據(jù)半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(SIA)報告顯示,2021年第二季度全球半導(dǎo)體銷售額為1336億美元,比去年同期增長29.2%,環(huán)比增長8.3%。在5G商用化、數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能汽車等一系列新技術(shù)及市場需求的驅(qū)動下,給予了半導(dǎo)體行業(yè)新的動能,預(yù)計半導(dǎo)體需求將在長期內(nèi)繼續(xù)大幅上升。
另一方面,疫情打破供給節(jié)奏,疊加需求爆發(fā),全球陷入嚴(yán)重缺貨潮。2020年底各類芯片陷入缺貨潮,代工廠持續(xù)滿載下開啟擴產(chǎn)周期。
據(jù)SEMI報告指出,未來兩年內(nèi)全球預(yù)計將新建29座晶圓廠,建成后新增產(chǎn)能為260萬片晶圓/月(按8英寸晶圓折算)。全球晶圓廠積極擴產(chǎn),將拉動半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模高速增長,半導(dǎo)體設(shè)備開啟向上周期。
各地區(qū)2021/2022年新建代工廠數(shù)量(個)
?。▓D源:SEMI、民生證券研究院)
半導(dǎo)體設(shè)備指用于生產(chǎn)各類半導(dǎo)體產(chǎn)品所需的設(shè)備,屬于半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的支撐環(huán)節(jié),從流程分類來看,半導(dǎo)體設(shè)備主要可分為硅片生產(chǎn)過程設(shè)備、晶圓制造過程設(shè)備、封測過程設(shè)備等。這些設(shè)備分別對應(yīng)硅片制造、集成電路制造、封裝、測試等工序,分別用在集成電路生產(chǎn)工藝的不同工序里。
SEMI數(shù)據(jù)顯示,2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額712億美元,創(chuàng)歷史新高。而中國是全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備市場,市場規(guī)模在全球的占比逐年提升。
全球半導(dǎo)體設(shè)備季度銷售額(億美元)
?。▓D源:wind、國盛證券研究所)
2016年-2020年,中國的半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模從64.6億美元增長到了187.2億美元,全球市場占比由15.7%上升至超過25%。綜合來看,半導(dǎo)體設(shè)備市場規(guī)模持續(xù)提升,行業(yè)潛力巨大。
國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備“突圍戰(zhàn)”
根據(jù)中國電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會(CEPEA)的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2020年國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備銷售額約為213億元,自給率約為17.5%。如果僅考慮集成電路設(shè)備,國內(nèi)自給率僅有5%左右,在全球市場僅占1-2%。
國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備供需存在較大差距
(圖源:SEMI、國盛證券研究所)
能夠看到,目前我國半導(dǎo)體設(shè)備還是比較依賴進口,國產(chǎn)自給率較低??v觀全球半導(dǎo)體設(shè)備市場,整個行業(yè)呈現(xiàn)著高度壟斷、強者恒強的局面。據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示, 2020年全球排名前三的企業(yè)合計占據(jù)超過70%以上的市場份額,行業(yè)馬太效應(yīng)十分明顯,市場高度集中。
半導(dǎo)體設(shè)備對技術(shù)門檻要求較高,國內(nèi)企業(yè)想要實現(xiàn)技術(shù)突圍存在難度。但目前中國半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)也正處在快速發(fā)展的過程中。從市場角度來看,國內(nèi)在清洗設(shè)備、爐管設(shè)備、干法去膠設(shè)備、刻蝕設(shè)備、拋光設(shè)備、鍍銅設(shè)備等環(huán)節(jié)逐漸取得突破。在整個替代的過程中,已經(jīng)有一批企業(yè)邁出了堅實的步伐,取得了一定的成果。
以清洗設(shè)備為例,清洗設(shè)備是晶圓廠新建產(chǎn)線中至關(guān)重要的設(shè)備之一,針對不同工藝的需求對晶圓表面進行無損傷清洗,從而去除半導(dǎo)體制造過程中的顆粒、金屬污染、有機物等雜質(zhì)??梢哉f,半導(dǎo)體清洗設(shè)備直接影響著集成電路的成品率,重要程度不言而喻。
根據(jù)SEMI預(yù)計,2021年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場規(guī)模將達到35.87億美元。從當(dāng)前全球清洗設(shè)備市場來看,市場份額主要由日本迪恩士半導(dǎo)體(DNS)、東京電子(TEL)、泛林半導(dǎo)體(Lam Research)等企業(yè)所壟斷。
面對巨頭環(huán)繞,回看國內(nèi)市場,在清洗設(shè)備方面,主要有盛美半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)和芯源微在此有所布局,不過三家業(yè)務(wù)重點各有不同,產(chǎn)品存在較大差異。盛美半導(dǎo)體主要產(chǎn)品為集成電路領(lǐng)域的單片/槽式及單片槽式組合清洗設(shè)備,產(chǎn)品線較為豐富,北方華創(chuàng)主要產(chǎn)品為單片/槽式清洗設(shè)備;芯源微目前產(chǎn)品主要應(yīng)用于集成電路制造領(lǐng)域的單片式刷洗設(shè)備。目前在國內(nèi)的國產(chǎn)清洗設(shè)備市場中,盛美半導(dǎo)體占據(jù)80%左右的市場份額,是目前國內(nèi)市場份額最大、產(chǎn)品最全的清洗設(shè)備企業(yè),承擔(dān)著清洗設(shè)備國產(chǎn)化的重任。
對于半導(dǎo)體設(shè)備的行業(yè)格局與發(fā)展現(xiàn)狀,盛美半導(dǎo)體董事長王暉表示,“從全球半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史來看,主要特點在于,一是設(shè)備龍頭企業(yè)生存周期特別長,二是設(shè)備龍頭企業(yè)由于布局較早,掌握著至關(guān)重要的IP技術(shù),使得后來者在發(fā)展過程中一定會遇到IP障礙,這也是國內(nèi)設(shè)備企業(yè)在發(fā)展過程中最大的挑戰(zhàn)?!?/p>
據(jù)了解,盛美半導(dǎo)體主要產(chǎn)品包括半導(dǎo)體清洗設(shè)備、半導(dǎo)體電鍍設(shè)備、立式爐管干法設(shè)備和先進封裝濕法設(shè)備等。盛美半導(dǎo)體堅持差異化競爭和創(chuàng)新的發(fā)展戰(zhàn)略,通過多年的技術(shù)研發(fā)和工藝積累,成功研發(fā)出SAPS/TEBO單片兆聲波清洗技術(shù)、Tahoe單片槽式組合清洗技術(shù),可應(yīng)用于28nm及以下技術(shù)節(jié)點的晶圓清洗領(lǐng)域,可有效解決刻蝕后有機沾污和顆粒的清洗難題,并大幅減少濃硫酸等化學(xué)試劑的使用量,在幫助客戶降低生產(chǎn)成本的同時,滿足節(jié)能減排的要求。
此外,盛美半導(dǎo)體在電鍍技術(shù)、無應(yīng)力拋光技術(shù)和立式爐管技術(shù)等方面也積極布局,向全球晶圓制造、先進封裝及其他客戶提供定制化的設(shè)備及工藝解決方案,有效提升客戶的生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品良率并降低生產(chǎn)成本。
以盛美半導(dǎo)體為代表的國內(nèi)企業(yè),在半導(dǎo)體清洗設(shè)備方面實現(xiàn)了從0到1的突破。回顧盛美的發(fā)展史,可以追溯到1998年,彼時,王暉博士在美國硅谷成立ACM Research,主要從事半導(dǎo)體專用設(shè)備的研發(fā)工作,發(fā)明了多陽極局部電鍍銅、無應(yīng)力銅拋光技術(shù)及工藝。其中無應(yīng)力拋光設(shè)備銷售給Intel及LSI Iogic。然而由于該技術(shù)太過超前,遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于當(dāng)時的市場需求,沒有實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
盡管經(jīng)歷過“先進技術(shù)無用武之地”的尷尬境地,如今,對于技術(shù)與市場之間的關(guān)系,王暉博士仍認(rèn)為,小公司要專注于超前的先進技術(shù),在大公司沒精力顧及或看不上的細(xì)分領(lǐng)域抓住契機,通過差異化技術(shù)先拿到進到市場的入場券,后續(xù)再通過發(fā)力新興市場以及處于發(fā)展勢頭中的市場,進一步把公司做大。
時間來到2005年,隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)線向國內(nèi)市場轉(zhuǎn)移,半導(dǎo)體設(shè)備需求開始加大,同時上海市大力開發(fā)半導(dǎo)體裝備產(chǎn)業(yè),ACMR作為重點引進企業(yè),成為新的發(fā)展契機。2005年,ACMR在上海投資設(shè)立了合資公司——盛美半導(dǎo)體設(shè)備(上海)股份有限公司,并將其前期研發(fā)形成的半導(dǎo)體專用設(shè)備相關(guān)技術(shù)投入合資公司,以全球最先進的銅互連制程技術(shù)及設(shè)備填補了上海半導(dǎo)體裝備工業(yè)的空白。
盛美半導(dǎo)體設(shè)備(上海)股份有限公司
?。▓D源:公司官網(wǎng))
此后經(jīng)過多年努力,盛美半導(dǎo)體在2008年終于迎來了技術(shù)突破,兆聲波清洗技術(shù)SAPS研發(fā)成功。2009年盛美半導(dǎo)體首臺12英寸單片清洗設(shè)備進入SK海力士(無錫)工廠,次年順利進入韓國SK海力士開展產(chǎn)品驗證,這也是中國本土高端12英寸半導(dǎo)體設(shè)備首次突破韓國市場,被韓國一流的半導(dǎo)體芯片廠商采用。2011年盛美半導(dǎo)體正式拿到SK海力士的訂單,并于2013年獲得多臺重復(fù)訂單。從產(chǎn)品進廠驗證到正式獲得訂單,盛美半導(dǎo)體花了24個月的時間。
盛美半導(dǎo)體用于SK海力士12英寸45nm工藝的SAPS清洗設(shè)備
王暉博士回憶到,這個過程殊為不易。因為半導(dǎo)體設(shè)備試錯成本高昂,晶圓廠更愿意采用技術(shù)成熟的大公司的設(shè)備,對于一家半導(dǎo)體設(shè)備創(chuàng)業(yè)公司來說,即使產(chǎn)品性能、成本及各項參數(shù)都與國際大公司同類產(chǎn)品一樣,在市場上也沒有機會與國際大公司競爭。即便有了與國際大公司競爭的機會并不代表能贏得競爭,除非能為客戶產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益,否則大廠幾乎沒有更換供應(yīng)商的動力。
SK海力士之所以采購盛美半導(dǎo)體的設(shè)備,原因在于其清洗設(shè)備被證明在兩道工藝上可實現(xiàn)1.5%的良率提升,這意味著月產(chǎn)10萬片產(chǎn)品的產(chǎn)線,每年可以增加約7000萬美元的利潤,肉眼可見的經(jīng)濟效益幫助盛美半導(dǎo)體的清洗設(shè)備正式進入SK海力士的大生產(chǎn)線。
大廠的認(rèn)可,加速了盛美半導(dǎo)體對半導(dǎo)體清洗技術(shù)的創(chuàng)新,此后又先后開發(fā)出了TEBO技術(shù)和Tahoe技術(shù)。2015年,兆聲波清洗技術(shù)TEBO問世,作為全球首創(chuàng)可在3D細(xì)微結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)兆聲波無破壞清洗的技術(shù),有望解決14nm及以下FinFET細(xì)微結(jié)構(gòu)清洗的難題;2018年,盛美半導(dǎo)體再下一城,發(fā)布Tahoe單片槽式組合清洗技術(shù),可應(yīng)用于45nm及以下技術(shù)節(jié)點的晶圓清洗領(lǐng)域,可有效解決刻蝕后有機沾污和顆粒的清洗難題,相對單片清洗設(shè)備可減少濃硫酸使用量80%以上,在幫助客戶降低生產(chǎn)成本的同時,滿足節(jié)能減排的要求。
同年,盛美半導(dǎo)體在濕法工藝的基礎(chǔ)上開始向干法設(shè)備拓展,2020年推出了立式爐管設(shè)備,進一步豐富了公司的產(chǎn)品線,擴大了產(chǎn)品覆蓋的市場領(lǐng)域。同時,隨著產(chǎn)品和技術(shù)不斷發(fā)展迭代,盛美半導(dǎo)體逐步將新的技術(shù)成果推向市場,目前已進入LPCVD(低壓化學(xué)氣相沉積)設(shè)備、氧化爐和擴散爐領(lǐng)域,并將于明年進入到ALD(原子層沉積)設(shè)備領(lǐng)域。
差異化策略和多元化產(chǎn)品布局
能夠看到,從單一的清洗設(shè)備,到先進封裝濕法設(shè)備,再到鍍銅設(shè)備及無應(yīng)力拋光設(shè)備,進而跨入干法設(shè)備領(lǐng)域,盛美半導(dǎo)體在不斷增加產(chǎn)品矩陣的同時,向著多設(shè)備產(chǎn)品的國際化公司方向邁進。盛美半導(dǎo)體憑借先進的技術(shù)和豐富的產(chǎn)品線,已發(fā)展成為中國大陸少數(shù)具有一定國際競爭力的半導(dǎo)體專用設(shè)備提供商,合作客戶包括國際大廠商SK海力士,國內(nèi)中芯國際、華虹集團、長江存儲、長電科技、通富微電、合肥長鑫、士蘭微、芯恩、粵芯、晶合、卓勝微、積塔半導(dǎo)體、格科微、立昂微、上海合晶、盛合晶微等都是盛美半導(dǎo)體的客戶,產(chǎn)品得到了眾多國內(nèi)外主流半導(dǎo)體廠商的認(rèn)可,并取得了良好的市場口碑。
2020年,盛美半導(dǎo)體清洗設(shè)備全球市占率約為5%,在國內(nèi)市場達到20%-30%。其中,盛美半導(dǎo)體設(shè)備能夠占據(jù)長江存儲最近一筆訂單采購量的50%以上。未來,盛美半導(dǎo)體計劃在國內(nèi)客戶清洗設(shè)備市占率達到50%以上,同時隨著國外客戶逐步穩(wěn)定突破,未來在全球市場市占率也有望達到20%-30%。
王暉博士強調(diào),想要和國際一線品牌競爭,后入局的玩家要在尊重IP的前提下,必須要做差異化,提供別人目前還未解決的問題,比如改善良率、提高經(jīng)濟效益等,半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)只能走差異化、系統(tǒng)化創(chuàng)新道路,才能進入國際市場。例如,盛美半導(dǎo)體利用TEBO兆聲波清洗技術(shù)解決兆聲波對圖形硅片的破壞的世界性難題、Tahoe高溫硫酸清洗設(shè)備極大地減少硫酸的用量等都是如此。
正是通過這種差異化的創(chuàng)新思路,盛美半導(dǎo)體才打造出了全球領(lǐng)先的技術(shù)。從盛美半導(dǎo)體的角度來看,未來五到十年將是中國設(shè)備企業(yè)發(fā)展的黃金時期,盛美半導(dǎo)體要腳踏實地把產(chǎn)品做好、做強,將清洗設(shè)備可覆蓋的工藝范圍從目前的80%提升至90%以上。此外,盛美半導(dǎo)體還將在鍍銅、拋光設(shè)備、立式爐以及更多具有差異化技術(shù)的產(chǎn)品市場繼續(xù)深入開拓,加快新設(shè)備研發(fā)速度和產(chǎn)品國際化,加強全品類的差異化創(chuàng)新優(yōu)勢,以及與客戶之間合作關(guān)系,把握好中國半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的黃金時期。
盛美半導(dǎo)體還在繼續(xù)研發(fā)兩款新設(shè)備,預(yù)計明年推向市場。該兩款新設(shè)備可覆蓋市場90億美金以上。
尋求新臺階與新出口
原始創(chuàng)新及差異化創(chuàng)新是王暉博士眼中國產(chǎn)設(shè)備廠商追趕與超越的敲門磚?!凹夹g(shù)不偏愛大公司或小公司,偏愛創(chuàng)新團隊。因此,我們不能一直跟在主流廠商后面,要做一些有差異化的,新技術(shù)的探索和原始創(chuàng)新,在有余力和時間的前提下提前布局,把握市場機遇?!?/p>
從行業(yè)小兵到如今嶄露頭角,盛美半導(dǎo)體取得成績的背后,重創(chuàng)新,重研發(fā),重應(yīng)用,立足于差異化創(chuàng)新,走差異化產(chǎn)品路線,力爭做行業(yè)里面的“唯一”,而不是追隨者。盛美半導(dǎo)體的成長路徑、研發(fā)思路以及對于市場趨勢的判斷和把握,或?qū)⒔o本土設(shè)備廠商帶來某種程度上的指導(dǎo)意義,為中國半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)進入全球產(chǎn)業(yè)鏈,與其它國際主流廠商良性競爭,共享全球市場,提供一條有跡可循的發(fā)展路徑。
2017年,盛美登陸納斯達克(NASDAQ)交易所,成為國內(nèi)首家赴美上市的半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)。在半導(dǎo)體設(shè)備這個全球化產(chǎn)業(yè)中,赴美上市凸顯出盛美的全球化戰(zhàn)略和深遠(yuǎn)布局。
當(dāng)前,盛美半導(dǎo)體又向科創(chuàng)板發(fā)起進軍。上海證券交易所官網(wǎng)顯示,2020年9月30日,盛美半導(dǎo)體獲上交所科創(chuàng)板上市委會議審核通過,2021年8月17日,公司已正式注冊通過。
王暉博士表示,科創(chuàng)板上市將使盛美半導(dǎo)體更加深植于中國市場,與中國半導(dǎo)體行業(yè)共同成長。未來,盛美也會堅持原始創(chuàng)新,走差異化道路,保持在納斯達克及科創(chuàng)板雙邊的上市架構(gòu),服務(wù)好國內(nèi)外客戶,并積極向全球市場擴張,同時為公司全球客戶和雙邊投資人創(chuàng)造更多的價值。
寫在最后
當(dāng)前,大陸半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷依賴國外技術(shù)階段、自主研發(fā)階段后,初步進入本土替代階段。從市場空間看,大陸已是全球半導(dǎo)體設(shè)備最大需求市場,本土Foundry、IDM等大規(guī)模擴產(chǎn)將推動市場持續(xù)增長。
隨著去年以來的全球缺芯,全球晶圓廠掀起的擴產(chǎn)潮對半導(dǎo)體設(shè)備需求再次激增。國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備也由原來的依靠長江存儲、中芯國際、華虹半導(dǎo)體等大廠訂單拉動,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閲鴥?nèi)各類IDM廠商、特色工藝晶圓廠等多方位需求共振,國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展契機。
大市場+低自給率,疊加國產(chǎn)替代大趨勢,本土設(shè)備廠商逐漸開始拿到訂單,可以借此機會開發(fā)差異化技術(shù)。同時結(jié)合國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)靠近客戶,快速響應(yīng)的優(yōu)勢,向客戶提供更好的服務(wù)。在此趨勢和機遇下,本土半導(dǎo)體設(shè)備市場或迎來黃金增長期。
盛美半導(dǎo)體身處這輪產(chǎn)業(yè)變革之中,在新的震蕩與機遇中按下了加速鍵,目標(biāo)是未來成為全球半導(dǎo)體設(shè)備十強企業(yè),為全球半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的發(fā)展貢獻力量。