應(yīng)用材料或超ASML,重新成為半導(dǎo)體設(shè)備的頭羊

近期，知名半導(dǎo)體行業(yè)分析師Robert Castellano表示，應(yīng)用材料（AMAT）將在2020年超過(guò)ASML，重新成為半導(dǎo)體設(shè)備的頭羊。按照Castellano在2019年的統(tǒng)計(jì)，ASML在當(dāng)年超過(guò)了應(yīng)用材料，登上了全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商排名榜首位置。

Castellano表示，總部位于荷蘭的ASML在2020年第一季度收入同比下降31%，這是導(dǎo)致該公司在2020年失去榜首位置的主要原因。他預(yù)測(cè)，2020年，應(yīng)用材料的市場(chǎng)份額將從2019年的15.9%提高至18.8%。而ASML在2019年的市占率為16.9%，2020年將小幅降至16.8%。

排名前五位的其他供應(yīng)商包括Lam Research，東京電子（TEL）和KLA。

排名第三的TEL的市場(chǎng)份額將從2019年的11.7%增長(zhǎng)到2020年的13.4%。

由于受低 ASP 和高庫(kù)存過(guò)剩的影響，Lam Research的市場(chǎng)份額將從 2019 年的 10.6%增長(zhǎng)至2020年的11.8%。

KLA 的市場(chǎng)份額將從2019年的5.4%增長(zhǎng)至2020年的6.8%。

2020年，晶圓加工前道設(shè)備（WFE，按工藝流程分類，在晶圓廠設(shè)備投資中，晶圓加工的前道設(shè)備占據(jù)主要的市場(chǎng)份額，約85%，封測(cè)設(shè)備約占15%）市場(chǎng)總規(guī)模為640億美元?？傮w上看，在WFE設(shè)備市場(chǎng)，刻蝕機(jī)、光刻機(jī)、薄膜設(shè)備的價(jià)值量占比最高，這些市場(chǎng)也是被排名前五廠商把控著。

Castellano表示，2020年，排名前五位的公司將取得更多的市場(chǎng)份額，其中，應(yīng)用材料、ASML、TEL這三家公司合計(jì)占比高達(dá)60%-90%，特別是應(yīng)用材料和TEL，橫跨多細(xì)分領(lǐng)域，是航母級(jí)龍頭企業(yè)。而規(guī)模較小的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的市場(chǎng)份額將會(huì)下降，從2019年的39.6%下降至2020年的33.4%。

預(yù)計(jì)2021年，內(nèi)存和邏輯芯片廠商，以及晶圓代工廠的半導(dǎo)體資本支出都將增長(zhǎng)。Castellano表示，2021年經(jīng)濟(jì)氣候的主要受益者將是ASML、應(yīng)用材料和Lam Research。

雙雄爭(zhēng)霸

在2018年之前的幾十年時(shí)間內(nèi)，應(yīng)用材料長(zhǎng)期穩(wěn)坐在全球半導(dǎo)體設(shè)備第一供應(yīng)商的位置，憑借的就是其全面而強(qiáng)大的產(chǎn)品線，特別是具有更高技術(shù)含量的半導(dǎo)體制造前道設(shè)備，該公司具有深厚的技術(shù)功底。

從歷史來(lái)看，應(yīng)用材料通過(guò)一系列的并購(gòu)，不斷加強(qiáng)著自身的實(shí)力。不過(guò)，從1967到1996年的 30年中，該公司只有一次與核心業(yè)務(wù)相關(guān)的并購(gòu)，即1980年收購(gòu)了英國(guó)Lintott Engineering公司，進(jìn)入了離子注入市場(chǎng)，并于1985年推出了第一臺(tái)全自動(dòng)離子注入機(jī)Precision Implant 9000。1992年，應(yīng)用材料超越TEL，成為全球最大的半導(dǎo)體設(shè)備制造商，并蟬聯(lián)多年。在成為市場(chǎng)龍頭后，該公司加快了并購(gòu)的步伐，從1997到2007年，先后發(fā)起了14起并購(gòu)案，不斷進(jìn)入新市場(chǎng)并完善產(chǎn)品組成。

應(yīng)用材料的產(chǎn)品線涵蓋了半導(dǎo)體制造的數(shù)十種設(shè)備，包括原子層沉積（ALD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、離子注入、刻蝕、快速熱處理（RTP）、化學(xué)機(jī)械拋光（CMP），以及晶圓檢測(cè)設(shè)備等。

半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)技術(shù)壁壘非常高，隨著制程越來(lái)越先進(jìn)，對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備的性能和穩(wěn)定性提出了越來(lái)越高的要求，需要投入大量的研發(fā)資金。應(yīng)用材料一直保持著在研發(fā)上的高投入，其30%的員工為專業(yè)研發(fā)人員，擁有近12000 項(xiàng)專利，平均每天申請(qǐng)4個(gè)以上的新專利。正是這種持續(xù)的高研發(fā)投入，促成了應(yīng)用材料的內(nèi)部創(chuàng)新，構(gòu)成了較高的技術(shù)壁壘，使其自1992年以來(lái)一直保持著世界最大半導(dǎo)體設(shè)備公司的地位。

ASML方面，據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，該公司在全球光刻機(jī)市場(chǎng)中的份額接近80%，營(yíng)收中，深紫外光光刻機(jī)（DUV）占比最高，達(dá)到55%，隨著臺(tái)積電5nm+制程的量產(chǎn)，其EUV光刻機(jī)的需求量明顯上升。

在2019年第三季度，ASML的EUV新增訂單達(dá)到23臺(tái)，這與歷史最高的10臺(tái)相比，增長(zhǎng)了130%。同時(shí)，ASML的EUV交貨量也穩(wěn)步上升，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年第三季度交付了7臺(tái)EUV設(shè)備，第四季度交付了8臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)全年交付26臺(tái)，而該公司在2016、2017和2018年，交付給客戶的EUV設(shè)備數(shù)量分別為5、11和18臺(tái)。

除了臺(tái)積電這一大客戶外，三星也在緊跟先進(jìn)制程，特別是7nm工藝，為此，該公司在2019年向ASML 追加采購(gòu)了15臺(tái)EUV設(shè)備，這是其2018年2月宣布采購(gòu)10臺(tái)EUV后，再次大量采購(gòu)。

2020年第三季度，ASML一共交付了 10臺(tái)EUV設(shè)備，并在本季度實(shí)現(xiàn)了 14 臺(tái)系統(tǒng)的銷售收入，第三季度的新增訂單達(dá)到29億歐元，其中5.95億歐元來(lái)自4臺(tái)EUV設(shè)備。

在DUV光刻機(jī)方面，該公司在2020年第三季度對(duì)第一臺(tái)TWINSCAN NXT：2050i 進(jìn)行了質(zhì)量認(rèn)證，并于第四季度初發(fā)貨。NXT：2050i是基于NXT平臺(tái)的新版本，其中包括掩模版工作臺(tái)，晶圓工作臺(tái)，投影物鏡和曝光激光器的技術(shù)改進(jìn)。由于這些創(chuàng)新，該系統(tǒng)提供了比其前身更好的套刻精度控制，并具有更高的生產(chǎn)率。

EUV光刻機(jī)方面，絕大部分TWINSCAN NXE:3400B 系統(tǒng)在客戶處同時(shí)進(jìn)行了生產(chǎn)率模組的升級(jí)。ASML公布了TWINSCAN NXE：3600D的最終規(guī)格，這是 EUV 路線圖上的新機(jī)型，具有30 mJ / cm2 的曝光速度，每小時(shí)可曝光160片晶圓，生產(chǎn)率提高了18%，并改進(jìn)機(jī)器配套準(zhǔn)精度至1.1nm，計(jì)劃于2021年中期開(kāi)始發(fā)貨。

細(xì)分領(lǐng)域市場(chǎng)格局與中國(guó)力量

下面看一下WFE市場(chǎng)的幾大細(xì)分領(lǐng)域的市場(chǎng)格局。

光刻機(jī)方面，主要生產(chǎn)廠商包括 ASML（荷蘭）、尼康（日本）、佳能（日本）和上海微電子（SMEE，中國(guó)）。ASML于2001年推出了TWINSCAN系列步進(jìn)掃描光刻機(jī)，采用雙工件臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)，可以有效提高設(shè)備產(chǎn)出率，已成為應(yīng)用最廣泛的高端光刻機(jī)。

上海微電子研制的90nm高端步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)已完成整機(jī)集成測(cè)試，并在客戶生產(chǎn)線上進(jìn)行了工藝試驗(yàn)。在中國(guó)市場(chǎng)，上海微電子是國(guó)內(nèi)唯一能夠做集成電路光刻機(jī)的企業(yè)，在該公司已經(jīng)量產(chǎn)的光刻機(jī)中，性能最好的是SSA600/200，能夠達(dá)到90nm的制程工藝，而ASML生產(chǎn)的N+1光刻機(jī)采用了先進(jìn)制程，能夠達(dá)到7nm。因此，國(guó)內(nèi)晶圓廠所需要的高端光刻機(jī)完全依賴進(jìn)口。此外，從光刻機(jī)工作臺(tái)、涂布顯影、去膠/清洗等其他光刻設(shè)備來(lái)看，我國(guó)在研企業(yè)還有華卓精科、芯源微，以及屹唐半導(dǎo)體等。

刻蝕機(jī)方面，Lam Research、TEL、應(yīng)用材料都實(shí)現(xiàn)了硅刻蝕、介質(zhì)刻蝕、金屬刻蝕的全覆蓋，占據(jù)了全球干法刻蝕機(jī)市場(chǎng)80%以上的份額。

在中國(guó)市場(chǎng)，介質(zhì)刻蝕機(jī)是我國(guó)最具優(yōu)勢(shì)的半導(dǎo)體設(shè)備，目前，我國(guó)主流設(shè)備中，去膠設(shè)備、刻蝕設(shè)備、熱處理設(shè)備、清洗設(shè)備等的國(guó)產(chǎn)化率均已經(jīng)達(dá)到20%以上。而這其中市場(chǎng)規(guī)模最大的就是刻蝕設(shè)備，代表廠商為中微公司、北方華創(chuàng)，以及屹唐半導(dǎo)體。

中微半導(dǎo)體在介質(zhì)刻蝕領(lǐng)域較強(qiáng)，其產(chǎn)品已在包括臺(tái)積電，SK海力士、中芯國(guó)際等廠商的20多條生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)。該公司5nm等離子體蝕刻機(jī)已通過(guò)臺(tái)積電驗(yàn)證，已用于全球首條5nm工藝生產(chǎn)線。中微半導(dǎo)體還切入了TSV硅通孔刻蝕和金屬硬掩膜刻蝕領(lǐng)域。

北方華創(chuàng)在硅刻蝕和金屬刻蝕領(lǐng)域較強(qiáng)，其55nm/65nm硅刻蝕機(jī)已成為中芯國(guó)際主力設(shè)備，該公司的28nm硅刻蝕機(jī)也已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，14nm硅刻蝕機(jī)正在產(chǎn)線驗(yàn)證中，金屬硬掩膜刻蝕機(jī)則攻破了28nm-14nm制程。

物理薄膜沉積（PVD）方面，應(yīng)用材料一家獨(dú)大，占全球市場(chǎng)份額的80%以上?；瘜W(xué)沉積（CVD）方面，應(yīng)用材料、Lam Research、TEL三家占全球市場(chǎng)份額的70%以上。

中國(guó)設(shè)備廠商中，北方華創(chuàng)的薄膜沉積設(shè)備產(chǎn)品種類最多，其28nm硬掩膜PVD已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，銅互連PVD、14nm硬掩膜PVD、Al PVD、LPCVD、ALD（原子沉積）設(shè)備已進(jìn)入產(chǎn)線驗(yàn)證階段。2020年4月，北方華創(chuàng)宣布，其THEORISSN302D型12英寸氮化硅沉積設(shè)備進(jìn)入國(guó)內(nèi)集成電路制造龍頭企業(yè)。 該設(shè)備的交付，意味著國(guó)產(chǎn)立式LPCVD設(shè)備在先進(jìn)集成電路制造領(lǐng)域的應(yīng)用拓展上實(shí)現(xiàn)重大進(jìn)展。

另外，中微半導(dǎo)體的MOCVD在國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。沈陽(yáng)拓荊65nm的PECVD已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

離子注入方面，廠商主要有應(yīng)用材料和Axcelis。中國(guó)生產(chǎn)線上使用的離子注入機(jī)多數(shù)依賴進(jìn)口。

在國(guó)內(nèi)，北京中科信、中電科48 所、上海凱世通等也能提供少量產(chǎn)品。其中，中科信公司已具備不同種類（低能大束流、中束流和高能）離子注入機(jī)上線機(jī)型的量產(chǎn)能力。

清洗設(shè)備方面，目前槽式圓片清洗機(jī)在整個(gè)清洗流程中約占20%的份額，市場(chǎng)已逐漸被單圓片清洗機(jī)取代。槽式圓片清洗機(jī)主要廠商有迪恩士、TEL和JET，三家約占全球75%以上的市場(chǎng)份額。

單圓片清洗設(shè)機(jī)主要廠商有日本的迪恩士、TEL和美國(guó)Lam Research，三家約占全球70%以上的市場(chǎng)份額。

在中國(guó)的單圓片濕法設(shè)備廠商中，盛美半導(dǎo)體獨(dú)家開(kāi)發(fā)的空間交變相位移（SAPS）兆聲波清洗設(shè)備和時(shí)序氣穴振蕩控制（TEBO）兆聲波清洗設(shè)備已經(jīng)成功進(jìn)入韓國(guó)及中國(guó)的集成電路生產(chǎn)線。北方華創(chuàng)的清洗設(shè)備也已成功進(jìn)入中芯國(guó)際生產(chǎn)線。

據(jù)中國(guó)國(guó)際招標(biāo)網(wǎng)統(tǒng)計(jì)，在長(zhǎng)江存儲(chǔ)、華虹無(wú)錫、上海華力二期項(xiàng)目累計(jì)采購(gòu)的200多臺(tái)清洗設(shè)備中，按中標(biāo)數(shù)量對(duì)供應(yīng)商排序，依次是迪恩士、盛美股份、Lam Research、TEL以及北方華創(chuàng)，所占份額依次是48%、20.5%、20%、6%和1%。

拋光機(jī)（CMP）方面，主要生產(chǎn)商是應(yīng)用材料，以及日本的Ebara，其中應(yīng)用材料約占全球CMP設(shè)備市場(chǎng)60%的份額，Ebara約占20%的份額。

在中國(guó)，CMP設(shè)備的主要研發(fā)單位包括天津華海清科和中電科45所，其中，華海清科的拋光機(jī)已在中芯國(guó)際生產(chǎn)線上試用。

結(jié)語(yǔ)

綜上可見(jiàn)，在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，全球排名前三的應(yīng)用材料、ASML和TEL擁有很高的市占率和極強(qiáng)的話語(yǔ)權(quán)，而相對(duì)來(lái)看，中國(guó)本土排名靠前的廠商在絕對(duì)營(yíng)收額及市占率方面還有較大差距。例如，中國(guó)電子專用設(shè)備工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的一份數(shù)據(jù)顯示，2019年中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備制造商銷售收入排列首位的是浙江晶盛機(jī)電，其2019年半導(dǎo)體設(shè)備銷售收入為28.86億元人民幣，排在第二位的是北方華創(chuàng)，銷售收入為28.42億元。對(duì)標(biāo)全球半導(dǎo)體設(shè)備頭部企業(yè)的銷售收入來(lái)看，我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)規(guī)模仍處于較低水平，行業(yè)設(shè)備需求多依賴于國(guó)際品牌，本土設(shè)備還有很大的發(fā)展空間。
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