電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）對(duì)于半導(dǎo)體的生產(chǎn)與制造來說，設(shè)施設(shè)備同樣至關(guān)重要。設(shè)備決定了代工廠能否搶占更多的訂單份額，以及垂直整合制造企業(yè)的產(chǎn)品競爭力與技術(shù)紅利，能否彌補(bǔ)技術(shù)突破需要的巨大資金投入。
據(jù)VLSI Research之前的預(yù)計(jì)，全球半導(dǎo)體生產(chǎn)制造設(shè)備的市場(chǎng)將會(huì)在2020年達(dá)到848億美元，相較去年提升了10.1%。而在最新的預(yù)計(jì)報(bào)告中，VLSI Research指出這一市場(chǎng)將在今年達(dá)到898億美元，同比去年提升16.6%。據(jù)VLSI Research總裁提供的解釋，原本他們估計(jì)該市場(chǎng)在第四季度將放慢增長速度，與第三季度相比將出現(xiàn)8%的下滑，但事實(shí)并非如此，反而出現(xiàn)了2%的上升。這一提升主要出現(xiàn)在代工廠和存儲(chǔ)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上，其中韓國廠商重整旗鼓的趨勢(shì)明顯。
2019-2021年半導(dǎo)體市場(chǎng)預(yù)測(cè) / VLSI Research
隨著年底半導(dǎo)體設(shè)備訂單活動(dòng)居高不下，VISI Research預(yù)計(jì)2021年設(shè)備市場(chǎng)將繼續(xù)實(shí)現(xiàn)5.8%的增長，達(dá)到950億美元；而整個(gè)半導(dǎo)體市場(chǎng)在2020年實(shí)現(xiàn)了8.2%的增長，明年在維持這一勢(shì)頭，以7.5%的增長率達(dá)到4113億美元的市場(chǎng)總值。
四年一輪回的存儲(chǔ)市場(chǎng)
而近期半導(dǎo)體生產(chǎn)制造設(shè)備的一大增長因素就是存儲(chǔ)市場(chǎng)。目前存儲(chǔ)半導(dǎo)體的市場(chǎng)仍處于四年周期的狀態(tài)，比如過去的15年里，DRAM市場(chǎng)分別在2006、2010、2014和2018年達(dá)到峰值，而NAND市場(chǎng)則在2007、2011、2015和2018年達(dá)到峰值。據(jù)ASML指出，DRAM市場(chǎng)在今年下半年有了強(qiáng)勁的增長，預(yù)計(jì)明年會(huì)有更多EUV光刻機(jī)用于DRAM，與此同時(shí)存儲(chǔ)市場(chǎng)仍將保持為DUV光刻機(jī)的主要收入來源之一。
三星在今年下半年加速了NAND的投入，這一趨勢(shì)或?qū)⒀永m(xù)到2021年上半年，再者就是它的DRAM和EUV代工業(yè)務(wù)，預(yù)計(jì)也將在2021年迅猛增長。美光、SK海力士、西部數(shù)據(jù)和鎧俠今年相對(duì)保守，但2021至2022年也將擴(kuò)大資本輸出，盡管很可能會(huì)面臨設(shè)備供應(yīng)的短缺。Intel明年可能會(huì)相對(duì)風(fēng)平浪靜，而中國長江存儲(chǔ)在NAND市場(chǎng)的激進(jìn)增長將維持至2022年。據(jù)KeyBanc分析，存儲(chǔ)市場(chǎng)在2021年上半年可能會(huì)趨于穩(wěn)定，但在2022年之前依然將維持增勢(shì)。
EUV一家獨(dú)大的ASML
不少半導(dǎo)體公司都在今年規(guī)劃了產(chǎn)品路線圖，其中除了自身技術(shù)的突破以外，制程上帶來的性能效率提升時(shí)最簡單直觀的。因此獨(dú)占EUV設(shè)備的ASML自然成了各大半導(dǎo)體公司的不二之選，此外比利時(shí)微電子研究中心IMEC正與ASML通力合作，爭取延續(xù)摩爾定律。為了做到這一點(diǎn)，ASML的產(chǎn)品對(duì)策即高分辨率EUV光刻技術(shù)，高NA EUV。
目前臺(tái)積電和三星的7nm節(jié)點(diǎn)采用的就是ASML已經(jīng)量產(chǎn)的EUV光刻系統(tǒng)，NXE:3400C。該系統(tǒng)配有一個(gè)數(shù)值孔徑（NA）為0.33的透鏡，可以實(shí)現(xiàn)13nm的分辨率，然后通過提高頻率從而實(shí)現(xiàn)了5nm工藝。而ASML下一代EUV系統(tǒng)EXE:5000將配有一個(gè)0.55 NA的透鏡，實(shí)現(xiàn)8nm的分辨率，該系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，預(yù)計(jì)2022年左右可以商用，從各大廠商的制程路線圖來看，很有可能用于2nm之后的超精密工藝。
光刻機(jī)路線圖 / ASML
今年IMEC在日本東京舉辦的技術(shù)論壇上，其CEO Luc Van den hove強(qiáng)調(diào)摩爾定律不會(huì)終止，在他們與ASML合建的高NA EUV實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，他們?cè)谶M(jìn)一步研究如何利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)1nm乃至更小的半導(dǎo)體工藝。會(huì)上他還給出了EUV光刻機(jī)的路線圖，隨著制程要求的提升，光刻機(jī)也需要用到更大更復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，因此與現(xiàn)有NXE:3400C相比，下一代EXE:5000光刻機(jī)的體積將進(jìn)一步增大，高度可及無塵室的天花板。
半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)之爭
半導(dǎo)體的先進(jìn)節(jié)點(diǎn)開發(fā)成本高達(dá)數(shù)十億美元，而且需要的是資本密集的300mm晶圓廠，后者同樣需要耗費(fèi)數(shù)十億美元。據(jù)預(yù)計(jì)，3nm節(jié)點(diǎn)的一塊芯片設(shè)計(jì)成本就達(dá)10億美元，而且制造工序多達(dá)上千道。但如果在單個(gè)設(shè)備或單個(gè)工藝步驟上出現(xiàn)問題，從而影響成品率，使得芯片無法達(dá)到規(guī)格要求的話，晶圓廠就很可能蒙受巨大的財(cái)務(wù)損失，因此半導(dǎo)體制造與生產(chǎn)設(shè)備往往需要經(jīng)過嚴(yán)厲的評(píng)估。
ASML作為唯一一家EUV光刻設(shè)備的提供商，為半導(dǎo)體的前段工序提供了極大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也在2019年打破了由應(yīng)用材料公司近20年的統(tǒng)治地位。然而今年第一季度卻表現(xiàn)不佳，與上一季度相比銷量下滑了31%，這很有可能是因?yàn)閼?yīng)用材料公司重新奪回了一些市場(chǎng)份額。
2020年與2019年相比前九個(gè)月的設(shè)備銷售額增長 / The Information Network
由The Information Network統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用材料公司的市場(chǎng)份額從2019年的15.9%上漲至2020年的18.8%，而ASML的市場(chǎng)份額將從2019年的16.9%略降至今年的16.8%，因此今年從市場(chǎng)份額來看，應(yīng)用材料公司有望重返王座。
2019年半導(dǎo)體生產(chǎn)制造設(shè)備市場(chǎng)份額排名 / 電子發(fā)燒友網(wǎng)整理
盡管ASML在光刻機(jī)上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但半導(dǎo)體的生產(chǎn)制造并非單獨(dú)取決于光刻機(jī)，刻蝕、清洗和沉積等設(shè)備同樣是前段工藝中舉足輕重的環(huán)節(jié)。由上圖可知，這些半導(dǎo)體設(shè)備廠商多數(shù)是歐洲和日本廠商，而中國能在前三占據(jù)一席之地的只有中微半導(dǎo)體設(shè)備和北方華創(chuàng)。
中國市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備廠商的影響
中國市場(chǎng)也是半導(dǎo)體設(shè)備的最大市場(chǎng)之一，在近期傳出美國計(jì)劃將中芯國際加入MEU清單的消息后，總部位于美國半導(dǎo)體設(shè)備廠商應(yīng)用材料、Lam Research和KLA的股價(jià)紛紛出現(xiàn)了一定幅度的下跌。
中芯國際本就已經(jīng)面臨美國商務(wù)部的巨大壓力，雖然在這幾家公司去年的收入占比中不到10%，但也對(duì)他們?cè)斐闪艘欢ǖ挠绊?。早在今?月，中芯國際就向應(yīng)用材料和東京電子購買了近1億美元的半導(dǎo)體設(shè)備。
不單是中芯國際，中國市場(chǎng)占據(jù)了2019年應(yīng)用材料29%的收入、Lam Research 31%的收入以及KLA 25%的收入。不僅是美國半導(dǎo)體設(shè)備廠商，歐洲與日本廠商同樣如此。雖然無法給特定廠商供應(yīng)光刻機(jī)，但國內(nèi)市場(chǎng)占了ASML今年第三季度收入的21%，并預(yù)計(jì)今年在國內(nèi)的總銷售額將達(dá)到10億歐元。從東京電子這一財(cái)年的報(bào)告中也可以看出，在新財(cái)年過去的兩個(gè)季度中，大陸市場(chǎng)的份額首次領(lǐng)先，分別占據(jù)了22%和24%。
小結(jié)
從短期來看，不少公司為了推進(jìn)自身產(chǎn)品的路線圖，都直接選擇了更高端的制程工藝，因此也帶動(dòng)了半導(dǎo)體生產(chǎn)制造設(shè)備的銷量激增。但購置設(shè)備、生產(chǎn)運(yùn)輸加上部署產(chǎn)線都需要一定時(shí)間，不少代工廠都達(dá)到了產(chǎn)量的瓶頸，更高制程產(chǎn)品的缺貨情況也開始顯現(xiàn)出來。
所以哪怕半導(dǎo)體設(shè)備依然在穩(wěn)定出貨，終端產(chǎn)品供不應(yīng)求的情況很可能持續(xù)至明年整個(gè)上半年。中國半導(dǎo)體設(shè)備廠商雖然在供應(yīng)方面也沒有出現(xiàn)問題，與全球頂尖的設(shè)備廠商相比在國內(nèi)外的市占比上仍有不小差距。但借助刮起的半導(dǎo)體熱潮，國內(nèi)廠商或許可以借助加大的資本投入，先從存儲(chǔ)半導(dǎo)體等漲勢(shì)明顯的領(lǐng)域找到轉(zhuǎn)機(jī)。