能量損耗將會(huì)更低，即激光發(fā)射效率更高。

實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)將一系列圓形通道蝕刻到半導(dǎo)體材料芯片的表面，并從芯片上方將紅外光投射到該結(jié)構(gòu)上，這些圓形通道精確捕獲特定波長(zhǎng)的光波，然后使光波從一個(gè)環(huán)路移動(dòng)到下一個(gè)環(huán)路，以形成光子系統(tǒng)。

但是在光子系統(tǒng)中，波傳播的方向是可逆的，這樣會(huì)導(dǎo)致能量損耗。去年，在加利福尼亞大學(xué)BoubacarKanté的研究中，他采用磁場(chǎng)來限制波的傳播來解決這個(gè)問題；與之不同的是，此次Segev采用的是，圓形通道的不對(duì)稱設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)本身就會(huì)優(yōu)先篩選波的一個(gè)方向的傳播，這樣不但避免了能量損耗的問題，還使得循環(huán)光脈沖被增強(qiáng)或放大。

兩種方法有著本質(zhì)的區(qū)別，雖然BoubacarKanté的方法形成了激光束，但是利用磁場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行限制或多或少對(duì)激光束的發(fā)射能量進(jìn)行了削弱，而Segev的改進(jìn)則要巧妙得多。

對(duì)此，Segev說道：“這要得益于拓?fù)浔Ｗo(hù)，該系統(tǒng)完美的告訴我們不完美的恰恰是最穩(wěn)定的?！?/p>

“大多數(shù)物理學(xué)家懷疑拓?fù)涔庾訉W(xué)會(huì)和激光產(chǎn)生兼容，從而導(dǎo)致發(fā)射不了激光，但事實(shí)上，這些系統(tǒng)通常比我們現(xiàn)有的系統(tǒng)更容易工作?！?/p>

四、從幾個(gè)方面判定元器件國(guó)產(chǎn)化率

目前， 我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)供需兩層不匹配，國(guó)產(chǎn)化率亟需提升 。一方面，終端產(chǎn)品供需不匹配。 2018年中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模1550億美元，但國(guó)產(chǎn)集成電路規(guī)模僅238億美元，國(guó)產(chǎn)化率僅約15%；另一方面，制造端的設(shè)備供需不匹配。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模約145億美元，但國(guó)產(chǎn)設(shè)備規(guī)模僅14億美元不到，國(guó)產(chǎn)化率僅約10%。因此，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度，一方面，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造領(lǐng)域仍有較大發(fā)展空間；另一方面，制造領(lǐng)域的設(shè)備仍有較大的國(guó)產(chǎn)提升空間。

我們推薦中信建投的研究報(bào)告《半導(dǎo)體設(shè)備國(guó)產(chǎn)進(jìn)程加速》，解析半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化現(xiàn)狀，政策、資金、產(chǎn)業(yè)等推動(dòng)因素，并討論半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)格局與國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度。如果想收藏本文的報(bào)告（半導(dǎo)體設(shè)備），可以在智東西公眾號(hào)回復(fù)關(guān)鍵詞“nc404”獲取。

一、提升國(guó)產(chǎn)化率刻不容緩

1、 我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模和占比不斷提升

2010年起，全球半導(dǎo)體行業(yè)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)，過去十年（ 2009-2018年）全球半導(dǎo)體銷售額CARG為7.55%，全球GDP CAGR為3.99%，而我國(guó)集成電路銷售額CARG為25.03%，我國(guó)行業(yè)整體增速為全球半導(dǎo)體行業(yè)增速的3.3倍，而全球半導(dǎo)體行業(yè)整體增速是全球GDP增速的2倍左右；

與此同時(shí)，在PC、智能手機(jī)等領(lǐng)域強(qiáng)大的整機(jī)組裝制造能力使我國(guó)成為全球最大的半導(dǎo)體消費(fèi)市場(chǎng)，在全球占比達(dá)到了33%，比第二名的美洲高出11個(gè)百分點(diǎn)，我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)無論是絕對(duì)規(guī)模增速還是占比都不斷提升。

▲我國(guó)半導(dǎo)體規(guī)模和占比不斷提升

▲2018年全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模分布

2、 我國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)供需不匹配

一方面，終端產(chǎn)品供需不匹配。2018年中國(guó)集成電路市場(chǎng)規(guī)模1550億美元，但國(guó)產(chǎn)集成電路規(guī)模僅238億美元，國(guó)產(chǎn)化率僅約15%；

另一方面，制造端的設(shè)備供需不匹配。2018年中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到131.1億美元，但據(jù)中國(guó)電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)， 2018 年國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額預(yù)計(jì)為 109 億元，自給率僅約為12%?？紤]到以上數(shù)據(jù)包括集成電路、 LED、面板、光伏等設(shè)備，實(shí)際上國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)備的國(guó)內(nèi)自給率僅有 5%左右，在全球市場(chǎng)僅占 1-2%份額。半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口依賴長(zhǎng)期看將嚴(yán)重阻礙中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的自主發(fā)展，國(guó)內(nèi)需求與國(guó)內(nèi)供給的缺口昭示著巨大的國(guó)產(chǎn)化空間。

▲2018年國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體集成電路自給率僅15%

▲2018年國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備自給率僅12%

3、 貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體核心技術(shù)“卡脖子”

美國(guó)制裁中興華為反映創(chuàng)新“短板”，華為事件影響深遠(yuǎn)，引發(fā)全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈“地震”，暴露出核心技術(shù)被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)，催化國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體等核心科技領(lǐng)域發(fā)展，國(guó)產(chǎn)自主可控替代有望加速；

半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中上游為我國(guó)薄弱環(huán)節(jié)，其中上游半導(dǎo)體設(shè)備和中游制造對(duì)美依存度高，核心領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)芯片占有率多數(shù)為0%；相比之下，中游封測(cè)和下游終端市場(chǎng)領(lǐng)域?qū)γ酪来娑刃?，受到影響相?duì)較小。

▲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)苜Q(mào)易戰(zhàn)影響分化

4、 后貿(mào)易戰(zhàn)時(shí)期，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商的一些變化

設(shè)備企業(yè)前瞻布局非美國(guó)地區(qū)零部件采購(gòu) 。一般來說，半導(dǎo)體設(shè)備的零部件分為四大部分。在這四大類中，精密加工件、普遍加工件現(xiàn)在基本沒有制約，通用外購(gòu)件（包括接頭、氣缸、馬達(dá)等）占比比較小，因此現(xiàn)階段供應(yīng)管理關(guān)注的重點(diǎn)是外購(gòu)大模塊， 包括設(shè)備專用模塊和通用模塊（機(jī)械手、泵等）。外購(gòu)大模塊數(shù)量上占比不高，可能只有10-20%，但價(jià)值占比60-80%；

所以我們講零部件的國(guó)產(chǎn)化，主要是講外購(gòu)大模塊的國(guó)產(chǎn)化。預(yù)防產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和成本控制需要通過對(duì)外購(gòu)大模塊進(jìn)行供應(yīng)鏈拓展、批量采購(gòu)等方式實(shí)現(xiàn)。

▲外購(gòu)大模塊受產(chǎn)業(yè)影響風(fēng)險(xiǎn)較大

大部分品類現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)差，沒有成熟技術(shù)，沒有產(chǎn)品。從進(jìn)口比例來看，前十大子系統(tǒng)供應(yīng)商中，美國(guó)市場(chǎng)和日本市場(chǎng)占比最高。設(shè)備企業(yè)正逐漸將采購(gòu)鏈條從美國(guó)轉(zhuǎn)移至日本、英國(guó)等地區(qū)。

▲前十大零部件采購(gòu)需求占比及前十大子系統(tǒng)供應(yīng)商占比

二、國(guó)產(chǎn)化的推動(dòng)因素

1、 全球半導(dǎo)體行業(yè)景氣度有望觸底回暖

理論上看，全球半導(dǎo)體行業(yè)具有技術(shù)呈周期性發(fā)展、市場(chǎng)呈周期性波動(dòng)的特點(diǎn) 。1998~2000年，隨著手機(jī)的普及和互聯(lián)網(wǎng)興起，全球半導(dǎo)體產(chǎn)值不斷上升，尤其在2000年增長(zhǎng)38.3%；隨著互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破裂， 2001年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)下跌32%；隨后Window XP的發(fā)布，全球開始新一輪PC換機(jī)潮，半導(dǎo)體市場(chǎng)2002~2004年處于高速增長(zhǎng)階段；2005年半導(dǎo)體市場(chǎng)出現(xiàn)了周期性回落， 2008年和2009年受金融危機(jī)的影響出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)；

2010年，隨著全球經(jīng)濟(jì)的好轉(zhuǎn)，全球半導(dǎo)體產(chǎn)值增長(zhǎng)34.4%。2011-2012年受歐債危機(jī)、美國(guó)量化寬松貨幣政策、日本地震及終端電子產(chǎn)品需求下滑影響，半導(dǎo)體銷售增速分別下降為 0.4%和-2.7%；

2013年以來， PC、手機(jī)、液晶電視等消費(fèi)類電子產(chǎn)品需求不斷增加，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)恢復(fù)增長(zhǎng)，增速達(dá) 4.8%。2014年全球半導(dǎo)體銷售市場(chǎng)繼續(xù)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，增速達(dá) 9.9%；2015-2016年，全球半導(dǎo)體銷售疲軟。

2017年，隨著AI芯片、 5G芯片、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等下游的興起，全球半導(dǎo)體行業(yè)重回景氣周期。

2018年下半年，受到存儲(chǔ)器價(jià)格下降、全球需求疲軟和中美貿(mào)易戰(zhàn)的影響，全球半導(dǎo)體發(fā)展動(dòng)力不足。但展望2019年下半年，受益于消費(fèi)領(lǐng)域、智能手機(jī)需求回暖，全球半導(dǎo)體市場(chǎng)發(fā)展趨穩(wěn)并有望實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)。

2、 上游半導(dǎo)體設(shè)備銷售有望隨之向好

數(shù)據(jù)上看， 2019年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售同比負(fù)增長(zhǎng)， 2020年將大幅反彈 。2018年，全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額達(dá)645億美元，同比增速高達(dá)14%，創(chuàng)下歷史最高；受到多因素影響， 2019年半導(dǎo)體設(shè)備廠商短期承壓， SEMI預(yù)計(jì)2019年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售下降18.4%至529億美元。

展望2020年，由于存儲(chǔ)器投資復(fù)蘇和在中國(guó)大陸新建及擴(kuò)建工廠， SEMI預(yù)計(jì)半導(dǎo)體制造設(shè)備2020年的全球銷售額為588億美元，比2019年增長(zhǎng)12％。其中，包括外資工廠在內(nèi)的對(duì)中國(guó)大陸銷售將達(dá)到145億美元， 預(yù)計(jì)中國(guó)大陸成為半導(dǎo)體制造設(shè)備的最大市場(chǎng)。

3、 我國(guó)政策、資金、市場(chǎng)環(huán)境三面扶持

對(duì)標(biāo)海外：政策支持、資金幫扶、下游產(chǎn)業(yè)支撐是推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步不可或缺的幾個(gè)方面 。 80年代工業(yè)PC時(shí)代，日本半導(dǎo)體以存儲(chǔ)器（DRAM為主）為切入口，在日本政府和產(chǎn)業(yè)界聯(lián)合推動(dòng)下，吸收美國(guó)技術(shù)并整合日本工業(yè)高質(zhì)量品控體系，實(shí)現(xiàn)IC產(chǎn)品超高可靠性，順利實(shí)現(xiàn)趕超美國(guó)；

90年代消費(fèi)電子大潮，韓國(guó)半導(dǎo)體在韓國(guó)政府和財(cái)團(tuán)的共同推動(dòng)下，積極開拓高性價(jià)比IC產(chǎn)品，帶動(dòng)亞洲電子產(chǎn)業(yè)鏈崛起，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)20多年的持續(xù)崛起。而此時(shí)的臺(tái)灣則通過創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)模式，從IDM轉(zhuǎn)為垂直分工，依靠大量投資建成了世界領(lǐng)先的晶圓代工廠臺(tái)積電和聯(lián)電，在技術(shù)水平上達(dá)到世界頂尖；

▲政策支持、資金幫扶、下游產(chǎn)業(yè)支撐是推動(dòng)行業(yè)進(jìn)步不可或缺的幾個(gè)方面

政策：產(chǎn)業(yè)政策頻發(fā)，彰顯扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)決心 ?！笆濉逼陂g，政府開始大力支持IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展，先后出臺(tái)了《國(guó)家IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》 和“國(guó)家重大科技專項(xiàng)”等政策。其中以2014年發(fā)布的綱要最為詳細(xì)，被視為國(guó)家為IC產(chǎn)業(yè)度身定制的一份綱要，明確顯示了政策扶持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的決心。

2014年9月，國(guó)家IC產(chǎn)業(yè)基金正式成立。以直接入股方式，對(duì)半導(dǎo)體企業(yè)給予財(cái)政支持或協(xié)助購(gòu)并國(guó)際大廠。

目前我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的自給率才只有不到15%， 《中國(guó)制造2025》 的目標(biāo)是2020年自給率達(dá)40%，2050年達(dá)到50% 。

▲根據(jù)規(guī)劃， 2015-2020年， IC產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值CAGR達(dá)20%以上

資金：截至2018年5月，一期大基金已累計(jì)投資70個(gè)項(xiàng)目，承諾出資1200億，實(shí)際出資1387億 。已實(shí)施項(xiàng)目覆蓋設(shè)計(jì)、制造、封裝測(cè)試、設(shè)備、材料、生態(tài)建設(shè)各環(huán)節(jié)；一期大基金主要投向芯片制造環(huán)節(jié)，占全部承諾投資額的67%，目前已經(jīng)支持了中芯國(guó)際、上海華虹、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等；在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，大基金主要在CPU、 FPGA等高端芯片領(lǐng)域展開投資，占承諾投資額的17%；在封裝測(cè)試產(chǎn)業(yè)方面，大基金則重點(diǎn)支持長(zhǎng)電科技、華天科技、通富微電等項(xiàng)目，占承諾投資額的10%；

相比之下，大基金在裝備和材料環(huán)節(jié)的投資規(guī)模和力度要小很多，但仍然在推進(jìn)光刻、刻蝕、離子注入等核心裝備抓住產(chǎn)能擴(kuò)張時(shí)間窗口，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。

▲國(guó)家大基金資金主要投向集成電路制造環(huán)節(jié)

資金：大基金二期募資規(guī)模2000億左右，加強(qiáng)設(shè)備領(lǐng)域投資 。

▲二期大基金將加強(qiáng)設(shè)備領(lǐng)域投資

資金：大基金撬動(dòng)地方基金，集成電路產(chǎn)業(yè)正迎來密集投資期 。IC產(chǎn)業(yè)屬于資本開支較重的產(chǎn)業(yè)，“大投入，大收益；中投入，沒收益，小投入，大虧損” ； 全球看，每年半導(dǎo)體資本開支接近600億美元，而英特爾、臺(tái)積電、三星等巨頭每年的資本開支均在100 億美元左右，只憑大基金的支持仍然投入有限； 根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)，除了規(guī)模近1400億的大基金之外，各集成電路產(chǎn)業(yè)聚集的省市亦紛紛成立地方集成電路基金，截至到2019年4月，全國(guó)有15個(gè)以上的省市成立了規(guī)模不等的地方集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金，總計(jì)規(guī)模達(dá)到了5000億元左右。通過大基金、地方基金、社會(huì)資金以及相關(guān)的銀行貸款等債券融資，未來10年中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)新增投資規(guī)模有望達(dá)到10000億元水平。

▲中國(guó)各省市開始密集投資布局半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)

市場(chǎng)：大陸建廠潮為半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)提供了巨大的市場(chǎng)空間 。根據(jù)SEMI發(fā)布的全球晶圓廠預(yù)測(cè)報(bào)告預(yù)估， 2017 -2020年的四年間，全球預(yù)計(jì)新建 62 條晶圓加工線，其中中國(guó)大陸將新建26座晶圓廠，成為全球新建晶圓廠最積極的地區(qū)，整體投資金額預(yù)計(jì)占全球新建晶圓廠的 42%，為全球之最。

市場(chǎng)：大陸半導(dǎo)體資本開支持續(xù)增長(zhǎng)，拉動(dòng)半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展 。當(dāng)前大陸成為全球新建晶圓廠最積極的地區(qū)，以長(zhǎng)江存儲(chǔ)/合肥長(zhǎng)鑫為代表的的存儲(chǔ)器項(xiàng)目和以中芯國(guó)際/華力為代表的代工廠正處于加速擴(kuò)產(chǎn)的階段，預(yù)計(jì)帶來大量的設(shè)備投資需求。

三、半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局與國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度

1、IC制造流程復(fù)雜，大多數(shù)設(shè)備被國(guó)外廠商壟斷

晶圓制造（前道,Front-End） :

▲晶圓制造環(huán)節(jié)具體設(shè)備及主要廠商封裝（后道,Back-End ）測(cè)試 :

▲封裝測(cè)試環(huán)節(jié)具體設(shè)備及主要廠商

全球集成電路裝備市場(chǎng)總體高度壟斷 。特點(diǎn)：技術(shù)更新周期短帶來的極強(qiáng)技術(shù)壁壘，市場(chǎng)壟斷程度高帶來的極大市場(chǎng)壁壘，以及客戶間競(jìng)爭(zhēng)合作帶來的極高認(rèn)可壁壘。因此，集成電路裝備市場(chǎng)高度壟斷，細(xì)分市場(chǎng)一家獨(dú)大；從分布看，全球前十大集成電路裝備公司基本上被美國(guó)、日本、歐洲企業(yè)占據(jù)； 從比例看，全球前十大拿走行業(yè)80%的份額；應(yīng)用材料（美國(guó)）、 ASML（荷蘭）、 TEL東京電子、泛林（美國(guó)）、科磊（美國(guó)）位列前五，前五名拿走68%的份額；前30拿走92%的份額，前20拿走87%的份額。

▲全球IC裝備市場(chǎng)高度壟斷

全球IC制造細(xì)分設(shè)備市場(chǎng)也高度壟斷 。從細(xì)分設(shè)備來看，每個(gè)具體設(shè)備基本上大部分份額被前三大企業(yè)占據(jù)，基本上都是80-90%的份額； 前三大廠商中，也基本都是一家獨(dú)大，第一占據(jù)了40-50%的份額。

▲細(xì)分設(shè)備市場(chǎng)也高度壟斷

我國(guó)集成電路裝備市場(chǎng)高端占比偏小，且大部分為國(guó)外廠商 。2018年中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到131.1億美元，但據(jù)中國(guó)電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)， 2018 年國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額預(yù)計(jì)為109億元；預(yù)計(jì)2020年中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備總市場(chǎng)規(guī)模將超1000億。

▲國(guó)內(nèi)廠商規(guī)模普遍較小，且大部分在光伏、 LED領(lǐng)域占比較高

邊際變化：在諸多工藝環(huán)節(jié)中，開始出現(xiàn)了一些國(guó)產(chǎn)廠商 。分地區(qū)看，形成三個(gè)產(chǎn)業(yè)集群：北京：北方華創(chuàng)、中電科集團(tuán)、天津華海清科(CMP)；上海：上海微電子、上海中微半導(dǎo)體、上海盛美、上海睿勵(lì)科學(xué)儀器；沈陽(yáng)：沈陽(yáng)拓荊、沈陽(yáng)芯源；

▲主流65-28nm客戶不定量的采購(gòu)的12類設(shè)備清單

▲國(guó)內(nèi)已有9項(xiàng)應(yīng)用于14nm的裝備開始進(jìn)入生產(chǎn)線步入驗(yàn)證

75-80%的資本開支使用在設(shè)備投資里，設(shè)備投資中的70-80%在晶圓制造環(huán)節(jié)設(shè)備里 。光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、薄膜設(shè)備（ ALD/CVD 53%、 PVD 47%）占比最高，分別20-25%、 25%、 20-25%；擴(kuò)散設(shè)備、拋光設(shè)備、離子注入設(shè)備各占設(shè)備投資的5%，量測(cè)設(shè)備占設(shè)備投資的5~10%。

▲晶圓生產(chǎn)線各類設(shè)備投資占比

2、 光刻設(shè)備：光刻機(jī)是生產(chǎn)線上最貴的機(jī)臺(tái)， ASML全球領(lǐng)先

光刻工藝是最復(fù)雜的工藝，光刻機(jī)是最貴的機(jī)臺(tái) 。主流微電子制造過程中， 光刻是最復(fù)雜、昂貴和關(guān)鍵的工藝，占總成本的1/3；目前的28nm工藝則需要20道以上光刻步驟，耗費(fèi)時(shí)間約占整個(gè)硅片工藝的40~60%。光刻工藝決定著整個(gè)IC工藝的特征尺寸，代表著工藝技術(shù)發(fā)展水平；

具體流程： 首先要在硅片上涂上一層耐腐蝕的光刻膠，隨后讓強(qiáng)光通過一塊刻有電路圖案的鏤空掩模板照射在硅片上。被照射到的部分(如源區(qū)和漏區(qū))光刻膠會(huì)發(fā)生變質(zhì)，而構(gòu)筑柵區(qū)的地方不會(huì)被照射到，所以光刻膠會(huì)仍舊粘連在上面。接下來就是用腐蝕性液體清洗硅片，變質(zhì)的光刻膠被除去，露出下面的硅片，而柵區(qū)在光刻膠的保護(hù)下不會(huì)受到影響。

光刻機(jī)是生產(chǎn)線上最貴的機(jī)臺(tái)，千萬-億美元/臺(tái)。主要是貴在成像系統(tǒng)（由15～20個(gè)直徑為200～300mm的透鏡組成）和定位系統(tǒng)（定位精度小于10nm）。一般來說一條產(chǎn)線需要幾臺(tái)光刻機(jī)，其折舊速度非?？?，大約3～9萬人民幣/天，所以也稱之為印鈔機(jī)。

ASML占據(jù)70-80%市場(chǎng)份額，且領(lǐng)先地位無人撼動(dòng) 。荷蘭ASML占據(jù)超過70%的高端光刻機(jī)市場(chǎng)，且最新的產(chǎn)品EUV光刻機(jī)售價(jià)高達(dá)1億美元，依舊供不應(yīng)求。緊隨其后的是Nikon和Canon。 光刻機(jī)研發(fā)成本巨大， Intel、臺(tái)積電、三星都主動(dòng)出資入股ASML支持研發(fā)，并有技術(shù)人員駐廠；格羅方德、聯(lián)電及中芯國(guó)際等的光刻機(jī)主要也是來自ASML；

國(guó)內(nèi)光刻機(jī)廠商有上海微電子、中電科集團(tuán)四十五研究所、合肥芯碩半導(dǎo)體等。在這幾家公司中，處于技術(shù)領(lǐng)先的是上海微電子，其已量產(chǎn)的光刻機(jī)中性能最好的是90nm光刻機(jī)。由于技術(shù)難度巨大，短期內(nèi)還是處于相對(duì)劣勢(shì)的地位。

▲1970年起，光刻機(jī)價(jià)格每4.4年翻一倍

3、 刻蝕設(shè)備：機(jī)臺(tái)國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)15%

國(guó)產(chǎn)刻蝕機(jī)的機(jī)臺(tái)市場(chǎng)份額已約15% 。工藝流程： 所謂刻蝕，狹義理解就是光刻腐蝕，先通過光刻將光刻膠進(jìn)行曝光處理，然后通過其它方式實(shí)現(xiàn)腐蝕處理掉所需除去的部分?？涛g可分為干法刻蝕和濕法刻蝕。顯而易見，它們的區(qū)別就在于濕法使用溶劑或溶液來進(jìn)行刻蝕。

刻蝕設(shè)備分類： 在8寸晶圓時(shí)代，介質(zhì)（40%）、多晶硅（50%）及金屬刻蝕（10%）是刻蝕設(shè)備三大塊；進(jìn)入12寸后，隨著銅互連的發(fā)展，介質(zhì)刻蝕份額逐漸加大，目前已近50%；

中微半導(dǎo)體的16nm刻蝕機(jī)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)并在客戶的產(chǎn)線上運(yùn)行， 7-10nm刻蝕機(jī)設(shè)備以達(dá)到世界先進(jìn)水平。截至2018年末，中微半導(dǎo)體累計(jì)已有1100多個(gè)反應(yīng)臺(tái)服務(wù)于國(guó)內(nèi)外40余條先進(jìn)芯片生產(chǎn)線。目前中微產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入第三代10nm、 7nm工藝（臺(tái)積電）， 5納米等離子體刻蝕機(jī)已經(jīng)臺(tái)積電驗(yàn)證；除中微外，北方華創(chuàng)在硅刻蝕機(jī)方面也有突破。

4、 成膜設(shè)備：機(jī)臺(tái)國(guó)產(chǎn)化率約10-15%

成膜設(shè)備分兩大類， 機(jī)臺(tái)市場(chǎng)份額約10-15% 。工藝流程： 在集成電路制備中，很多薄膜材料由淀積工藝形成。主要包括化學(xué)氣相 (CVD)淀積和物理氣相淀積 (PVD)兩大類工藝； 一條投資70億美元的芯片制造生產(chǎn)線，需用約5億美金采購(gòu)100多臺(tái)PECVD設(shè)備； 從全球范圍看， AMAT在CVD設(shè)備和PVD設(shè)備領(lǐng)域都保持領(lǐng)先；北方華創(chuàng)、中微公司等企業(yè)等小有突破：其中北方微電子的PVD可用于28nm的hard mask工藝，并且可以量產(chǎn)；中微兩條線推進(jìn)CVD，一方面中微應(yīng)用于LED領(lǐng)域的MOCVD市占率已經(jīng)全球領(lǐng)先 ，另一方面投資沈陽(yáng)拓荊，完善產(chǎn)品線布局。

▲AMAT在CVD設(shè)備和PVD設(shè)備領(lǐng)域都保持領(lǐng)先

▲總體看， PVD是國(guó)產(chǎn)化進(jìn)展較快的一類設(shè)備

5、 檢測(cè)設(shè)備

半導(dǎo)體中的檢測(cè)可分為前道量測(cè)和后道測(cè)試兩大類 。其中前道檢測(cè)更多偏向于外觀性/物理性檢測(cè)，主要使用光學(xué)檢測(cè)設(shè)備、各類inspection設(shè)備；后道測(cè)試更多偏向于功能性/電性測(cè)試，主要使用ATE設(shè)備及探針臺(tái)和分選機(jī)；從價(jià)值量占比看，前道量測(cè)設(shè)備也可稱為工藝控制檢測(cè)設(shè)備，是晶圓制造設(shè)備的一部分，占晶圓制造設(shè)備投資占比約10%；后道測(cè)試設(shè)備獨(dú)立于晶圓制造設(shè)備，占全部半導(dǎo)體設(shè)備比例約8%。

▲可以簡(jiǎn)單把加工過程劃分為前道晶圓制造與后道封裝測(cè)試

▲量測(cè)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備屬于兩個(gè)不同環(huán)節(jié)

前道晶圓量測(cè)(Wafer Metrology)主要在wafer制造環(huán)節(jié)。在芯片制造過程中，為了保證晶圓按照預(yù)定的設(shè)計(jì)要求被加工，必須進(jìn)行大量的檢測(cè)和量測(cè)，包括芯片線寬度的測(cè)量、各層厚度的測(cè)量、各層表面形貌測(cè)量，以及各個(gè)層的一些電子性能的測(cè)量；用到的設(shè)備：缺陷檢測(cè)設(shè)備、晶圓形狀測(cè)量設(shè)備、 掩膜板檢測(cè)設(shè)備、 CD-SEM（微距量測(cè)掃描式電子顯微鏡）、顯微鏡等。

后道測(cè)試主要在封測(cè)環(huán)節(jié)，分為中測(cè)和終測(cè) 。后道中測(cè)（CP， circuit probe），主要在芯片封裝前： 主要是測(cè)試整個(gè)晶圓片（wafer）上每個(gè)芯粒(die)的邏輯。簡(jiǎn)單來說， CP是把壞的Die挑出來并標(biāo)記出來，后續(xù)只封裝好的die。這樣做可以減少封裝和測(cè)試的成本，也可以更直接的知道Wafer的良率。用到的設(shè)備：測(cè)試機(jī)（IC Tester / ATE）、探針卡（Probe Card）、探針臺(tái)（Prober）以及測(cè)試機(jī)與探針卡之間的接口等。

后道終測(cè)（FT， final test），主要在芯片封裝后：測(cè)試每顆封裝好的芯片（chip）的邏輯。簡(jiǎn)單來說， FT是把壞的封裝好的chip挑出來，可以直接檢驗(yàn)出封裝環(huán)節(jié)的良率；用到的設(shè)備：測(cè)試機(jī)（IC Tester）、分揀機(jī)/分類機(jī)（Handler）等。

測(cè)試設(shè)備三大設(shè)備之ATE競(jìng)爭(zhēng)格局：測(cè)試設(shè)備包括三大類：測(cè)試機(jī)、探針臺(tái)、分選機(jī)，其中測(cè)試機(jī)市場(chǎng)空間占比過半；全球集成電路測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)主要由美國(guó)泰瑞達(dá)和日本愛德萬占據(jù)，兩者總體合計(jì)市占率超過50%。細(xì)分來看，在測(cè)試機(jī)市場(chǎng)中， SOC測(cè)試機(jī)、存儲(chǔ)器測(cè)試機(jī)的市場(chǎng)占比合計(jì)近90%，而愛德萬+泰瑞達(dá)的市場(chǎng)份額超過80%；目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)裝配的測(cè)試系統(tǒng)主要偏重在低檔數(shù)字測(cè)試系統(tǒng)、模擬及數(shù)?；旌蠝y(cè)試系統(tǒng)等，領(lǐng)先廠商包括長(zhǎng)川科技、華峰測(cè)控、上海中藝等。本土廠商在中高檔測(cè)試能力部分目前仍十分薄弱，尚無法與國(guó)外業(yè)者相抗衡（包括愛德萬Advantest、泰瑞達(dá)Teradyne、 Verigy、居諾JUNO半導(dǎo)體等）。但目前國(guó)產(chǎn)中、高檔測(cè)試系統(tǒng)已經(jīng)研制成功，正進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段。上市公司中，國(guó)產(chǎn)廠商長(zhǎng)川科技正全面布局?jǐn)?shù)?；旌稀⒛M、數(shù)字信號(hào)測(cè)試機(jī)+探針臺(tái)；精測(cè)電子已布局memory ATE和面板驅(qū)動(dòng)IC ATE，期待后續(xù)產(chǎn)品出貨。

測(cè)試設(shè)備三大設(shè)備之探針臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)格局：探針測(cè)試臺(tái)(Prober)是前后道工序之間用于對(duì)半導(dǎo)體器件芯片的電參數(shù)特性進(jìn)行測(cè)試的關(guān)鍵設(shè)備，它可以將電參數(shù)特性不符合要求的芯片用打點(diǎn)器(INKER)做一明顯標(biāo)記， 便于在后道工序中及時(shí)將其剔除， 這樣就有效地提高了半導(dǎo)體器件生產(chǎn)的成品率，大大降低器件的制造成本。在具體測(cè)試的時(shí)候，晶圓被固定在真空吸力的卡盤上，并與很薄的探針電測(cè)器對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)探針與芯片的每一個(gè)焊盤相接觸。 電測(cè)器在電源的驅(qū)動(dòng)下測(cè)試電路并記錄下結(jié)果。 測(cè)試的數(shù)量、順序和類型由計(jì)算機(jī)程序控制。

一般來說，探針臺(tái)的單價(jià)在百萬級(jí)別，遠(yuǎn)高于分選機(jī)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，探針臺(tái)的市場(chǎng)份額約占總測(cè)試機(jī)+探針臺(tái)+分選機(jī)的市場(chǎng)空間的15-20%左右。以東京電子(TEL)為代表的廠商雄霸全球探針測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)，而國(guó)內(nèi)廠商中，長(zhǎng)川科技已有探針臺(tái)產(chǎn)品布局。

智東西認(rèn)為，國(guó)內(nèi)集成電路設(shè)備的國(guó)內(nèi)自給率僅有 5%左右，在全球市場(chǎng)僅占 1-2%份額，而且，產(chǎn)業(yè)鏈中上游核心領(lǐng)域芯片多數(shù)占有率基本為0%。半導(dǎo)體設(shè)備進(jìn)口依賴長(zhǎng)期看將嚴(yán)重阻礙中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的自主發(fā)展，國(guó)內(nèi)需求與國(guó)內(nèi)供給的缺口昭示著巨大的國(guó)產(chǎn)化空間。集成電路領(lǐng)域?qū)ν庖蕾囀謬?yán)重，現(xiàn)在，集成電路已經(jīng)成為我國(guó)進(jìn)口金額最大的產(chǎn)品種類，進(jìn)出口的貿(mào)易逆差逐年擴(kuò)大，逆差增速還在持續(xù)提升。但是，在資金、政策、市場(chǎng)環(huán)境三方面利好下，市場(chǎng)格局正在發(fā)生深刻的變化，希望在未來的5-10年內(nèi)，半導(dǎo)體行業(yè)被“卡脖子”的局面不復(fù)存在。

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