在說半導體設備之前,我們先說一下半導體這個行當。從大的方向上來說,半導體市場可以分為集成電路、分立器件、光電子和傳感器四大領域,其中尤以集成電路所占的份額最為龐大。
根據(jù)美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)發(fā)布的最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2015 年全球半導體市場規(guī)模為 3,352 億美元,比 2014 年略減0.2%。而集成電路的規(guī)模高達2,753 億美元,占半導體市場的 81%。所以說集成電路是半導體產(chǎn)業(yè)的重中之重。
而根據(jù)SEMI公布的數(shù)據(jù)顯示,2015年全球半導體設備出貨金額為365.3億美元,低于2014年的375.0億美元(約1.23兆元臺幣)銷售額。此項統(tǒng)計包含晶圓前段制程設備、后段封裝測試設備以及其他前段設備。其他前段設備包括光罩╱倍縮光罩制造、晶圓制造以及晶圓廠設施。
在這些設備采購份額中,臺灣已連續(xù)第4年穩(wěn)坐半導體設備最大市場寶座,設備銷售金額達96.4億美元,這主要得益于臺灣本身在封測產(chǎn)業(yè)的興旺,臺積電、聯(lián)電、矽品和日月光等,無一不是行業(yè)內(nèi)名列前茅的代表,但其年增僅約2%。
而南韓與日本市場擴大并超越北美,分別排名第2及第3,其中,日本市場以年增31%居各市場成長之冠。
北美市場則是以51.2億美元(約1679億元臺幣)金額落到第4位,年減幅度高達37%、歐洲市場年減約19%﹔
中國市場規(guī)模依舊超越歐洲市場及其他地區(qū),年成長約12%。 高企的增長率除了國內(nèi)對中芯國際、長電等企業(yè)的扶持外,還有就是格羅方德、臺積電等知名企業(yè)和國內(nèi)的合資或者投資建廠,給中國帶來了增長的機遇。毫無疑問,中國在未來幾年在半導體設備方面有高速增長的需求。
但與高速增長需求不相匹配的是,國產(chǎn)半導體設備,尤其是在高端設備的缺失,提升了中國半導體產(chǎn)業(yè)的準入門檻。
根據(jù) SEMI 的統(tǒng)計, 2014 年全球半導體設備市場規(guī)模為 375 億美元,前十大半導體設備廠商的銷售額為 351 億美元,市場占有率高達 93.6%,行業(yè)處于寡頭壟斷局面。 前十大半導體設備生產(chǎn)商中,有美國企業(yè) 4 家,日本企業(yè) 5 家,荷蘭企業(yè)1 家。里面難尋中國廠商的蹤影,這和近幾年中國飛速發(fā)展的fabless產(chǎn)業(yè)是格格不入的。這也與今年國內(nèi)推動的封測產(chǎn)業(yè)相去甚遠的。如何提升國產(chǎn)設備的市場占有率就成為半導體從業(yè)者關注的另一個問題。
PS:需要說明一下,在2015年10月,半導體設備制造商LamResearch(科林研發(fā))以約106億美元收購其競爭對手KLA-Tencor(科磊)公司,改變了設備市場的格局。
?。◤纳舷聝蓤D對比可以看出,國內(nèi)外的差距多嚴重)
假設 2014 年國內(nèi)半導體設備的銷售額為40.53 億元,僅占全球半導體設備市場份額的 1.7%,處于可以忽略的地位,半導體設備的落后程度可見一斑。
從上圖可以看出,整個集成電路的打磨過程中,會涉及到各種各樣的設備。我們就按照市場的占有率介紹一下前十的設備公司,并介紹一下他們的相關設備,并說明一下他們在半導體流程中充當什么角色。
一、應用材料
按維基百科,應用材料公司是全球最大的半導體設備和服務供應商。應用材料公司創(chuàng)建于1967年,公司總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉。應用材料公司1984年進入中國,目前在上海,北京,天津,蘇州,無錫等地有辦事處或倉庫,在西安設有太陽能開發(fā)中心。
應用材料公司的主要產(chǎn)品為芯片制造相關類產(chǎn)品,例如原子層沉積,物理氣相沉積,化學氣相沉積,電鍍,侵蝕,離子注入,快速熱處理,化學機械拋光,測量學和硅片檢測等。應用材料公司每年的研究經(jīng)費達到約10億美元。
應用材料公司Applied Materials(AMAT)歷史沿革:
1967年,Michael A. McNeilly創(chuàng)立應用材料公司;
1972年,Applied Materials公開交易;
1984年,應用材料公司進入中國,目前在上海,北京,天津,蘇州,無錫等地有辦事處或倉庫,在西安設有太陽能開發(fā)中心(詳見下文);
1996年11月,應用材料公司收購兩家以色列公司:1.75億美金收購Opal Technologies、1.1億美元收購Orbot Instruments;
2000年,Applied Materials收購Etec Systems, Inc.;
2011年6月27日,應用材料公司以2100萬美金收購以色列公司OramirSemiconductor Equipment Ltd.;
2008年1月,Applied Materials購買意大利公司Baccini;
2009年,應用材料公司在中國陜西西安開設了其太陽能技術中心(Solar Technology Center)—是目前全球最大的商業(yè)太陽能能源研究和發(fā)展機構(gòu)/設施;
2009年12月,Applied Materials完成對Semitool Inc.的收購;
2011年5月,Applied Materials宣布收購Varian Semiconductor;
2013年9月24日,應用材料宣布將透過換股方式,作價90億美元收購主要競爭對手東京電子(Tokyo Electron),2015年4月28日,應用材料與東京電子表示將取消業(yè)務合并計劃,因該合并未獲得美國司法部認可。
二、ASML
阿斯麥公司(臺譯:艾司摩爾控股公司)ASML Holding NV創(chuàng)立于1984年,前稱ASM Lithography Holding N.V.,于2001年改為現(xiàn)用名,總部位于荷蘭費爾德霍芬(Veldhoven),全職雇員12,168人,是一家半導體設備設計、制造及銷售公司。
公司主要從事半導體設備的設計、制造及銷售,ASML公司主要專精于晶片制造微縮影設備之設計制造與整合,積體電路生產(chǎn)流程中,其關鍵的制程技術則是微縮影(lithography)技術將電路圖影像投射在晶片上之曝光。業(yè)務范圍遍及全球,生產(chǎn)與研發(fā)單位則分別位于美國康乃狄克州、加州,臺灣以及荷蘭。
阿斯麥公司在世界14個國家和地區(qū)有50個子公司和生產(chǎn)據(jù)點,主要產(chǎn)品是用來生產(chǎn)大規(guī)模集成電路的核心設備光刻機,在世界同類產(chǎn)品中有90%的市占率。
阿斯麥公司(艾司摩爾控股)ASML Holding(ASML)簡史:
1984年,艾司摩爾從荷蘭著名電子制造商飛利浦獨立,此后致力于大規(guī)模集成電路制造設備的研究和制造。根據(jù)摩爾定律不斷為提高單位面積集成度作貢獻。2007年已經(jīng)能夠提供制造37nm線寬集成電路的光刻機。
制造大規(guī)模集成電路時要對半導體晶圓曝光3,40次。如何在不降低品質(zhì)的情況下,減少曝光次數(shù)是曝光機的發(fā)展方向。阿斯麥公司使用德國蔡斯公司的光路系統(tǒng)。鏡頭使用螢石和石英制造。
曝光機是高附加值產(chǎn)品,一臺新的曝光機動輒3000至5000萬美元。但是研發(fā)周期長投入資金也相當巨大。
阿斯麥公司為半導體生產(chǎn)商提供光刻機及相關服務,TWINSCAN系列是目前世界上精度最高,生產(chǎn)效率最高,應用最為廣泛的高端光刻機型。目前全球絕大多數(shù)半導體生產(chǎn)廠商,都向ASML采購TWINSCAN機型,例如英特爾(Intel),三星(Samsung),海力士(Hynix,KSE:000660),臺積電(TSMC),聯(lián)電((NYSE:UMC)),格羅方德(GlobalFoundries,格羅方德成立于2009年3月2日,是從美國AMD公司制造部門分拆出。母公司分別為AMD及阿布扎比的Advanced Technology Investment Company(ATIC),其中ATIC占公司股權65.8%)及其它臺灣十二吋半導體廠。
目前(截至2012年,現(xiàn)在的不知道,誰清楚請告知)已經(jīng)商用的最先進機型是Twinscan XT 1950i,每小時單位產(chǎn)出為260片(WPH)12吋芯片,屬于浸潤式(immersion)光刻機,用來生產(chǎn)關鍵尺度低于38納米的集成電路。
除了目前致力于開發(fā)的TWINSCAN平臺外,阿斯麥公司還在積極與IBM等半導體公司合作,開發(fā)下一代光刻技術,比如EUV(極紫外線光刻),用于關鍵尺度在22納米甚至更低的集成電路制造。目前阿斯麥公司已經(jīng)向客戶遞交若干臺EUV機型,用于研發(fā)和實驗。同時,基于傳統(tǒng)TWINSCAN平臺的雙重曝光等新興技術,也在進一步成熟和研發(fā)過程當中。07年末三星(Samsung)宣布成功生產(chǎn)的36nm NAND Flash,基于的便是雙重曝光技術(double patten)。
2012年7月10日,英特爾斥資41億美元收購荷蘭芯片設備制造商阿斯麥公司的15%股權,另出資10億美元,支持阿斯麥公司加快開發(fā)成本高昂的芯片制造科技。先以21億美元,收購阿斯麥公司10%股權,待股東批準后,再以10億美元收購5%股權,投注金額將以發(fā)展450mm機臺以及EUV研發(fā)制造10nm技術為兩大主軸。
2012年8月5日,臺積電宣布加入荷蘭阿斯麥公司所提出的“客戶聯(lián)合投資專案”(Customer Co-Investment Program),根據(jù)協(xié)議,臺積電將投資ASML達8.38億歐元,取得阿斯麥公司約5%股權,未來5年并將投入2.76億歐元,支持阿斯麥公司的研發(fā)計劃。
2012年8月27日,三星宣布斥資5.03億歐元入股以荷蘭為基地的芯片商阿斯麥公司3%股權,并額外注資2.75億歐元合作研發(fā)新技術。
2012年10月17日,ASML Holding NV(ASML)與Cymer (原NASDAQ:CYMI)宣布簽訂合并協(xié)議,阿斯麥公司將以19.5億歐元收購Cymer所有在外流通股票,收購Cymer目的在于加速開發(fā)Extreme Ultraviolet半導體蝕微影技術,兩家公司董事會一致通過這件交易,Cymer股東將以每股收取20萬美元現(xiàn)金和1.1502股ASML普通股,收購價比Cymer過去30日均價高出61%。
三、Tokyo Electron
東京電子 成立于1963年,為全球第三大半導體設備生產(chǎn)商,提供給半導體與平面顯示器產(chǎn)業(yè)。
半導體生產(chǎn)設備,包括涂布機、電漿蝕刻系統(tǒng)、熱加工系統(tǒng)、單晶片沉積系統(tǒng)、清洗系統(tǒng),用于晶圓生產(chǎn)流程,還提供晶圓探針系統(tǒng)。平板顯示器生產(chǎn)設備,包括平面顯示鍍膜機、平面電漿蝕刻,及電漿體化學氣相沉積系統(tǒng)用于薄膜矽太陽能電池。
東京電子發(fā)展歷程:
1963年11月 - 由東京放送(TBS)成立東京電子研究所
1978年10月 - 東京電子研究所更名為東京電子
1980年?6月 - 在東京證券交易所第2部上市
1984年 3月 - 升格為在東京證券交易所第1部上市
1990年8月 - 成立東電FE,開始研發(fā)制造LCD和FPD的設備
1994年 8月 - 總公司地址搬到赤坂TBS放送中心
2006年 4月 - 分割為東電AT,東電九州和東電軟件技術三個子公司
2008年 2月 - 和夏普合資成立東京電子PV
2013年 9月 - 和應用材料合并
2015年 4月 - 應用材料與東京電子表示將取消業(yè)務合并計劃,理由是該計劃未獲得美國司法部認可。
四、Lam Research
Lam Research Corporation成立于1980年,總部位于美國加州,是一家向全球半導體產(chǎn)業(yè)提供晶圓制造設備和服務的供應商。
公司主要設計、制造、行銷、維修及服務使用于積體電路制造的半導體處理設備,此外,還提供單晶圓清潔技術的多樣組合。
旗下子公司Customer Support Business Group提供可強化設備效能及效率的產(chǎn)品與服務。該公司提供服務的范圍包括客戶服務、備用零件的供應、產(chǎn)品升級、產(chǎn)品蝕刻、沉積、去除光阻及清潔等服務,并還制造、銷售一系列的研磨、疊置及精密拋光等設備。2012年6月,公司完成與Novellus Systems, Inc.合并。
科林研發(fā)公司(拉姆研究)Lam Research(LRCX)歷史沿革:
1980,David K. Lam創(chuàng)立科林研發(fā)公司;
1981,發(fā)布第一款產(chǎn)品——AutoEtch 480;
1984,首次公開發(fā)行IPO,登陸納斯達克;
1985,發(fā)布第一款oxide etch system——AutoEtch 590
1987,將總部搬到弗里蒙特Cushing Parkway,發(fā)布Rainbow 4400 Etch Series;
1990,進入中國大陸市場;
1997,收購OnTrak Systems, Inc.;
2001,獲得ISO 9001:2000質(zhì)量體系認證;
2002,開設新品&技術發(fā)布網(wǎng)站MyLam.com;
2003,取得ISO 14001環(huán)境管理體系認證;
2012年6月4日,Lam Research Corp.完成與加州上市公司諾發(fā)系統(tǒng)Novellus Systems, Inc.的合并。
2015年10月21日,科林研發(fā)公司宣布將斥資106億美元, 以現(xiàn)金加股票的方式收購同業(yè)的美國半導體設備廠商科磊半導體(KLA-Tencor )。
五、KLA-Tencor
科磊半導體(或:科天半導體、美商科磊股份有限公司)KLA-Tencor Corporation創(chuàng)立于1975年,總部位于美國加州米爾皮塔斯,全職雇員5,880人,是全球前十大IC設備生產(chǎn)廠商,擁有晶圓檢測與光罩檢測系統(tǒng)。
KLA-Tencor Corporation是一家從事半導體及相關納米電子產(chǎn)業(yè)的設計、制造及行銷制程控制和良率管理解決方案商,其產(chǎn)品包括晶片制造、晶圓制造、光罩制造、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)和圖像感應器制造、太陽能制造、LED制造,資料儲存媒體/讀寫頭制造、微電子機械系統(tǒng)制造及通用/實驗室應用等。
此外,科磊半導體公司還提供翻新的KLA-Tencor工具,連同其KT認證計畫予客戶制造更大的設計規(guī)則裝置及產(chǎn)品支援服務。公司產(chǎn)品應用于許多其他行業(yè),包括LED,資料儲存和太陽能等產(chǎn)業(yè),以及一般材料的研究。
科磊半導體(科天半導體)KLA-Tencor Corp(KLAC)歷史沿革:
1975年,Ken Levy 和 Bob Anderson創(chuàng)立KLA Instruments,是KLA-Tencor Corporation的前身之一;
1997年,KLA Instruments 與同業(yè)公司 Tencor Instruments合并,成立KLA-Tencor;
1998年,KLA-Tencor收購Amray Inc.、Nanopro GmbH、Keithley Instruments, Inc.的 Quantox產(chǎn)品線、VARS、Uniphase Corporation的Ultrapointe分公司;
1999年,科磊半導體收購ACME Systems Inc.;
2000年,KLA-Tencor收購FINLE Technologies, Inc.,并從ObjectSpace Inc.手里收購了Fab Solutions;
2001年,收購Phase Metrics;
2004年,收購Candela Instruments及Inspex, Inc.的硅片檢測系統(tǒng)業(yè)務;
2006年,收購ADE Corporation;
2007年,收購OnWafer Technologies、SensArray Corporation以及Therma-Wave Corporation;
2008年,收購ICOS Vision Systems Corporation NV、以及Vistec Semiconductor Systems的微電子檢測設備業(yè)務單元;
2010年,收購Ambios Technology;
2014年,收購Luminescent Technologies;
2015年10月21日,科林研發(fā)公司宣布將斥資106億美元, 以現(xiàn)金加股票的方式收購科磊半導體(KLA-Tencor )
六、DNS(Dainippon Screen,迪恩仕)
SCREEN 集團專職研究開發(fā)各項半導體設備、液晶生產(chǎn)設備及專業(yè)級印刷設備,其集團公司包含全世界共有數(shù)十個服務據(jù)點,足跡遍及臺灣、日本、美國、歐洲、中國大陸、韓國、新加坡等地。
迪恩仕總部位于日本。從印前、印刷及相關設備到電子產(chǎn)業(yè),迪恩士已在各個領域擴大了其業(yè)務范圍。 在“發(fā)展思路”的公司的原則指導下,以核心圖像處理技術為杠桿,不斷努力開創(chuàng)著新的業(yè)務和產(chǎn)品。
迪恩仕現(xiàn)在正在發(fā)展和生產(chǎn)印刷領域及世界領先的高科技領域的印刷技術數(shù)字化設備,如電子領域的半導體制造設備,F(xiàn)PDs (平板顯示器)和印刷電路板。
迪恩仕科技提供各領域之半導體晶圓設備,包含洗凈、蝕刻、顯影/涂布等制程用途,其中洗凈設備于半導體業(yè)界具有極高之市占率,同時隨著半導體制程技術進步不斷推陳出新設備產(chǎn)品。
七、Advantest
ADVANTEST公司1954年成立于日本東京,主要從事大規(guī)模集成電路自動測試設備及電子測量儀器的研發(fā)、制造、銷售和服務。
半個多世紀以來,公司憑借其優(yōu)秀的經(jīng)營理念和尖端的技術,已成為全球最大的集成電力自動測試設備供應商之一,并在美國、歐洲、亞洲成立了多個子公司,就近向半導體行業(yè)提供完善的整體解決方案,及一流的售后服務。
ADVANTEST公司的產(chǎn)品主要分為集成電路自動測試設備和電子測量儀器兩大部分。集成電路自動測試設備的產(chǎn)品包裹SoC測試系統(tǒng)、Memory測試系統(tǒng)、混合信號測試系統(tǒng)、LCD Driver測試系統(tǒng)、動態(tài)機械手等; 電子測量儀器產(chǎn)品則包括頻譜分析儀、網(wǎng)絡分析儀等。近二十年來,作為半導體測試設備行業(yè)的領軍企業(yè),ADVANTEST公司的產(chǎn)品銷售額和市場占有率在全球同行業(yè)中的排名一直數(shù)一數(shù)二,并在近幾年ATE測試設備的市場份額最新排名中依然榮居榜首。
ADVANTEST公司自二十世紀七十年代開始與中國展開技術交流,并與1993年正式進入中國市場。目前在北京、上海、蘇州分別有注冊公司(分公司)。其中技術工程師占60%以上。
八、Teradyne
美商泰瑞達Teradyne, Inc.創(chuàng)立于1960年,總部位于美國馬薩諸塞州North Reading,全職雇員3,900人,是一家生產(chǎn)電子與通訊產(chǎn)品所需的自動化測試器材與相關軟件的自動測試設備公司。
美商泰瑞達(Teradyne)是一家自動測試機臺的制造商(Automatic Test Equipment,ATE),產(chǎn)品包括半導體測試系統(tǒng)、電路板與電話線與網(wǎng)路所需的軟件,2005年,泰瑞達公司在系統(tǒng)整合芯片的元件測試市場中,市占率最高。
國內(nèi)外知名企業(yè)如Motorola, Philips Semiconductor, Texas Instrument, Cisco, 3Com,中芯國際,ChipPac, 華為,貝嶺等皆為公司客戶。
美商泰瑞達Teradyne(TER)歷史沿革:
1960 - Alex d’Arbeloff 和 Nick DeWolf創(chuàng)立Teradyne;
1961 - 發(fā)布第一個產(chǎn)品——二極管測試儀(D133),由 Raytheon Company出售;
1966 - Teradyne發(fā)布第一款電腦控制芯片測試儀——J259;
1969 - Teradyne 在收購Triangle Systems后建立Teradyne Dynamic Systems;
1970 - Teradyne登陸紐交所,發(fā)行42萬股,股票代碼:TER;
1973 - Teradyne 在芝加哥建立 Teradyne Central來開發(fā)電信測試系統(tǒng);
1973 - Teradyne發(fā)布全球第一款用戶線測試系統(tǒng)——4TEL;
1979 - Teradyne發(fā)布A300 Analog LSI測試系統(tǒng),同年營業(yè)額突破1億美金大關;
1980 - Teradyne發(fā)布第一款電路/電路板功能測試系統(tǒng)組合——L200;
1981 - Teradyne發(fā)布第一款超大規(guī)模集成電路不停機測試系統(tǒng)——J941;
1986 - Teradyne發(fā)布第一款模擬超大規(guī)模集成電路測試系統(tǒng)——A500;
1988 - Teradyne發(fā)布第一款使用電子表格程序設計的基于PC的電路板測試儀——Z1800-Series.
1990 - Teradyne執(zhí)行全公司的全面質(zhì)量管理舉措;
1993 - Teradyne的4TEL電信測試系統(tǒng)獲得來自Deutsche Telekom的6300萬美元大單;
1996 - Teradyne 發(fā)布第一款基于VXI的在線測試系統(tǒng)——Spectrum 8800-系列生產(chǎn)測試平臺(Manufacturing Test Platform);
1996 - 發(fā)布Marlin Memory Test 系統(tǒng);
1997 - Teradyne制造第一款可實時轉(zhuǎn)移的結(jié)構(gòu)到功能測試系統(tǒng)——J973;
1997 - Teradyne發(fā)布第一款System-On-A-Chip測試系統(tǒng)——Catalyst;
1998 - Teradyne發(fā)布——J750,一個低成本設備的大批量測試解決方案;
2000 - Teradyne Japan Division發(fā)布新一代圖像傳感器測試系統(tǒng)——IP-750;
2004 - Teradyne發(fā)布為復雜的SOC器件提供高靈活性、高工作量以及高混合的測試系統(tǒng)——FLEX;
2006 - Teradyne將總部搬到馬薩諸塞州North Reading;
2008 - Teradyne收購Eagle Test 和 Nextest Systems;
2011 - Teradyne 收購 LitePoint;
2015 - Teradyne 收購 Danish company Universal Robots。
九、Hitachi High-Technologies
日立全球先端科技為全球半導體設備大廠。主要產(chǎn)品包括半導體設備、電子顯微鏡、液晶面板相關設備,F(xiàn)PD設備包括包括Array、Cell、Module、彩色濾光片之制程設備,包含玻璃基板表面檢查設備、曝光機、濕制程設備。.等及醫(yī)療分析設備。
公司還提供鋼制品、非鐵金屬產(chǎn)品、綜合性樹脂產(chǎn)品、光通訊材料、石油化學產(chǎn)品等工業(yè)材料。
十、尼康
Nikon 成立于1917年,是總部設在日本東京,主要分四個事業(yè)領域,分別精密設備公司、映像公司、儀器公司及其他(包括CMP裝置事業(yè)、測量機事業(yè)、望遠鏡事業(yè)等)。
精密設備事業(yè)部是提供積體電路曝光機和掃描儀,用于在大規(guī)模積體電路制造;影像產(chǎn)品事業(yè)部提供的數(shù)位相機、膠卷相機及零件,包括可互換鏡頭、閃光燈、膠片掃描儀等;儀器事業(yè)部提供顯微鏡、測量儀器、半導體檢測設備。
其他還有提供運動光學產(chǎn)品,如望遠鏡、單筒/雙筒望遠鏡、雷射測距儀等。
行業(yè)專家莫大康認為,發(fā)展設備業(yè)之所以最為困難,除了資金、人才等問題,最關鍵是使用量太少。