IC清洗設備市場呈寡頭壟斷格局, 看國產(chǎn)廠商如何分得一杯羹

　　在整個半導體產(chǎn)業(yè)，處于產(chǎn)業(yè)鏈最上游的半導體設備產(chǎn)業(yè)起著舉足輕重的作用。在半導體設備市場中，分制程來看，晶圓制造設備采購大約占整體的80%，測試設備大約占9%，封裝設備大約占7%，其他設備大約占4%。由此可見，晶圓制造設備是整個半導體設備行業(yè)中最為核心的一部分。

　　SEMI報告顯示，2018年第一季度全球半導體制造設備收入為170億美金，同比增長30%，達到歷史最高紀錄。據(jù)集微網(wǎng)了解，晶圓制造設備中又包含著八大設備，分別是刻蝕設備、薄膜設備、光刻設備、制程控制、測試設備、離子注入、清洗設備、化學機械研磨。

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

　　全球半導體清洗設備呈寡頭壟斷格局

　　公開資料顯示，2017年全球清洗設備市場規(guī)模27億美元，而伴隨著工藝節(jié)點的上升，清洗設備用量需求將持續(xù)增加。預計2020年達到35-40億美元，2015-2020年年均復合增速達6.8%。同時，SEMI預計，到2020年中國芯片制造企業(yè)對清洗設備需求有望突破600億元人民幣。

　　據(jù)統(tǒng)計，清洗工藝的次數(shù)占到了在整個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)。舉個例子，假設一條月產(chǎn)能在10萬片的DRAM產(chǎn)線，良率下降1%，將會導致企業(yè)一年3000-5000萬美元的損失。所以企業(yè)為了提高良率，必然會采用更多的清洗次數(shù)。

　　從技術上來看，常用清洗技術有濕法清洗和干法清洗兩大類，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，工藝技術和應用條件上的區(qū)別使得目前市場上的清洗設備也有明顯的差異化，目前市場上最主要的清洗設備有單晶圓清洗設備、自動清洗臺和洗刷機三種。

　　縱觀全球半導體設備市場，整個行業(yè)呈現(xiàn)著高度壟斷、強者恒強的局面，而具體到全球半導體清洗設備也是一樣。目前，在整個清洗設備市場，日本公司占據(jù)了主導，約60%的市場份額由日本Screen(迪恩士)占據(jù)，30%的市場份額被日本Tokyo Electron(東京電子)占據(jù)，其他廠商包括韓國SEMES(細美事)、美國Lam Research(泛林)等。

　　反觀國內(nèi)，目前在8大晶圓制造設備中，均有國產(chǎn)設備企業(yè)布局，且在單一制程設備范圍內(nèi)，很少有國產(chǎn)設備企業(yè)存在相互競爭的情況，國產(chǎn)品牌各自主攻某一項或兩三項核心制程設備的國產(chǎn)化。而在清洗設備方面，主要有盛美半導體、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。

　　國產(chǎn)清洗設備中盛美半導體實力最強

　　目前在國內(nèi)，盛美半導體、北方華創(chuàng)和至純科技承擔著清洗設備國產(chǎn)化的重任。其中，盛美半導體技術實力最強，在較大一部分的清洗工序中可以實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

　　盛美半導體成立于1998年，成立至今已有20年，并于去年在美國納斯達克成功上市。一直以來，盛美半導體主攻單片式清洗設備，并于2009年獨創(chuàng)了兆聲波清洗(SAPS)技術，而此時海力士正被小顆粒的清洗問題所困擾，借此機遇，盛美首臺12英寸45nm單片清洗設備進入海力士無錫生產(chǎn)線測試，由此盛美也開始與海力士展開長期合作。

　　中銀國際證券的報告指出，2015-2017年公司營業(yè)收入分別有86%、24%和 18.1%來自海力士，截止到2017年，盛美總共銷售了30多臺清洗設備，其中，給海力士供應了20多臺。除了海力士，盛美還進入了長江存儲、中芯國際、上海華力、長電科技等5家客戶。

　　從技術實力上看，盛美半導體的技術實力達到了14nm，已經(jīng)開始了和迪恩士、東京電子、泛林等企業(yè)的正面競爭。值得一提的是，2016年，盛美再次獨創(chuàng)了通電氣泡震蕩兆聲波清洗(TEBO)技術。目前公司SAPS技術擁有22項發(fā)明專利，而TEBO技術申請8項PCT專利。

　　北方華創(chuàng)和至純科技在清洗設備領域的布局

　　與盛美半導體主攻單片式清洗設備不同，北方華創(chuàng)通過收購美國Akrion公司實現(xiàn)了槽式清洗設備國產(chǎn)化。2017年8月，北方華創(chuàng)以1500萬美元收購Akrion公司。據(jù)悉，Akrion是位于美國賓夕法尼亞州的一家專注于硅片清洗設備業(yè)務的公司，主要用于集成電路制造領域、硅晶圓制造領域、微機電系統(tǒng)和先進封裝領域，該公司擁有多年的清洗技術積累和廣泛的市場與客戶基礎，累計在線機臺千余臺。

　　北方華創(chuàng)自研的12英寸單片清洗機產(chǎn)品主要應用于集成電路芯片制程中的預清洗、再生清洗、銅互連后清洗和鋁墊清洗等工藝，而收購Akrion之后，北方華創(chuàng)的清洗機產(chǎn)品線進一步得以補充。截至目前，北方華創(chuàng)在清洗設備領域，已經(jīng)形成涵蓋應用于集成電路、先進封裝、功率器件、微機電系統(tǒng)和半導體照明等半導體領域的8-12英寸批式和單片清洗機產(chǎn)品。

　　除了盛美半導體和北方華創(chuàng)以外，至純科技在半導體清洗設備也有所布局，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氣體輸送，因此在做濕法設備有一定的優(yōu)勢。2015年通過與國際清洗設備廠商合作，至純科技開始啟動濕法工藝裝備研發(fā)，2017年成立子公司至微半導體作為獨立的半導體濕法事業(yè)部，致力于打造高端濕法設備制造開發(fā)平臺。

　　截至目前，至純科技在上述領域的研發(fā)已卓有成效，公司已于2017年形成了Ultron B200和Ultron B300的槽式濕法清洗設備和Ultron S200 和Ultron S300的單片式濕法清洗設備產(chǎn)品系列，并已經(jīng)取得6臺批量訂單。

　　國產(chǎn)清洗設備廠商的機遇

　　根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示，2018年中國大陸Fab的設備采購支出接近120億美元，同比增長67%，超越中國臺灣成為全球第二大半導體設備市場，而到2019年，中國大陸的半導體設備采購金額有望超過韓國位居全球第一，達到180億美元，同比增長58%。

　　毋庸置疑，大陸晶圓廠資本開支連年大幅增長將為國產(chǎn)設備帶來巨大的市場機遇，而半導體清洗設備也將迎來良好的發(fā)展前景。除了市場機遇之外，國產(chǎn)半導體清洗設備還將面對先進工藝制程上的機遇。

　　隨著芯片的制程逐漸縮小和存儲器2D向3D的轉變，生產(chǎn)程序變得復雜，使清洗成為生產(chǎn)芯片過程中重復次數(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多個步驟，而到了20-10nm制程，清洗工藝上升到200多個步驟以上。

　　雖然目前在全球半導體設備市場，國產(chǎn)半導體設備廠商的實力還非常弱小，但是成功之路本來就不可能一蹴而就，或許在包括清洗設備等細分領域一步步實現(xiàn)局部突破，是目前國產(chǎn)半導體設備廠商與國際巨頭競爭的最佳途徑。