机械装备之半导体激光加工设备概览


发布于:2026-06-29

       受益于2020-2022年封测厂新增产线及产能扩增影响,中国半导体激光加工设备市场持续保持增长。2023年由于半导体行业下行周期影响,以及叠加封测厂产能不足的影响,2023年中国半导体激光加工设备市场下滑4.5%,仅为31.4亿元。2020-2023年,中国半导体激光加工设备行业市场规模由20.5亿增长至31.4亿。

      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激光加工设备将迎来蓬勃发展。预计将带动激光划片、激光打标及激光临时解键合等用于封测环节的激光加工设备进一步增长,预计2024年-2028年市场规模由37.4亿元增长至70.83亿元,期间复合增长率为17.3%

      

        半导体激光加工设备

       半导体激光加工设备是指在半导体生产环节通过激光技术对硅片、晶圆及芯片进行加工的工具,能够较好地处理传统工艺方法较难处理的硬度大、熔点高的材料,已在硅片制造、晶圆制造及封装环节发挥着至关重要的作用。

       半导体激光加工设备依照工艺环节用途可分为激光划片设备、激光打标设备、激光解耦合设备、激光Trimming设备等。在硅片制造阶段需要晶圆激光打标设备,在芯片封装阶段需要激光划片设备,在元器件封装阶段需要IC激光打标设备。此外,随着先进封装技术的发展,先进封装设备不断涌现,如用于超薄圆片处理的激光临时解耦合设备,用于晶圆与晶圆堆叠工艺的激光晶圆解耦合设备激光Trimming设备等。

        激光设备起源于20世纪50年代,2006年中国首次将激光技术列为重点发展的前言科技;中国在半导体激光加工设备领域起步较晚但发展迅速,2016年以后激光器在设备加工领域的应用逐渐广泛。

        全球激光加工设备发展历程史:

        激光起源于1917年爱因斯坦提出受激辐射理论,是激光发展的理论基础;

       1954年,基于受激辐射理论,美国科学家汤明斯发明微波激射器;

        1960年,美国科学家梅曼首次制成光波激射器,标志着激光时代的到来;

        1962年同质结GaAs半导体激光器问世;

        1969年双异质半导体激光器问世;

        1971年世界范围内首次出现1000W商用二氧化碳激光器;

        1977年,双异质短波长半导体激光器的连续工作寿命达到1*1000000个小时,同年5月以此为光源的第一代光纤通信系统在美国正式投入使用;

        20世纪70-80年代,激光打标、激光焊接等技术逐渐应用于商业领域;

        20世纪90年代,多种激光精密加工技术在电子行业应用;

      21世纪初,自动化激光设备等高端产品开始应用;

      2016年以来全球激光在材料加工领域的应用始终占有40%左右的比例,显示出激光材料加工成为激光重要的应用领域,即激光加工设备崭露头角。 

       中国激光加工设备发展历程史:

       1961年,长春光机所研制成功中国第一台红宝石激光器,标志着中国激光时代的到来;

       1963年,长春光机所和半导体研究所成功研制出GaAs半导体激光器;

       1970年,上海光机所额半导体研究所成功研制出单异质结构半导体激光器;

        1975年,中国成功观察到双异质结构半导体激光器在室温下的连续受激发;

        1976年实现室温条件下双异质结构半导体激光器的连续运转工作;

        1978年,半导体研究所成功实现室温条件下半导体激光器运转寿命超过1千小时;

       1980年,成功突破室温条件下半导体激光器运转寿命超过10万小时,研制成功双稳态半导体激光器;

        1987年,成功研制出DFB半导体激光器;

       1993年,成功研制出GalnAs垂直腔面发射激光器;

       2005年,中国厂商进入光纤激光市场;

       2006年,中国发布《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》首次将激光技术列为重点发展的前沿技术,中国出现华工科技和大族激光两家激光行业上市公司。

       2016年以来,激光加工设备领域应用逐具规模。

        半导体激光加工设备产业链

       半导体激光加工设备上游为原材料,主要包括激光器、光学元器件、运控系统、激光加工头等;中游为激光加工设备的生产企业;下游为应用环节,主要应用于电子领域。

        激光器是半导体激光加工设备核心原材料,大族激光、德龙激光等企业拥有自研激光器,但高端激光器主要从德国和美国进口;光学元器件和运控系统部分核心原材料国产和进口差距依旧存在,进口依赖度高。激光器的可饱和吸收镜、脉冲展宽及压缩器等因市场规模小、技术门槛高、国内同类产品的性能和国外先进厂商的产品尚存一定差距,国内企业多依赖进口;运控系统的运动控制卡和精密导轨、光学元器件的镜片等由于材质要求高,也多依赖进口。

      半导体激光加工设备市场以国际厂商为主导,DISCO、EOTechnics、ASMPT占据六成市场,在细分领域呈现龙头垄断态势;中国大陆厂商起步较晚,企业较少,主要有大族激光、德龙激光、联东科技、迈为股份等,市占率较低仍处于起步发展阶段,正在加速追赶国际巨头企业。

       半导体激光加工设备下游企业购入设备自主进行加工为主流的应用方式,少数企业选择来料加工形式;电子领域为半导体激光加工设备的主要应用市场,其次为机械和通讯领域。

       行业发展趋势浅析

       中国政府鼓励集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业的发展,从2020年到2024年符合条件企业均可享受国家税收优惠政策。从中国半导体行业看,近几年中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,2023年中国半导体设备市场规模为2579.1亿元,同比增长35.7%,中国半导体设备行业市场规模2020-2023年复合增长率为26%,增速明显高于全球,半导体设备需求增加带动单导体激光加工设备市场需求持续扩大。此外下游半导体行业技术突破,有望吸引更多资本进入,从而增加内资投产晶圆厂数量,给国产设备带来更大的市场进入空间。

        半导体激光加工设备行业技术门槛相对较高,需要大量研发投入和资金投入,尤其是高端半导体激光加工设备由于存在高端定制需求,需要生产制造企业拥有工艺研发能力和软件开发能力,持续投入资金和研发生产,产品性能对标国际水平。预计大族激光、德龙激光等头部企业市占率在国产替代趋势下有望提升。

       半导体激光加工设备中激光划片设备和激光打标设备价格相对较高,价格波动范围较大。激光划片设备价格在50-100万人民币,由于行业内竞争厂商产品同质化严重,预计未来价格有所下降;激光打标设备价格在10-100万人民之间,价格区间较大的原因主要在于低端激光打标设备如联动科技的低端激光打标设备市场占有率稳定,价格趋于探底,而高端激光打标设备多为定制化需求,价格较高。激光键合设备由于行业产品同质化竞争,价格有望逐渐稳定到10万多/台;激光Trimming设备价格在20-40万人民币,未来价格有望下探。

       随着AI算力需求的不断提升,尤其是深度学习、自然语言处理和大数据分析的快速发展,对高性能计算HPC系统的需求日益增加,从而推动高带宽内存HBM等新型存储器市场的迅猛增长。伴随AI服务器单GPU搭载HBM叠层数量的提升、HBM堆叠结构增多,要求晶圆厚度不断降低,进而提升激光Trimming、激光划片、激光解键合等设备需求。


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