激光热处理设备及专用激光加工设备市场规模及未来发展分析
思瀚产业研究院 莱普科技    2025-11-21

2、激光工艺半导体设备行业

（1）激光设备行业

激光是粒子受激辐射产生的一种高度有序光束。物质中粒子吸收能量后跃迁到高能级 E2 位置（下图左），此时若存在适当外来光子直接作用，粒子将由高能级向低能级 E1 位置跃迁，并将能量以完全一致的频率、位相和传播方向的光子形式释放出来，从而加强外来光束并形成激光，因此激光具有单色性、方向性、相干性和高能量密度等特点。

凭借高度受控的特性及其在微纳加工领域的突出优势，激光技术已与包括半导体在内的先进制造业深度融合。目前，中国大陆厂商已在高精度机械制造、增材制造等高端工业场景中广泛应用激光技术，但激光技术在半导体领域的应用主要由境外厂商把持，如光刻、激光热处理等。

半导体与激光技术的融合应用突破是先进精密激光技术的蓝海市场，也是我国半导体产业迈向高端化的必经之路。

（2）激光热处理设备行业

1）热处理工艺概况

离子注入、薄膜沉积等半导体制造工艺可能会在材料中引入孔洞、杂质、位错等结构性缺陷，破坏材料晶格完整性和电学特性，导致性能无法达到器件制备

要求，且其内部残留应力也可能在后续制造过程中导致晶圆翘曲、破裂；金属化等制造工艺也会在实施过程引入结构缺陷，破坏材料体系并导致合金及电学连接无法匹配工艺要求。

热处理工艺通过控制半导体材料加热方式、强度、时间和位置等参数，利用热激活效应促使粒子运动，优化材料内部的电子和晶格结构以实现物理和化学性质的变化，可以有效处理离子注入、薄膜沉积、金属化等工艺导入的缺陷，从而改善半导体器件特性。

近年来半导体制造对材料晶体结构和性能的要求不断提高，热处理工艺逐步成为半导体制造的必要工艺之一。此外，热处理还可用于扩散、氧化等用途，因此热处理已与光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗/抛光、金属化并列成为半导体前道七大工艺步骤，热处理设备也由此成为半导体产线的必要投资。

热处理设备在当前先进半导体制造中承担关键作用，其产业意义已被全球主要经济体所认识，美国和日本均有针对性地将热处理设备纳入出口管制范畴。相关举措不仅提高了我国半导体制造产业获取热处理设备的难度，也在一定程度上对我国热处理设备研发与制造带来了信息与技术封锁，中国大陆热处理设备厂商必须基于独立创新路径研制新品。

结合 SEMI 数据测算，2024 年度中国大陆热处理半导体设备市场规模已达14.87 亿美元，较前一年度增长 26.14%。

此外，根据海关总署数据，前道工艺设备中，热处理设备（商品编码：84862010）2024 年度进口额达到 148.80 亿元，仅次于三大主设备（光刻机、薄膜沉积设备以及刻蚀机），这体现了热处理设备对于半导体制造的重要意义，也凸显了我国热处理设备较高的对外依赖度。

2）热处理工艺技术路线

目前，半导体热处理技术路线主要包括炉管热处理、快速热处理以及基于先进精密激光技术的激光热处理。

传统工艺场景大量使用的炉管热处理、快速热处理等技术存在以下缺陷：

①整体加热导致超薄片的翘曲增大，后续工艺实施难度增加（如光刻机难以对焦）且碎片几率提高；

②整体加热会对低熔点材料（如锡、铟）造成热损伤；

③功率密度不足，高熔点材料（如 SiC）热处理成本提高、工艺难度增大；

④无法有效控制热量扩散，无法应对超浅结杂质激活中的杂质扩散问题；

⑤热处理空域上不具备选择性，导致不必要层间应力的引入，对器件结构形成热损伤，尤其在三维异构集成器件的热处理过程中表现地更为明显。

因此，随着半导体器件制造工艺的精细化要求持续提升，特别是主流产品进入先进制程后，激光热处理工艺开始导入各类半导体制造，应用场景逐步拓宽。《三维集成电路制造技术》1一书即指出，集成电路三维技术未来发展面临的一大挑战也是热预算控制、器件热稳定性、额外的杂质热扩散等问题，激光技术在未来新型器件的热处理工艺中所占比例会越来越高。

目前尚无权威机构对激光工艺在全球热处理工艺中渗透率数据进行调研或预测，若以激光热处理之激光退火工艺为例，QY Research 数据显示，2024 年全球晶圆激光退火设备市场规模为 9.10 亿美元，结合 SEMI 等机构数据综合测算，全球激光退火设备渗透率约 25.89%。2024 年-2030 年期间，全球激光退火设备市场规模增长率达 10.86%，超过未来一段期间内全球半导体设备市场规模整体增长率，预期激光退火设备将加速渗透，在 2030 年渗透率有望达到 32.93%。

3）激光热处理在半导体领域应用情况

激光热处理在半导体领域的成熟应用包括激光退火和激光材料改性，创新应用包括激光辅助刻蚀、激光辅助键合等，说明如下：

激光退火利用激光热效应加剧晶格原子热运动，促进材料内部结构和组织的重排和重构、掺杂原子均匀地重新分布，在晶体结构层面改善晶格质量并优化材料性能，侧重离子注入等工序后的杂质激活、损伤修复等功能。

激光材料改性综合利用激光热效应、光化学效应，通过激光将能量辐照投射在特定区域，以光子能量引发化学键断裂形成化学变化，或快速加热（必要时熔化）表面材料，而后快速降温过程改善材料结晶特性或在熔化层液相外延生长出晶体薄膜，起增大晶粒尺寸、消除材料孔洞缺陷、界面缺陷等作用，侧重满足半导体三维结构更加严苛的材料电学性能要求。

激光辅助刻蚀利用激光的热效应、光电效应、光化学效应等物理机制，结合激光的定点加热特性、时序可控特性并配合适当的光学系统，诱导触发、加速或调制刻蚀气体、刻蚀液体、刻蚀固体等刻蚀介质与硅或其它材料的反应，实现刻蚀功能。

激光辅助键合利用激光的光热效应，结合激光的无应力加工、定点加热特性、时序可控特性并配合适当的光学系统，透过晶圆材料和封装体，对异质结构封装的锡球触点加热至熔点，与下一层的金属实现熔接。由于激光辅助焊接具有作用时间快、温度闭环控制、非接触等特点，特别适合 2.5D/3D 异构集成结构的无翘曲和低应力焊接。

随着集成电路制造工艺的不断精细化，新兴工艺架构对材料的物理与化学性能要求日渐严苛，从而增加了材料退火和改性等热处理工艺需求；加之集成电路步入后摩尔时代，器件的二维尺寸接近物理极限，导致设计和制造转向三维集成，这一转变也导致热处理工艺面临更复杂、更精确也更多维的能量控制挑战。

对于分立器件，提升器件能量密度和长期稳定性，降低能量转换损耗是行业的一贯发展趋势，耐高电压、大电流的功率器件逐渐成为当下重点扩产对象，热处理作为优化材料结构和载流子分布的关键工艺也必须不断迭代以适应日渐复杂的器件结构和各类新型材料对激活效率和激活能的增长需求。

激光热处理技术是前述高端制程的必备工艺；此外，在 3D NAND Flash、SiC功率芯片等产品制造中，基于激光热处理技术的制造方案还可以显著降低工艺综合成本。

4）激光热处理设备市场规模及未来发展分析

逻辑芯片工艺制程进入 40nm 以下后激光热处理工艺技术优势开始显现，进入 28nm 以下后激光热处理工艺成为必备工艺之一； 3D NAND Flash 新架构下创新工艺、DRAM 的存储结构接触 SNC 工艺及字线接触 BLC 工艺必须采用激光热处理工艺，未来相关先进制程的产能建设将产生稳定的市场需求。SiC/GaN等新材料、沟槽型 IGBT 等新结构的引入也将为激光热处理设备市场带来额外增量。

此外，随着集成电路结构向立体化发展，激光热处理技术因其高效性和精确性而得到广泛关注。在后摩尔时代，集成电路缩小单层线宽尺寸的边际效益逐渐减弱，三维堆叠、异构集成成为更具成本效益的技术路径。传统热处理基于热扩散、热对流原理，向堆叠集成结构内部输送能量必然导致外围电路过度升温；相比之下，激光热处理技术不仅加热时间短，而且可以实现能量的定向非接触传输，以较低的热预算对器件特定结构进行高效处理，高度匹配集成电路结构立体化发展趋势，将对传统热处理工艺形成一定程度的替代。

综上，激光热处理设备市场规模有望长期保持增长。

目前，激光热处理设备市场含激光退火设备市场与激光材料改性设备市场。QY Research 数据显示，2024 年全球激光退火设备市场销售额达到 9.10 亿美元，预计 2030 年将达到 16.89 亿美元；中国大陆是全球主要消费市场之一，2024 年市场规模为 1.95 亿美元，预计 2030 年将达到 4.30 亿美元。

激光材料改性方面，近年来，中国大陆领先半导体厂商在各自细分赛道内开发了具备先进水平的三维架构工艺，并产生了增量的激光材料改性需求。莱普科技基于热处理工艺开发了激光诱导结晶设备（LIC）、激光诱导外延生长设备（LIEG）等激光材料改性设备，热处理设备市场规模进一步扩容。结合 TrendForce、Morgan Stanly 等数据综合测算，2022 年-2030 年期间，相关市场规模各年介于1~6 亿元。

综合测算，中国大陆激光热处理设备市场规模将由 2019 年的 7.96 亿元增长至 2030 年的 32.96 亿元，年复合增长率达 13.79%。2024 年，中国大陆热处理设备市场，激光工艺技术路径渗透率达到 16.01%，仍低于全球平均水平（25.89%），预期存在较大的发展空间。

除前述当前已明确的应用场景外，激光工艺技术凭借精度、效率、兼容性等方面突出优势将持续在半导体制造领域的应用挖掘。目前，集成电路工艺日渐复杂、创新迭代复杂度提升，激光热处理已逐步由过去的单步工艺转变为多步工艺、逐步替代传统热处理（含快速热处理），并在 CoWoS/HBM 等其他集成电路三维器件制造中展现工艺优势，市场规模有望进一步扩大。

（3）专用激光加工设备行业

1）激光加工工艺介绍及其在半导体领域应用情况

半导体制造过程涉及大量对晶圆或器件物理形态的高精密加工，如背面减薄、开槽、切割、钻孔、焊接、打标、解键合等，传统工艺主要是利用刀具、锯具、磨具等基于机械力对材料进行削除、切割、成型以赋予材料形状特征；激光加工则是利用激光束的高能量密度特性，通过光路整形将激光聚焦于目标区域后转化为热能并熔化、气化或升华材料，或凭借极大瞬态峰值功率电离打断材料的化学键，从而实现类似的材料切削、去除和成型等功能。

半导体的背面减薄、开槽、切割、钻孔、焊接、打标、解键合等工艺具备相似的应用原理，传统机械加工与激光加工技术路线在切割工艺中的对比情况可类比推广至其他工艺。

当前半导体技术持续演化，半导体制造所使用的晶圆尺寸增加（最高达 12英寸）且厚度减少（最低为数十微米），器件则普遍朝向小型化、集成化发展，加之晶圆制造引入大量新材料、复合材料结构，种种因素均对半导体加工工艺提出极大挑战。传统接触性机械加工不仅在效率层面制约半导体产业扩张，而且其精度欠佳，极易在加工过程出现晶圆破裂、污染等问题；

此外，机械加工的单一刀具也难以实现新型三维器件中由多种半导体材料组成的复合结构切割、钻孔等功能。先进精密激光技术凭借无接触、无磨损、无切削力、无直接冲击、灵活调制、能量密度高、加工速度快、热影响和热变形小等优点，高度适配小型化、超薄化半导体器件制造，以及高硬度、高脆性、高熔点、高复合度的新材料加工需求，已在多个半导体前道制造及后道先进封装环节取代传统机械加工工艺。

此外，精密电子、MLED 等生产领域也存在大量的微纳加工、异型加工需求，先进精密激光技术在相关领域同样具有极强的适应性和丰富的应用场景，并已批量导入生产制造。

2）专用激光加工设备市场规模及未来发展分析

如前所述，先进精密激光技术凭借较强的灵活性和较高的工作效率，对于传统半导体加工的降本增效具有重要意义，且其高精度特征匹配器件精细化、复杂化、三维化的发展趋势，因此在半导体加工领域具备广阔的应用前景。同时，消费电子等终端市场的需求增长也经由精密电子、MLED 等产业传导至专用激光加工设备行业，并成为市场增长的重要来源。

欧洲领先的光学技术贸易杂志，暨德国光子学会和德国应用光学学会官方出版物《Photonics Views》数据显示，中国工业激光设备市场占激光设备市场的比例为 62%，工业激光设备中有 12%用于半导体/显示领域（不含切割）；另结合《2024 中国激光产业发展报告》《2025 中国激光产业发展报告》中全国激光设备市场规模测算，2024 年我国半导体/显示领域（不含切割）激光加工设备市场规模达 65.38 亿元，2019 年至 2024 年期间年复合增长率达 5.96%。

更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网，同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告（立项审批备案、银行贷款、投资决策、集团上会）、产业规划、园区规划、商业计划书（股权融资、招商合资、内部决策）、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。