>> 東興證券-電子行業(yè)半導(dǎo)體技術(shù)前瞻專題系列之一:AI半導(dǎo)體的新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料與投資建議-240108
| 上傳日期: |
2024/1/8 |
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| 格式: |
pdf 共17頁 |
來源: |
東興證券 |
| 評級: |
推薦 |
作者: |
劉航 |
| 行業(yè)名稱: |
電子 |
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投資摘要: 半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)狀:晶圓廠建設(shè)成本加大,AI相關(guān)開支明顯提升。在人工智能和汽車電動化的產(chǎn)業(yè)趨勢下,半導(dǎo)體增長邏輯在強化,2030年半導(dǎo)體市場規(guī)模有望突破1萬億美元。隨著工藝節(jié)點的突破,半導(dǎo)體研發(fā)投入和晶圓廠建設(shè)成本大幅提升,5nm晶圓廠建設(shè)成本高達54億美元。晶體管微縮、3D堆疊等促進了CMOS先進工藝方面的投資,2024-2027年半導(dǎo)體制造設(shè)備市場有望保持持續(xù)增長。預(yù)計半導(dǎo)體公司AI/ML相關(guān)EBIT快速增長,中長期有望增加至每年850-950億美元。AI對于半導(dǎo)體制造產(chǎn)生的貢獻最大,約為380億美元,但芯片研發(fā)和設(shè)計成本有望降低。未來越來越多的數(shù)據(jù)中心使用高性能服務(wù)器,預(yù)計2027年AI半導(dǎo)體銷售額快速增長。 隨著AI半導(dǎo)體晶體管數(shù)量增加,通過引入MPU、增大芯片面積,算力大幅提升,接下來我們對于AI半導(dǎo)體的新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料等產(chǎn)業(yè)趨勢進行前瞻性分析。 (一)新結(jié)構(gòu):晶體管微縮、存儲器件堆疊,電容使用MIMCAP結(jié)構(gòu)。AI半導(dǎo)體器件的新結(jié)構(gòu)將加速由FinFET向GAA轉(zhuǎn)變。GAAFET的器件結(jié)構(gòu)中,溝道外延層、源極/漏極外延層出現(xiàn)多層結(jié)構(gòu),此外高性能/高帶寬的DRAM使用High-k材料和金屬材料,而這些材料和工藝都需要更多的ALD和PVD外延工藝。另外,隨著生成式AI的發(fā)展,大容量數(shù)據(jù)高速運轉(zhuǎn),DRAM芯片使用HBM結(jié)構(gòu)來降低互聯(lián)的延遲。隨著AI半導(dǎo)體的發(fā)展,未來將更多采用3D堆疊和低溫/復(fù)雜器件結(jié)構(gòu)。AI半導(dǎo)體增加了MIMCAP結(jié)構(gòu)(Hf基ALD介質(zhì)層),其中MIM為單元電容器。 ?。ǘ┬鹿に嚕篎EOL采用HKMG工藝,部分BEOL采用背面供電工藝。邏輯器件制造可分為前道(FEOL)、中道(MOL)和后道(BEOL)工藝。SiON/Poly柵極集成解決方案存在一定局限性,隨著SiON厚度不斷減小,導(dǎo)致了更多功率損耗,使得HKMG集成解決方案應(yīng)運而生。HKMG可以降低晶體管柵氧化層厚度,通過提高晶體管速度和Vdd微縮來降低功耗。背面供電工藝將電源線移動到芯片“背面”的方法,使得芯片“正面”專注于互連,英特爾背面供電方案IR降低了30%,每個核心的性能提高6%。 ?。ㄈ┬虏牧希汗璨牧?、Hf、鉬金屬和high-k材料用量增加,封裝基板使用量明顯增大。為了獲得更高的性能,小芯片使用量將增多,相應(yīng)硅材料的使用量也會相應(yīng)增大,隨著芯片高密度互聯(lián)的要求,硅面積或?qū)⒃黾右槐抖?。高性?高帶寬的DRAM需要采用High-k材料和金屬材料,這些材料和工藝都需要更多的單片ALD和外延工藝。DRAM線寬越細(xì),High-k材料用的越多。從材料端來看,后段制造工藝中鉬金屬替代CVD工藝中的鎢以及PVD工藝中的銅金屬,3DNAND中會更多地使用鉬金屬,而中段工藝將使用鉬金屬作為Via填充材料。 投資建議:隨著AI的發(fā)展,AI半導(dǎo)體具有新結(jié)構(gòu)、新工藝和新材料,我們建議積極關(guān)注以下幾個方面的創(chuàng)新性變革: (1)隨著堆疊工藝增多,ALD設(shè)備需求量增多,受益標(biāo)的:微導(dǎo)納米; ?。?)未來采用HKMG工藝,High-k材料需求量增大,前驅(qū)體使用量或?qū)⑻嵘?,受益?biāo)的:雅克科技;隨著芯片高密度互聯(lián),硅片用量有所增加,推薦滬硅產(chǎn)業(yè),受益標(biāo)的:TCL中環(huán)、神工股份、立昂微。 ?。?)3D封裝過程中會使用更多的封裝基板,受益標(biāo)的:興森科技、深南電路。 風(fēng)險提示:下游需求不及預(yù)期、技術(shù)迭代風(fēng)險、客戶拓展不及預(yù)期、中美貿(mào)易摩擦加劇。
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