新冠肺炎持續(xù)在全球范圍內(nèi)蔓延，在筆者寫下這篇文章（2020年7月20日）的時(shí)候，全球已經(jīng)有1,430萬人感染新冠肺炎，死亡人數(shù)超60萬。

　　目前來看，新冠肺炎蔓延的趨勢(shì)有增無減，因此全球各國都繼續(xù)“緊鎖大門”！結(jié)果導(dǎo)致制造行業(yè)需求下滑，零部件、材料的供應(yīng)鏈中斷，企業(yè)產(chǎn)生巨額的赤字，越來越多的企業(yè)無法做出下一財(cái)政年度的業(yè)績預(yù)想。

　　然而，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)卻絲毫沒有受到新冠肺炎的影響，比方說，位于微縮加工技術(shù)頂端的臺(tái)灣TSMC已經(jīng)量產(chǎn)采用全球最尖端曝光設(shè)備EUV的5納米節(jié)點(diǎn)（以下省略“節(jié)點(diǎn)”）技術(shù)，此外，TSMC還計(jì)劃自10月開始3納米的風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)（Risk Production），2021年開始量產(chǎn)。另外，TSMC已經(jīng)正式開始研發(fā)2納米，且計(jì)劃在2021年下半年開始2納米的風(fēng)險(xiǎn)生產(chǎn)（Risk Production）。

　　同時(shí)，韓國三星電子也一直緊隨在TSMC之后，也就是說，盡管全球陷入了新冠肺炎的危機(jī)之中，半導(dǎo)體的微縮技術(shù)不僅沒有停滯，反而在加速發(fā)展。

　　那么，半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額又是怎么樣呢？如下文所示。

　　半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額  

　　下圖1是1991年-2019年期間的半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額推移、2020年為預(yù)測(cè)值。

　　圖1：半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額推移。（2020年及以后為預(yù)測(cè)）。（圖片出自：筆者根據(jù)WSTS、SEMI的數(shù)據(jù)制作了此圖）

　　據(jù)WSTS（World Semiconductor Trade Statistic，世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)）預(yù)測(cè)，與存儲(chǔ)半導(dǎo)體低迷的2019年相比，2020年全球半導(dǎo)體出貨金額預(yù)計(jì)增長3.3%，增至4,260億美元（約人民幣29,820億元）。雖然存儲(chǔ)半導(dǎo)體的恢復(fù)情況不佳，但新冠肺炎的影響幾乎微乎其微。

　　另一方面，據(jù)SEMI（Semiconductor Equipment and Materials International，國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)）預(yù)測(cè)，2020年全球半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額與2019年相比，下滑4%，相對(duì)2020年，2021年預(yù)計(jì)增長24%，增至677億美元（約人民幣4,739億元）。因此，就生產(chǎn)設(shè)備而言，今年（2020年）雖然受到了新冠肺炎的輕微影響而增長速度放緩，2021年預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)歷史最高值（超過2018年存儲(chǔ)半導(dǎo)體泡沫時(shí)的實(shí)績）。

　　從上文可知，新冠肺炎對(duì)半導(dǎo)體、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的影響甚微，2021年二者都將回到正常的增長軌道。就原因而言，筆者推測(cè)如下：雖然新冠肺炎導(dǎo)致智能手機(jī)、數(shù)碼家電、汽車等產(chǎn)品的需求嚴(yán)重下滑，然而，由于全球范圍內(nèi)遠(yuǎn)程辦公的普及，PC終端、數(shù)據(jù)中心（Data Center）等的需求急劇擴(kuò)大。

　二者（半導(dǎo)體、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備）出貨金額的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)   

　　很明顯，半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備絕不會(huì)被新冠肺炎打?。ㄖ辽俟P者是這么認(rèn)為的）！而且，下圖2半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額推移表中既存在共同點(diǎn)、又有不同點(diǎn)。

　　下圖2是以2000年IT泡沫破裂時(shí)的數(shù)值為基準(zhǔn)計(jì)算出的半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額的推移表，二者都在IT泡沫時(shí)達(dá)到頂峰，“雷曼沖擊”后的2009年跌入低谷，在2018年（存儲(chǔ)半導(dǎo)體泡沫）再次迎來頂峰。也就是說，兩條線上下浮動(dòng)的趨勢(shì)是基本一致的。

　　圖2：以2000年IT泡沫破裂時(shí)的數(shù)值為基準(zhǔn)計(jì)算的出貨金額的趨勢(shì)。（圖片出自：筆者根據(jù)WSTS、SEMI的數(shù)據(jù)制作了此圖。）

　　不過二者也有不同點(diǎn)。半導(dǎo)體的出貨金額在IT泡沫破裂后，很快得以恢復(fù)，并且超過了2004年IT泡沫時(shí)的出貨金額。后來，除去“雷曼沖擊”后的下跌，基本呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在2018年，出貨金額達(dá)到IT泡沫時(shí)的2.3倍。

　　另一方面，就半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額而言，在IT泡沫后出現(xiàn)大幅度下滑，然而并沒有像半導(dǎo)體一樣出現(xiàn)恢復(fù)。2007年和2011年的出貨金額基本接近IT泡沫時(shí)，但卻并沒有超過IT泡沫時(shí)，在三年前的2017年首次超過了IT泡沫時(shí)的出貨金額。

　　也就是說，超過2000年時(shí)的峰值，花費(fèi)了17年的時(shí)間！為什么花費(fèi)了這么久的時(shí)間呢？還有，為什么半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額在步入2017年之后出現(xiàn)了迅速增長呢？

　　 阻礙半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額增長的主要原因

　　為什么半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額難以超越IT泡沫時(shí)的峰值，筆者認(rèn)為主要有兩個(gè)原因。其一、尖端半導(dǎo)體廠家的減少，其二、各種生產(chǎn)設(shè)備的吞吐量（Through Put，一小時(shí)的晶圓處理數(shù)量）的提高。下文詳述。

　　其一，尖端半導(dǎo)體廠家的減少。比方說，就DRAM而言，2000年以后，不斷有日本企業(yè)放棄DRAM的生產(chǎn)。此外，進(jìn)入2000年，也不斷有臺(tái)灣企業(yè)放棄DRAM的生產(chǎn)。另外，2006年從德國Infineon Technologies獨(dú)立出來的Qimonda也在2009年倒閉，僅存的一家日本企業(yè)---爾必達(dá)存儲(chǔ)半導(dǎo)體也在2012年倒閉、且被美國的Micron Technology收購。最終，留下來的僅有Samsung、SK hynix、Micron三家DRAM廠家。

　　此外，就邏輯半導(dǎo)體而言，越來越多的廠家放棄研發(fā)尖端微縮化，比方說，2018年8月，美國GLOBALFOUNDRIES宣布，放棄10納米以后的研發(fā)，于是尖端微縮化技術(shù)集中在了Intel、Samsung、TSMC三家公司。此外，2016年以來，英特爾的10納米啟動(dòng)一直不順利，7納米及后續(xù)的微縮化發(fā)展其實(shí)主要集中在Samsung、TSMC兩家公司。

　　隨著越來越多的半導(dǎo)體廠家被淘汰，能夠進(jìn)行巨額設(shè)備投資的企業(yè)也越來越少，因此，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額難以得到增長。

　　各種半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備吞吐量（Through Put，一小時(shí)的晶圓處理數(shù)量）的提高--“作繭自縛”

　　第二個(gè)主要原因?yàn)楦骷野雽?dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠家竭力提高晶圓的吞吐量（這個(gè)原因真具有諷刺意味）。

　　比方說，在2007年前后，液浸ArF曝光設(shè)備出現(xiàn)的時(shí)候，吞吐量為130個(gè)/小時(shí)，但是，今天的吞吐量可以超過250個(gè)/小時(shí)。也就是說，在2007年的時(shí)候，需要兩臺(tái)液浸ArF曝光設(shè)備，而今天僅需要一臺(tái)。

　　更不可思議的例子是清洗設(shè)備。眾所周知，半導(dǎo)體清洗設(shè)備有一次性處理50個(gè)晶圓的“批量式”和一個(gè)個(gè)處理的“單片式”。當(dāng)然，“批量式”的吞吐量比“單片式”要大得多，但是，“批量式”存在一個(gè)缺點(diǎn)，即清洗后的污跡容易殘留在晶圓上；“單片式”雖然沒有殘留污跡的缺點(diǎn)，吞吐量卻不高。

　　然而，就“單片式”設(shè)備而言，一臺(tái)設(shè)備的平臺(tái)（Platform）上可搭載的清洗槽逐步增加為4→8→16→24，因此，“單片式”的吞吐量并不亞于“批量式”，甚至達(dá)到了800個(gè)/小時(shí)。結(jié)果，以2008年為分水嶺，清洗設(shè)備的“主角光環(huán)”從“批量式”轉(zhuǎn)移到了“單片式”。如下圖3。

　　圖3:半導(dǎo)體清洗設(shè)備出貨金額的推移。（圖片出自：筆者根據(jù)野村證券的數(shù)字制作了此圖。）

　　曾經(jīng) “批量式”的唯一優(yōu)勢(shì)在于較高的吞吐量，解決了污跡殘留問題的“單片式”如果可以獲得同等數(shù)量的吞吐量的話，就沒有理由繼續(xù)使用“批量式”設(shè)備了。也就是說，自2014年以來，“批量式”設(shè)備的出貨金額之所以會(huì)出現(xiàn)增長是由于3D NAND閃存（以下簡稱為：“NAND”）生產(chǎn)中需要使用批量式的晶圓蝕刻設(shè)備，且需求在不斷增長。

　　令人感覺不可思議的是，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠家雖然通過自身的努力大幅度提高設(shè)備的吞吐量，而設(shè)備本身的價(jià)格卻并沒有成比例的提升，也就是說，生產(chǎn)設(shè)備廠家“作繭自縛”。

　　那么，為什么在2017年以后，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額會(huì)超過2000年IT泡沫時(shí)、且獲得迅速增長呢？

　　3D NAND

　　下圖4是各種生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額的推移表。2015年之前曝光設(shè)備的出貨金額一直位居首位，2015年之后，干蝕刻（Dry Etching）設(shè)備開始位居首位。此外，CVD設(shè)備的出貨金額也迅速增長，2017年CVD設(shè)備的出貨金額幾乎接近曝光設(shè)備和檢查設(shè)備。

　　圖4：各種半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額的趨勢(shì)。（圖片出自：筆者根據(jù)野村證券的數(shù)字制作了此圖。）

　　筆者認(rèn)為，主要原因在于以下：大數(shù)據(jù)時(shí)代正式到來、數(shù)據(jù)中心需求猛增、服務(wù)器方向的存儲(chǔ)半導(dǎo)體需求迅速增長。尤其是存儲(chǔ)半導(dǎo)體中的NAND的3D化，起到了重要作用。

　　存儲(chǔ)密度每年以1.5倍的速度增長，因此，3D NAND的層數(shù)也不斷增長：24層→32層→48層→64層→96層→128層。比方說，從64層增至96層，理論上就需要1.5倍數(shù)量的CVD設(shè)備。

　　此外，所需要的干蝕設(shè)備的數(shù)量不僅僅增加1.5倍，也就是說，64層的3D NAND的存儲(chǔ)孔（Memory Hole）的開口需要花費(fèi)約一個(gè)小時(shí)。但是，開孔越深，蝕刻速度越慢，因此96層的存儲(chǔ)孔的開口需要花費(fèi)多個(gè)小時(shí)。

　　然而，目前正在加工96層（準(zhǔn)確來說是92層）的存儲(chǔ)孔的僅有三星電子，鎧俠等其他公司的96層采用的是堆疊兩個(gè)48層的形式。由于進(jìn)行兩次48層的HARC蝕刻，因此需要兩倍的干蝕設(shè)備。

　　如此一來，由于NAND 3D化、層數(shù)的增加，各種設(shè)備的需求量也越來越多。直接結(jié)果就是半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額在2017年超過了IT泡沫的頂峰時(shí)刻。

　　存儲(chǔ)半導(dǎo)體市場在2018年達(dá)到頂峰，2019年存儲(chǔ)半導(dǎo)體跌入低谷，據(jù)預(yù)測(cè)2020年以后，存儲(chǔ)半導(dǎo)體將會(huì)再次出現(xiàn)增長，且半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額也會(huì)再次增長。

　　EUV的效果  

　　如圖4所示，由于2019年存儲(chǔ)半導(dǎo)體的低迷，很多半導(dǎo)體設(shè)備的出貨金額都出現(xiàn)了下跌。然而，曝光設(shè)備的出貨金額卻一直在增長。結(jié)果，2019年曝光設(shè)備的出貨金額再次獲得TOP1的首位。這主要是由于價(jià)格為160億日元（約人民幣9.6億元）/臺(tái)的最尖端曝光設(shè)備EUV的正式普及帶來的結(jié)果。

　　在2020年6月召開的“VLSI座談會(huì)”上，ASML宣布，2019年第四季度累計(jì)出貨53臺(tái)EUV設(shè)備（3400系列），如下圖5資料顯示，2020年第一季度的銷售數(shù)量增加了4臺(tái)，因此，2020年第一季度時(shí)間點(diǎn)累計(jì)銷售了57臺(tái)EUV設(shè)備。

　　圖5：ASML的EUV曝光設(shè)備的累計(jì)出貨數(shù)量。（圖片出自：Anthony Yen, ASML, “EUV Lithography and Its Application to Logic and Memory Devices”， VLSI 2020, SC1.5）

　　然而，令人吃驚的是，2020年1月22日WikiChip Fuse報(bào)道稱，2019年第四季度時(shí)間點(diǎn)，ASML的EUV的開口訂單（Open PO）數(shù)量為49臺(tái)，據(jù)推測(cè)，TSMC為20臺(tái)，三星為20臺(tái)，英特爾為4臺(tái)-5臺(tái)，其他Micron、SK hynix為少量。

　　據(jù)熟悉光刻技術(shù)（Lithography）的業(yè)內(nèi)人士透露，2020年以后，TSMC每年會(huì)導(dǎo)入20多臺(tái)EUV設(shè)備。此外，據(jù)說，三星電子也計(jì)劃自2020年起每年導(dǎo)入20臺(tái)EUV曝光設(shè)備。照此計(jì)算，在2025年兩家公司合計(jì)啟動(dòng)100多臺(tái)EUV曝光設(shè)備。受EUV作用的影響，未來曝光設(shè)備的出貨金額也會(huì)大幅度增長。

　　此外，就EUV的周邊設(shè)備而言，光掩膜（Mask）繪制設(shè)備、光掩膜（Mask）檢查設(shè)備、涂覆顯影設(shè)備（Coater Developper）等的出貨金額也會(huì)出現(xiàn)增長。

　　各家半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠家的市場占比、未來展望

　　最后，我們來看下2019年各家半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備企業(yè)的市場占比（如下圖6），韓國SEMES、中國的NAURA也在某些領(lǐng)域獲得了一定的市場占比，但是，就整體的設(shè)備而言，基本被日本、美國、歐洲企業(yè)瓜分。

　　圖6：各家半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠家的市場占比（2019年）。（圖片出自：筆者根據(jù)野村制作所的數(shù)據(jù)制作了此圖。）

　　曝光設(shè)備、涂覆顯影設(shè)備（Coater Developper）、濺射設(shè)備（Spatter）、批量式清洗設(shè)備、異物檢查設(shè)備、缺陷檢查設(shè)備幾乎為“一超多強(qiáng)”的模式，此外，光掩膜檢查設(shè)備、CVD設(shè)備、熱處理設(shè)備、CMP設(shè)備、單片式清洗設(shè)備為“二超多強(qiáng)”的模式。另外，干蝕設(shè)備幾乎為“三超一強(qiáng)”的模式。

　　總之，就所有的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備而言，日本、歐洲、美國的某些企業(yè)創(chuàng)造了“1超-3超+其他”的模式，也就是說，這些企業(yè)匯集了半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)要領(lǐng)，新型企業(yè)很難打入。中國雖然在力推半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的國產(chǎn)化，但尖端生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)是需要相當(dāng)長的時(shí)間的。

　　那么，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備未來的出貨金額趨勢(shì)如何呢？從過去的經(jīng)驗(yàn)來看，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額比半導(dǎo)體本身的浮動(dòng)要更明顯，未來應(yīng)該還會(huì)出現(xiàn)“某某泡沫”、“某某沖擊”這種現(xiàn)象，屆時(shí)半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額還會(huì)出現(xiàn)大幅度的變化。

　　但是，邏輯半導(dǎo)體的微縮化一直沒有停步，此外，DRAM的微縮化也會(huì)繼續(xù)進(jìn)步，同時(shí)，3D NAND的積層數(shù)量應(yīng)該也會(huì)繼續(xù)增加。因此，筆者堅(jiān)信雖然半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額可能會(huì)出現(xiàn)較大的浮動(dòng)，但整體是呈現(xiàn)增長趨勢(shì)，至少不受新冠肺炎的影響、且繼續(xù)增長。