【全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備呈寡頭壟斷格局，國(guó)產(chǎn)廠商如何分得一杯羹】在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，處于產(chǎn)業(yè)鏈最上游的半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)起著舉足輕重的作用。在半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)中，分制程來(lái)看，晶圓制造設(shè)備采購(gòu)大約占整體的80%，測(cè)試設(shè)備大約占9%，封裝設(shè)備大約占7%，其他設(shè)備大約占4%。由此可見(jiàn)，晶圓制造設(shè)備是整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)中最為核心的一部分。

SEMI報(bào)告顯示，2018年第一季度全球半導(dǎo)體制造設(shè)備收入為170億美金，同比增長(zhǎng)30%，達(dá)到歷史最高紀(jì)錄。據(jù)集微網(wǎng)了解，晶圓制造設(shè)備中又包含著八大設(shè)備，分別是刻蝕設(shè)備、薄膜設(shè)備、光刻設(shè)備、制程控制、測(cè)試設(shè)備、離子注入、清洗設(shè)備、化學(xué)機(jī)械研磨。

其中，清洗設(shè)備是貫穿半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié)，用于清洗原材料及每個(gè)步驟中半成品上可能存在的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)影響成品質(zhì)量和下游產(chǎn)品性能。目前，清洗設(shè)備在晶圓制造設(shè)備中的采購(gòu)費(fèi)用占比約為5%，被廣泛應(yīng)用于單晶硅片制造、光刻、刻蝕、沉積等各個(gè)關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)中。

全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備呈寡頭壟斷格局

公開(kāi)資料顯示，2017年全球清洗設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模27億美元，而伴隨著工藝節(jié)點(diǎn)的上升，清洗設(shè)備用量需求將持續(xù)增加。預(yù)計(jì)2020年達(dá)到35-40億美元，2015-2020年年均復(fù)合增速達(dá)6.8%。同時(shí)，SEMI預(yù)計(jì)，到2020年中國(guó)芯片制造企業(yè)對(duì)清洗設(shè)備需求有望突破600億元人民幣。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，清洗工藝的次數(shù)占到了在整個(gè)芯片制造工藝步驟的三分之一，是芯片制造的重要環(huán)節(jié)。舉個(gè)例子，假設(shè)一條月產(chǎn)能在10萬(wàn)片的DRAM產(chǎn)線，良率下降1%，將會(huì)導(dǎo)致企業(yè)一年3000-5000萬(wàn)美元的損失。所以企業(yè)為了提高良率，必然會(huì)采用更多的清洗次數(shù)。

從技術(shù)上來(lái)看，常用清洗技術(shù)有濕法清洗和干法清洗兩大類(lèi)，其中濕法清洗仍是工業(yè)中的主流，占清洗步驟的90%以上。同時(shí)，工藝技術(shù)和應(yīng)用條件上的區(qū)別使得目前市場(chǎng)上的清洗設(shè)備也有明顯的差異化，目前市場(chǎng)上最主要的清洗設(shè)備有單晶圓清洗設(shè)備、自動(dòng)清洗臺(tái)和洗刷機(jī)三種。

縱觀全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)著高度壟斷、強(qiáng)者恒強(qiáng)的局面，而具體到全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備也是一樣。目前，在整個(gè)清洗設(shè)備市場(chǎng)，日本公司占據(jù)了主導(dǎo)，約60%的市場(chǎng)份額由日本Screen(迪恩士)占據(jù)，30%的市場(chǎng)份額被日本TokyoElectron(東京電子)占據(jù)，其他廠商包括韓國(guó)SEMES(細(xì)美事)、美國(guó)LamResearch(泛林)等。

反觀國(guó)內(nèi)，目前在8大晶圓制造設(shè)備中，均有國(guó)產(chǎn)設(shè)備企業(yè)布局，且在單一制程設(shè)備范圍內(nèi)，很少有國(guó)產(chǎn)設(shè)備企業(yè)存在相互競(jìng)爭(zhēng)的情況，國(guó)產(chǎn)品牌各自主攻某一項(xiàng)或兩三項(xiàng)核心制程設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。而在清洗設(shè)備方面，主要有盛美半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)和至純科技有布局，且三者之間的產(chǎn)品存在較大的差異。

國(guó)產(chǎn)清洗設(shè)備中盛美半導(dǎo)體實(shí)力最強(qiáng)

目前在國(guó)內(nèi)，盛美半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)和至純科技承擔(dān)著清洗設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的重任。其中，盛美半導(dǎo)體技術(shù)實(shí)力最強(qiáng)，在較大一部分的清洗工序中可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。

盛美半導(dǎo)體成立于1998年，成立至今已有20年，并于去年在美國(guó)納斯達(dá)克成功上市。一直以來(lái)，盛美半導(dǎo)體主攻單片式清洗設(shè)備，并于2009年獨(dú)創(chuàng)了兆聲波清洗(SAPS)技術(shù)，而此時(shí)海力士正被小顆粒的清洗問(wèn)題所困擾，借此機(jī)遇，盛美首臺(tái)12英寸45nm單片清洗設(shè)備進(jìn)入海力士無(wú)錫生產(chǎn)線測(cè)試，由此盛美也開(kāi)始與海力士展開(kāi)長(zhǎng)期合作。

中銀國(guó)際證券的報(bào)告指出，2015-2017年公司營(yíng)業(yè)收入分別有86%、24%和18.1%來(lái)自海力士，截止到2017年，盛美總共銷(xiāo)售了30多臺(tái)清洗設(shè)備，其中，給海力士供應(yīng)了20多臺(tái)。除了海力士，盛美還進(jìn)入了長(zhǎng)江存儲(chǔ)、中芯國(guó)際、上海華力、長(zhǎng)電科技等5家客戶。

從技術(shù)實(shí)力上看，盛美半導(dǎo)體的技術(shù)實(shí)力達(dá)到了14nm，已經(jīng)開(kāi)始了和迪恩士、東京電子、泛林等企業(yè)的正面競(jìng)爭(zhēng)。值得一提的是，2016年，盛美再次獨(dú)創(chuàng)了通電氣泡震蕩兆聲波清洗(TEBO)技術(shù)。目前公司SAPS技術(shù)擁有22項(xiàng)發(fā)明專利，而TEBO技術(shù)申請(qǐng)8項(xiàng)PCT專利。

北方華創(chuàng)和至純科技在清洗設(shè)備領(lǐng)域的布局

與盛美半導(dǎo)體主攻單片式清洗設(shè)備不同，北方華創(chuàng)通過(guò)收購(gòu)美國(guó)Akrion公司實(shí)現(xiàn)了槽式清洗設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。2017年8月，北方華創(chuàng)以1500萬(wàn)美元收購(gòu)Akrion公司。據(jù)悉，Akrion是位于美國(guó)賓夕法尼亞州的一家專注于硅片清洗設(shè)備業(yè)務(wù)的公司，主要用于集成電路制造領(lǐng)域、硅晶圓制造領(lǐng)域、微機(jī)電系統(tǒng)和先進(jìn)封裝領(lǐng)域，該公司擁有多年的清洗技術(shù)積累和廣泛的市場(chǎng)與客戶基礎(chǔ)，累計(jì)在線機(jī)臺(tái)千余臺(tái)。

北方華創(chuàng)自研的12英寸單片清洗機(jī)產(chǎn)品主要應(yīng)用于集成電路芯片制程中的預(yù)清洗、再生清洗、銅互連后清洗和鋁墊清洗等工藝，而收購(gòu)Akrion之后，北方華創(chuàng)的清洗機(jī)產(chǎn)品線進(jìn)一步得以補(bǔ)充。截至目前，北方華創(chuàng)在清洗設(shè)備領(lǐng)域，已經(jīng)形成涵蓋應(yīng)用于集成電路、先進(jìn)封裝、功率器件、微機(jī)電系統(tǒng)和半導(dǎo)體照明等半導(dǎo)體領(lǐng)域的8-12英寸批式和單片清洗機(jī)產(chǎn)品。

除了盛美半導(dǎo)體和北方華創(chuàng)以外，至純科技在半導(dǎo)體清洗設(shè)備也有所布局，且也是以槽式清洗為主。至純科技本身是做超純氣體及特殊化學(xué)氣體輸送，因此在做濕法設(shè)備有一定的優(yōu)勢(shì)。2015年通過(guò)與國(guó)際清洗設(shè)備廠商合作，至純科技開(kāi)始啟動(dòng)濕法工藝裝備研發(fā)，2017年成立子公司至微半導(dǎo)體作為獨(dú)立的半導(dǎo)體濕法事業(yè)部，致力于打造高端濕法設(shè)備制造開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

截至目前，至純科技在上述領(lǐng)域的研發(fā)已卓有成效，公司已于2017年形成了UltronB200和UltronB300的槽式濕法清洗設(shè)備和UltronS200和UltronS300的單片式濕法清洗設(shè)備產(chǎn)品系列，并已經(jīng)取得6臺(tái)批量訂單。

國(guó)產(chǎn)清洗設(shè)備廠商的機(jī)遇

根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，2018年中國(guó)大陸Fab的設(shè)備采購(gòu)支出接近120億美元，同比增長(zhǎng)67%，超越中國(guó)臺(tái)灣成為全球第二大半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，而到2019年，中國(guó)大陸的半導(dǎo)體設(shè)備采購(gòu)金額有望超過(guò)韓國(guó)位居全球第一，達(dá)到180億美元，同比增長(zhǎng)58%。

毋庸置疑，大陸晶圓廠資本開(kāi)支連年大幅增長(zhǎng)將為國(guó)產(chǎn)設(shè)備帶來(lái)巨大的市場(chǎng)機(jī)遇，而半導(dǎo)體清洗設(shè)備也將迎來(lái)良好的發(fā)展前景。除了市場(chǎng)機(jī)遇之外，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體清洗設(shè)備還將面對(duì)先進(jìn)工藝制程上的機(jī)遇。

隨著芯片的制程逐漸縮小和存儲(chǔ)器2D向3D的轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)程序變得復(fù)雜，使清洗成為生產(chǎn)芯片過(guò)程中重復(fù)次數(shù)最多的步驟。此外，晶圓制造的良率將隨著線寬的縮小而下降，而提高良率的方式之一就是增加清洗工藝。在80-60nm制程中，清洗工藝大約100多個(gè)步驟，而到了20-10nm制程，清洗工藝上升到200多個(gè)步驟以上。

雖然目前在全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商的實(shí)力還非常弱小，但是成功之路本來(lái)就不可能一蹴而就，或許在包括清洗設(shè)備等細(xì)分領(lǐng)域一步步實(shí)現(xiàn)局部突破，是目前國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商與國(guó)際巨頭競(jìng)爭(zhēng)的最佳途徑。