半导体技术前瞻专题系列之一：电子行业：AI半导体的新结构、新工艺、新材料与投资建议-20240108-东兴证券-17页_1mb

半导体行业现状

半导体行业在人工智能和汽车电动化趋势下强势增长，预计到2030年市场规模将突破1万亿美元。AI相关开支显著提升，晶圆厂建设成本高达54亿美元（如5nm工艺），资本投入巨大，推动技术壁垒强化。2024-2027年半导体制造设备市场持续增长。AI带来的EBIT增量巨大，预计4年后达850-950亿美元，其中制造领域贡献最大约380亿美元；芯片设计成本有望降低，AI推广加速算力提升。

AI半导体新结构

新结构聚焦晶体管微缩：由FinFET过渡到GAAFET再到CFET，更复杂多层结构提高控制力。GAAFET工艺需更多ALD和外延设备，单硅片设备市场CAGR达16-20%。存储方面，采用HBM堆叠减少互联延迟，3D堆叠技术提升存储密度。AI半导体引入MIMCAP结构增加单元电容，支持更高性能应用。

AI半导体新工艺

新工艺减轻栅氧化层依赖，HKMG集成方案通过高k材料和金属栅极降低功耗，提升晶体管速度和Vdd微缩。例如，SKhynix产品速度提高33%，功耗下降25%。背面供电工艺将电源线移至芯片背面，显著降低能耗30%并提升核心性能6%，优化互连布局。

AI半导体新材料

新材料需求扩大：High-k材料用于45nm以下工艺，提升介电性能；钼金属替代铜/钨在3D NAND和中段工艺中，增强导电性。硅片用量增加支持高密度互联，预计面积增长一倍。封装基板在3D封装中广泛应用，FC-BGA架构提升连接效率。

投资建议

建议关注创新领域：ALD设备需求增长带动微导纳米；HKMG推动High-k材料使用，利好雅克科技；芯片互联增加载沪硅产业、TCL中环、神工股份、立昂微；3D封装基板需求加大，推荐兴森科技、深南电路。

风险提示

下游需求不及预期、技术迭代加速、客户拓展困难及中美贸易摩擦可能影响行业发展。