Bạn có thể đã nghe hoặc chưa nghe nói đến máy bơm chân không bán dẫn; thiết bị chính xác này đóng vai trò như một "động cơ vô hình" thực sự trong chuỗi công nghiệp bán dẫn. Những đột phá về công nghệ và động lực thị trường của nó tác động trực tiếp đến hiệu quả và tỷ lệ sản xuất chip toàn cầu.
Máy bơm chân không bán dẫn là máy bơm chân không chuyên dụng được sử dụng để chế tạo các thiết bị bán dẫn và các sản phẩm công nghệ cao-cao khác. Nó sử dụng công nghệ "khô"-có nghĩa là không sử dụng dầu bôi trơn hoặc chất lỏng khác trong máy bơm-do đó loại bỏ các vấn đề liên quan đến ô nhiễm và rò rỉ dầu. Dựa trên nguyên tắc hoạt động và thiết kế cấu trúc, máy bơm chân không bán dẫn có thể được phân loại thành nhiều loại khác nhau, chẳng hạn như máy bơm cánh quạt quay khô, máy bơm trục vít khô, máy bơm cuộn khô, máy bơm phân tử turbo và máy bơm đông lạnh.
Bơm chân không bán dẫn đóng vai trò then chốt trong quá trình sản xuất chất bán dẫn. Chúng là những thiết bị linh hoạt được triển khai rộng rãi trong nhiều giai đoạn khác nhau, bao gồm chế tạo tấm bán dẫn, vận hành khóa-tải, khắc axit, CVD (Lắng đọng hơi hóa học), ALD (Lắng đọng lớp nguyên tử), đóng gói và thử nghiệm. Các giai đoạn quy trình cụ thể này yêu cầu môi trường có độ sạch cao hoặc điều kiện vận hành nghiêm ngặt để đảm bảo hiệu suất và năng suất của các thiết bị bán dẫn thu được. Trong những năm gần đây, khi các nút quy trình tiên tiến đã tiến tới mốc 3-nanomet-và thậm chí cả các nhà chế tạo tấm bán dẫn-nhỏ hơn cũng đã chứng kiến sự gia tăng theo cấp số nhân về các yêu cầu liên quan đến độ sạch, tốc độ bơm và độ ổn định của môi trường chân không. Xu hướng này đã thúc đẩy sự phát triển công nghệ trong máy bơm chân không bán dẫn, thúc đẩy sự chuyển đổi từ thiết kế kín dầu truyền thống sang máy bơm khô tiên tiến, được nâng lên hoàn toàn bằng từ tính.
Hệ thống chân không bán dẫn có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng chip và hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, máy bơm chân không bán dẫn có đặc điểm là có rào cản kỹ thuật cao để gia nhập, kèm theo các yêu cầu nghiêm ngặt về độ tin cậy của sản phẩm, khả năng tùy chỉnh và hiệu quả năng lượng:
Độ tin cậy: Máy bơm chân không dùng trong các ứng dụng bán dẫn cần được bảo trì liên tục; do đó, các sản phẩm có độ tin cậy cao có thể giảm thiểu tần suất sửa chữa, từ đó giảm chi phí vận hành cho khách hàng. Thông thường, chi phí cho một lần sửa chữa lên tới khoảng 1{1}}tổng giá trị của thiết bị.
Tùy chỉnh: Điều kiện hoạt động khác nhau đáng kể giữa các dây chuyền sản xuất tấm bán dẫn khác nhau; do đó, các giải pháp cần thiết và thông số kỹ thuật của sản phẩm có tính cá nhân hóa cao, đòi hỏi dịch vụ tùy chỉnh ở mức độ cao.
Hiệu quả năng lượng: Trong cơ sở sản xuất chất bán dẫn (FAB), thiết bị liên quan đến chân không-chiếm khoảng 20% tổng mức tiêu thụ năng lượng. Do đó, việc nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng trong các hệ thống này có thể giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng tổng thể của khách hàng. Từ góc độ ứng dụng, bơm chân không bán dẫn là một phần không thể thiếu trong mọi giai đoạn sản xuất chất bán dẫn. Các giai đoạn này bao gồm giai đoạn cung cấp nguyên liệu thô-bao gồm kéo phôi silicon, cắt lát, mài, oxy hóa và căn chỉnh mặt nạ ảnh-cũng như các quy trình chế tạo chip, chẳng hạn như tạo mặt nạ ảnh, ứng dụng hạt, tăng trưởng wafer, cấy ion và lắng đọng hơi hóa học. Hơn nữa, chúng rất cần thiết cho nhiều bước tiếp theo, bao gồm đóng gói chip và thử nghiệm sản phẩm cuối cùng. Mỗi giai đoạn này đòi hỏi phải kiểm soát chính xác các điều kiện môi trường để đảm bảo chất lượng và hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.
Bơm chân không đóng vai trò then chốt trong các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất chất bán dẫn, loại bơm chân không cụ thể được sử dụng tùy thuộc vào yêu cầu riêng của từng quy trình. Máy bơm chân không khô chiếm ưu thế trong bối cảnh sản xuất chất bán dẫn do tính chất không-gây ô nhiễm và khả năng thích ứng cao; trong khi đó, máy bơm turbo phân tử, máy bơm chân không Roots và các thiết bị tương tự đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng chân không-cao hoặc trung bình-chân không cụ thể. Hơn nữa, được thúc đẩy bởi những tiến bộ công nghệ, việc sử dụng hệ thống bơm chân không lai ngày càng trở nên phổ biến để đáp ứng nhu cầu đa dạng và phức tạp của quy trình sản xuất hiện đại.
Theo dữ liệu từ SEMI, thị trường thiết bị bán dẫn đã đạt mức cao kỷ lục mới vào năm 2022, đạt quy mô thị trường là 107,6 tỷ USD-tương ứng với Tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 21,63% kể từ năm 2019. Dữ liệu từ Viện nghiên cứu công nghiệp Huajing chỉ ra rằng thị trường máy bơm chân không bán dẫn toàn cầu đạt quy mô khoảng 14,73 tỷ RMB vào năm 2022, phản ánh tốc độ CAGR là 12,77%. kể từ năm 2019.
Dựa trên các tính toán từ dữ liệu do nhiều tổ chức nghiên cứu cung cấp, thị trường bơm chân không bán dẫn toàn cầu dự kiến sẽ đạt quy mô 19,6 tỷ RMB vào năm 2024 và 21,6 tỷ RMB vào năm 2025. Sự tăng trưởng này dự kiến sẽ được thúc đẩy bởi khoảng 4,5 tỷ RMB (năm 2024) và 5,6 tỷ RMB (năm 2025) theo nhu cầu mới, cùng với khoảng 15,1 tỷ RMB (năm 2024) và 16,0 tỷ RMB (vào năm 2025) nhu cầu thay thế và nâng cấp thiết bị. Hơn nữa, thị trường bơm chân không bán dẫn kết hợp ở Trung Quốc đại lục và Đài Loan dự kiến sẽ đạt 8,6 tỷ RMB vào năm 2024 và 9,8 tỷ RMB vào năm 2025, bao gồm khoảng 2,5 tỷ RMB (năm 2024) và 3,2 tỷ RMB (năm 2025) theo nhu cầu mới và khoảng 6,2 tỷ RMB (năm 2024) và 6,7 tỷ RMB (năm 2025) vào năm 2025. nhu cầu thay thế thiết bị.
Hiện nay, thị trường bơm chân không bán dẫn chủ yếu do các doanh nghiệp châu Âu và Nhật Bản thống trị. Những công ty hàng đầu này bao gồm Atlas Copco (Thụy Điển), Edwards (được Atlas; Anh mua lại), Ebara (Nhật Bản), Pfeiffer Vacuum (Đức) và Kashiyama (Nhật Bản). Các công ty nội địa chủ chốt trong lĩnh vực này bao gồm Zhongkeyi và Hanbell Precision Machinery. Các doanh nghiệp quốc tế hàng đầu trong lĩnh vực công nghệ chân không có lịch sử lâu đời và công nghệ tiên tiến; hơn nữa, họ duy trì dấu ấn chiến lược sâu rộng trên các lĩnh vực liên quan và liên tục mở rộng thị phần thông qua mua bán và sáp nhập.
Theo dữ liệu hiện có, bối cảnh cạnh tranh của thị trường máy bơm chân không bán dẫn toàn cầu vào năm 2021 cho thấy một xu hướng tập trung rõ rệt. Đáng chú ý, Atlas chiếm thị phần lớn nhất-đạt 48%-qua đó chứng tỏ vị thế thống lĩnh của mình trong lĩnh vực này. Theo sau là Pfeiffer, chiếm 13% thị phần, cho thấy vị thế cạnh tranh đáng kể của nó trong ngành. Các công ty quốc tế khác chiếm tổng cộng 34% thị phần, nhấn mạnh tầm quan trọng liên tục của họ trên thị trường toàn cầu. Điều đáng lưu ý là mặc dù các nhà sản xuất trong nước{10}}như Hanbell và Zhongkeyi-hiện nắm giữ thị phần tương đối nhỏ (tổng cộng chỉ 5%), nhưng con số này phản ánh sự trỗi dậy dần dần của các doanh nghiệp trong nước trong lĩnh vực công nghệ cao-này khi họ ngày càng tham gia vào cạnh tranh quốc tế.
Theo phân tích của Trung tâm Nghiên cứu Hanghangcha, thị trường máy bơm chân không bán dẫn toàn cầu dự kiến sẽ duy trì đà tăng trưởng mạnh mẽ trong những năm tới, với nhu cầu trên tất cả các phân khúc đều có xu hướng phát triển tích cực. Đặc biệt, sự mở rộng nhanh chóng của các ngành công nghiệp mới nổi-chẳng hạn như Internet vạn vật (IoT), điện toán đám mây và dữ liệu lớn-kết hợp với nhu cầu mở rộng công suất do các công nghệ xử lý tiên tiến trong lĩnh vực mạch tích hợp truyền thống thúc đẩy, đã mở ra cơ hội thị trường rộng lớn cho ngành thiết bị bán dẫn, đồng thời thúc đẩy sự mở rộng ổn định của thị trường bơm chân không bán dẫn.