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是說芯語:建國70年半導體技術發展史:關鍵設備廠商篇

2022 年 11 月 1 日 历史课课代表

俗話說巧婦難爲無米之炊,在中國爲擺脫整個半導體上遊從設計到制造都受制于人的窘況而努力時,我們更不能忽略了作爲制造的最上遊,也就是相關設備的發展。

從來自SEMI的數據統計顯示,中國的本土半導體設備只占了全球份額的1~2%,然而中國占全球半導體設備銷售量達15%,這也代表中國的設備仍高度倚賴國外進口。

根據中國電子專用設備工業協會數據,IC設備國內市場自給率僅有5%左右,供需失衡非常明顯。

雖然中國在半導體設計與制造已經發展了數十年之久,然而在設備發展方面起步極慢,這主要是因爲半導體産業格局的變化的限制之故。中國的半導體行業發展,一直以來都集中在設計與制造方面,但因爲技術發展的限制,不論是設計或者是制造,有極大比重還是以進口爲主,在這種情況之下,形成了惡性循環。也就是設計能力不足,引發制造需求的低落,連帶導致設備的發展停滯不前。

中國早期雖有嘗試自行發展相關設備,但因爲落後歐美技術太多,並沒有得到很好的成績,部分設備機台雖實現自給,但僅限于低端技術的平台。這也導致中國半導體制造大廠雖有采用自制機台,但其設備來源主力還是以國外爲主,造成中國國産設備廠商占全球比重極低,甚至連中國自有制造生態也很難打進去的狀況。

近十幾年,中國在發展自有芯片設計上終于有了較爲明顯的突破,而吸引芯片設計、IDM外商業者進駐中國的策略,也帶動中國半導體制造生態的發展,從而讓相關的廠商也跟著活躍起來,包括中芯、華虹宏力等晶圓代工業者,以及長電科技、華天科技、通富微電、晶方科技等封測業者,都在此波行業潮流中興起,同時也帶動了設備廠商的發展。

但早期設備技術層次低,競爭者也多,也很難獲得進一步成長所需要的發展資金,需要國家策略輔助與推動,有不少廠商因此受益,並發展成國際級的廠商。而今年科創板的成立,則是給了半導體設備更好的發揮空間,諸如中微半導體以及上海微電子都已經加入科創板的行列,並且獲得了持續發展的資本,未來也會有更多半導體設備廠商加入相關行列,布局更先進的技術和市場。

是說芯語:建國70年半導體技術發展史:關鍵設備廠商篇

圖說:科創板成爲推動下一波中國半導體發展的動力

而值得注意的是,不少中國設備廠已經擺脫追趕者的角色,成爲了全球半導體設備的領先者之一。重視技術研發,同時市場策略布局與方向正確,是這類廠商的共同特色。

本土設備部分重要廠商盤點

北方華創

北方華創是由七星電子和北方微電子戰略重組而成,重組前七星電子和北方微電子同隸屬于北京電控,而北京電控由北京市電子工業辦公室轉制而來,是北京市國資委授權的以電子信息産業爲主業的國有特大型高科技産業集團。

目前北方華創主打刻蝕機、氧化爐、清洗機、PVD、CVD等設備研發工作,在國內半導體設備廠商中産品種類最全。同時,主攻的刻蝕機、薄膜設備(PVD、CVD)的整體市場規模大,約占半導體設備總體市場規模的一半左右,北方華創可以說選擇了一個水草最豐的市場進行耕耘。但值得注意的是,雖然需求大,但這類型的産品技術要求極高,尤其國際主要的半導體制造廠商客戶多半要求極高,功夫不到位的廠商很難打進相關供應渠道。

是說芯語:建國70年半導體技術發展史:關鍵設備廠商篇

圖說:北方華創的設備已經進駐中芯,成爲推動其14nm制程的核心動力

但在這麽嚴苛的挑戰之下,北方華創的28nm Hard mask PVD、Al-Pad PVD設備已進入國際供應鏈體系;12英寸清洗機累計流片量已突破170萬片;深硅刻蝕設備也進入東南亞市場。公司自主研發的14nm等離子硅刻蝕機、單片退火系統、LPCVD已成功進入大産線進行驗證。

而更重要的是,代表先進制程工藝的關鍵節點,也就是14nm,北方華創也已經開始進行驗證,並有望實現替代,目前中芯已經采用其設備進行相關制程的開發。

至純科技

至純科技于2000年于上海成立,但早期並沒有從事半導體相關行業,而是工程分包主要業務,2005年之後進入高純度制程市場,提供産品主要包括高純氣化裝備、半導體清洗機、超淨電子材料、生物制藥系統及設備等。

是說芯語:建國70年半導體技術發展史:關鍵設備廠商篇

圖說:至純科技半導體清洗設備市占率表現相當不錯

按照下遊客戶所處的領域,其業務可分爲半導體、光伏、LED 和醫藥四大部分,其中半導體業務占比在一半以上。

在國家半導體、電子行業的國産化政策激勵下,至純科技組建了核心研發團隊,並與國家重點院校和實驗室合作,同時設置院士工作站提升研發能力。

最終通過子公司至微半導體有限公司完成了槽式濕法清洗設備和單片式濕法清洗設備産品的研發和制造。

清洗設備在半導體制造中擁有相當重要的關鍵地位,由于晶圓制造過程中,會産生許多微粒,而使用的化學原料在各種交互作用之下,都可能對晶圓的後續加工造成影響,比如說造成瑕疵,或者是改變晶圓的物理特性。

因此在晶圓的制造過程中,包含晶圓本身以及設備,都需要進行清洗的動作,避免汙染生産流程,確保制造出來的芯片可以達到最高良率,並且符合設計的預期表現。

換言之,清洗設備對半導體制造而言是剛需,而在相關技術研發多年的至純科技,也已經打入多家晶圓廠中,其未來發展可期。

精測電子

精測電子成立于2006年4月,總部位于武漢。公司于2016年在深交所IPO 上市。公司主營業務集中于檢測設備這一細分領域,尤其針對了顯示屏這個極爲少見的檢測領域,行業類別重要,但相關競爭者稀少。

是說芯語:建國70年半導體技術發展史:關鍵設備廠商篇

圖說:精測電子從顯示屏檢測設備跨足半導體領域

目前其主要産品包括模組檢測系統、面板檢測系統、OLED 檢測系統、AOI 光學檢測系統、Touch Panel檢測系統和平板顯示自動化設備。

雖然其檢測技術主要以面板設備爲主,但精測也開始往半導體技術領域發展,並且推出相關設備,就整個産業鏈而言,檢測一直以來是最重要的部份,尤其中國封測大廠數量相當多,對相關設備需求也高,這也代表其技術發展策略走在正確的方向上。

長川科技

該公司成立于2008年,其業務內容主要是爲集成電路封裝測試企業、晶圓制造企業、芯片設計企業等提供測試設備,目前公司主要産品包括測試機和分選機。

是說芯語:建國70年半導體技術發展史:關鍵設備廠商篇

圖說:芯片封測是半導體制程環節中收尾的部份,也是最重要的部份之一

而長川近期最令人注目的舉動,就是成功收購了新加坡半導體設備廠商STI。STI專精于2D/3D高精度光學檢測設備,産品廣泛應用于日月光、安靠、德州儀器、鎂光等全球領先的集成電路封測及IDM企業。通過收購STI,長川將轉型爲國際測試設備供應大廠,而不是只守在中國市場,這對于未來企業的定位的提升,以及技術實力的加強,有著相當重大的意義。

中微半導體

中微半導體成立于2004年5月31日,股東包括大基金、上海科創投、華登國際、美國高通、中金等。

目前公司主力産品包括介質刻蝕設備、硅通孔刻蝕設備和MOCVD設備,均已成功進入海內外重要客戶供應體系。目前MOCVD設備在國內市場占有率更已經達70%,成爲全球MOCVD設備領域的兩強之一。

是說芯語:建國70年半導體技術發展史:關鍵設備廠商篇

圖說:中微半導體的MOCVD設備已經占有全球領先地位

值得一提的是,中微半導體成功自主研制的5nm等離子體介質刻蝕機成功經過台積電驗證,性能表現極爲優良,將用于全球首條5nm制程生産線。

另一方面,中微半導體的介質刻蝕機在主要亞洲晶圓代工市場中占有率也已經達到25%,在主要亞洲存儲廠中市場占有率達到15%。

以中微半導體的技術層次與市場規模,已經是標准的國際級設備供應商,而該公司也已經成功進入科創板,並創下股價的高峰。

上海微電子

上海微電子(SMEE)于2002 年在上海成立,目前公司産品廣泛應用于集成電路前道、先進封裝、FPD面板、MEMS、LED、Power Devices等制造領域。

目前上海微電子的前道光刻機已經實現90nm制程,65nm制程正在驗證。其光刻機産品主要包括IC前道光刻機、IC 後道封裝光刻機、面板前道光刻機、面板後道封裝光刻機。公司最先進的IC前道光刻機已經達到90nm 制程,65nm制程設備正在進行整機考核。

是說芯語:建國70年半導體技術發展史:關鍵設備廠商篇

圖說:上海微電子的光刻機産品在全球已達40%市場占有率

未來65nm制程通過後,對65 納米的進行升級就可以做到45 納米。後道封裝光刻機可以滿足各類先進封裝工藝的需求,已經實現批量供貨,並出口到海外市場,國內市場占有率達到80%,全球市場占有率40%。

目前上海微電子也同樣登上科創板,爲推動中國半導體技術發展貢獻了力量,並收獲了掌聲與利潤。

盛美半導體

盛美半導體(ACM)是國內濕法設備龍頭,于1998 年在美國成立,2006年設立盛美上海,開發SAPS兆聲波清洗技術;2017年在美國納斯達克成功上市。

目前主力産品爲清洗機,截止到2017 年,盛美總共銷售了30多台清洗設備,客戶包括海力士、長江存儲、中芯國際、上海華力、JECT等。

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