半導(dǎo)體設(shè)備一機難求

來源：半導(dǎo)體行業(yè)觀察

當(dāng)下，與全球芯片短缺相對應(yīng)的，半導(dǎo)體設(shè)備交期延長的消息也此起彼伏。設(shè)備交期如霧里看花，有的是1年，2年不等，而且還在延長。

據(jù)業(yè)內(nèi)從業(yè)人士透露，現(xiàn)在半導(dǎo)體測試ATE設(shè)備交期普遍超過6個月，比較搶手的測試設(shè)備訂單已經(jīng)排到2024年。不止是ATE設(shè)備，探針臺的交期也普遍超過12個月。這主要由于主流機臺都是日本生產(chǎn)，其保守穩(wěn)健的生產(chǎn)方式，導(dǎo)致其生產(chǎn)遠遠跟不上市場需求。

半導(dǎo)體測試設(shè)備大廠愛德萬測試臺灣董事長暨總經(jīng)理吳萬錕日前表示，受到邏輯芯片需求強勁，愛德萬今年芯片自動化檢測設(shè)備創(chuàng)下歷年最佳接成單，但也受到芯片及部分原材料短缺影響，設(shè)備交貨期拉長至少要半年以上，他還強調(diào)，受到成本上揚影響，公司不排除在新年度調(diào)漲測試設(shè)備價格。

而半導(dǎo)體設(shè)備龍頭應(yīng)用材料也表示受到零部件短缺等問題，據(jù)介紹，本季度應(yīng)用材料總共增加了13億美元，積壓總量達到了巨大的80億美元，這也說明即該公司2022年的產(chǎn)能接近售罄。

據(jù)證券時報的報道，在化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域，上游關(guān)鍵的MOCVD設(shè)備受零部件供應(yīng)緊張的影響，交貨周期再度延長，最新需要至10個月左右。

可以說，幾乎所有的設(shè)備交期都延長了，半導(dǎo)體設(shè)備搶奪戰(zhàn)早已打響，客戶紛紛提前下單，訂單積壓已經(jīng)是業(yè)內(nèi)常態(tài)。去年基本所有的半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商都賺的盆滿缽滿，舉個例子，在2021年，ASML出貨了286臺光刻機，創(chuàng)造了186億歐元的營收，其中僅EUV光刻機就達到了42臺。其他廠商具體可查看《賺到手軟的半導(dǎo)體設(shè)備廠商》。據(jù)SEMI預(yù)測，2021年和2022年全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售額將分別達到953和1013億美元，同比增長34.1%和6.3%。 

ASML過去十年財報數(shù)據(jù)一覽

不止搶新設(shè)備，二手設(shè)備甚至更“香”

當(dāng)下，無論是晶圓代工廠還是IDM廠商，甚至是部分Fabless企業(yè)都在進行擴產(chǎn)、建廠，成熟節(jié)點也是一大方向。但問題來了，如果要擴大舊芯片的生產(chǎn)能力，這些買家就要面臨一個艱難的選擇：要么進入新設(shè)備的漫長等待周期，主要設(shè)備制造商的交期都沒有縮短的跡象；要么是購買舊的二手設(shè)備，但二手設(shè)備現(xiàn)在也很緊俏。

其實從2016年開始，對制造芯片的新舊設(shè)備的需求都在增長。新設(shè)備交期延長直接推高了二手設(shè)備成交價和成交量，部分二手設(shè)備的翻新交付價格已經(jīng)接近新機甚至超過新機。當(dāng)下的二手半導(dǎo)體設(shè)備交易市場可謂是“量價齊升”。例如，佳能FPA3000i4，一款1995年生產(chǎn)的光刻設(shè)備，用于在芯片上蝕刻電路，2014年10月它的價值只有10萬美元，而現(xiàn)在已經(jīng)漲到了170萬美元。

去年的汽車芯片短缺使我們意識到，我們使用的產(chǎn)品中大多數(shù)芯片都是用較老的制造技術(shù)制造的，有很多是在二手設(shè)備上生產(chǎn)的。據(jù)SDI Fabsurplus的老板Howe估計，全球可能大約有三分之一的微芯片是在二手設(shè)備上制造的。SurplusGLOBAL首席執(zhí)行官 Bruce Kim曾表述，公司在過去20年中回收了40,000件工具。

所以不僅僅是如應(yīng)用材料、KLA等半導(dǎo)體設(shè)備大廠商去年賺到手軟，據(jù)全球領(lǐng)先的二手半導(dǎo)體設(shè)備商SurplusGLOBAL中國區(qū)總經(jīng)理陳真告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察，“SurplusGLOBAL 2021年的全球銷售額比2020年接近翻番，中國區(qū)銷售額翻番。二手半導(dǎo)體設(shè)備如此火熱的原因，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在交期短上面?！?/span>

轉(zhuǎn)用國產(chǎn)設(shè)備或許是一個出路

在全球半導(dǎo)體設(shè)備需求暴漲，而新設(shè)備和二手設(shè)備都缺貨的情況下，再加上國產(chǎn)替代和國外供應(yīng)鏈緊張的紅利之下，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備公司真正迎來了產(chǎn)業(yè)化的大機遇。據(jù)了解，現(xiàn)在許多國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備公司的訂單也爆滿，產(chǎn)品交貨期普遍延長。

陳真直言道，現(xiàn)在部分少量國產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)在性能上趕上了國外原廠設(shè)備，而且交期方面相對較好，客戶的認(rèn)可度也隨之增高，相對應(yīng)的這部分二手設(shè)備在國內(nèi)的售價會低于國外的售價，或者說他們的存在就給某一類型設(shè)備的價格設(shè)了天花板。

縱觀整個半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備行業(yè)，國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)已經(jīng)在大部分半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備環(huán)節(jié)中布局和滲透。集成電路制造設(shè)備通常分為前道工藝設(shè)備（芯片制造）和后道工藝設(shè)備（芯片封裝測試）兩大類，前者主要包括六大工藝步驟，分別為：熱處理、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、機械拋光，所對應(yīng)的專用設(shè)備主要包括快速熱處理/氧化/擴散設(shè)備、光刻設(shè)備、刻蝕/去膠設(shè)備、離子注入設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備、機械拋光設(shè)備等。其中，光刻設(shè)備、刻蝕設(shè)備、薄膜沉積設(shè)備以及離子注入設(shè)備是同列為前道四大集成電路制造關(guān)鍵設(shè)備。后者主要是封裝設(shè)備和各類測試設(shè)備。

目前，去膠設(shè)備、清洗設(shè)備、刻蝕設(shè)備等產(chǎn)品國產(chǎn)替代率較高，而涂膠顯影設(shè)備、光刻設(shè)備則主要依賴進口。

在熱處理設(shè)備領(lǐng)域，根據(jù)Gartner統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020年應(yīng)用材料市占全球第一，占比約69.72%，全球第一。國內(nèi)方面，2020年屹唐股份快速熱處理設(shè)備的全球市場占有率為11.50%。在干法刻蝕領(lǐng)域，公司2020年憑借0.1%的市場占有率位居全球第十。

在光刻機領(lǐng)域，我國起步更晚一些，不過國內(nèi)光刻機已經(jīng)實現(xiàn)了從0到1的突破，上海微電子的SSX600系列步進掃描投影光刻機，可滿足IC前道制造90nm、110nm、280nm關(guān)鍵層和非關(guān)鍵層的光刻工藝需求。該設(shè)備可用于8寸線或12寸線的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

在蝕刻設(shè)備領(lǐng)域，中微公司等已占據(jù) 20%左右的市場份額。中微公司此前曾表示，這幾年公司的刻蝕設(shè)備在國內(nèi)主要客戶端市場占有率不斷提升，在邏輯集成電路制造環(huán)節(jié)，公司開發(fā)的12英寸高端刻蝕設(shè)備已運用在國際知名客戶65納米到5納米等先進的芯片生產(chǎn)線上；同時，公司已開發(fā)出小于5納米刻蝕設(shè)備用于若干關(guān)鍵步驟的加工，并已獲得行業(yè)領(lǐng)先客戶的批量訂單。而其也表示，目前公司刻蝕設(shè)備交期較過去有所延長。

去膠設(shè)備方面，我國已完成大部分國產(chǎn)替代，屹唐的干法去膠設(shè)備全球市占率超過30%，全球第一，在國內(nèi)則占據(jù)90%的市場。

離子注入設(shè)備約占前道晶圓設(shè)備市場的3%份額，在這方面，國內(nèi)萬業(yè)企業(yè)旗下的凱世通已在2020年12月，與同芯成科技簽署了3套集成電路制備用離子注入機訂單，并于今年1月獲客戶約7億元批量設(shè)備訂單；中電科旗下的中科信在某些12寸晶圓產(chǎn)線上獲得工藝驗證。離子注入機的國產(chǎn)化仍處于快速起步階段。兩家公司目前均有離子注入機臺導(dǎo)入客戶驗證，有望彌補國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的短板。

薄膜沉積設(shè)備方面，中國的國產(chǎn)化相對還較低，北方華創(chuàng)CVD、PVD等相關(guān)設(shè)備已具備28nm工藝水平，拓荊科技CVD和ALD相關(guān)設(shè)備已成功應(yīng)用于14nm及以上制程集成電路制造產(chǎn)線，和更先進制程的產(chǎn)品驗證測試。

CMP技術(shù)，即化學(xué)機械拋光，國內(nèi)廠商已具備一定替代能力：華海清科已有12英寸和8英寸的CMP設(shè)備，并已導(dǎo)入中芯國際、長江存儲等一線制造廠商，中電科45所的8英寸設(shè)備也已導(dǎo)入中芯國際、華虹等廠商的產(chǎn)線，國內(nèi)CMP設(shè)備市占率提升正當(dāng)時。

在涂膠顯影設(shè)備方面，主要被日本東京電子（TEL）所壟斷。國內(nèi)的芯源微的涂膠顯影設(shè)備，作為國產(chǎn)化設(shè)備已逐步得到驗證及應(yīng)用，實現(xiàn)小批量替代。公司該類設(shè)備陸續(xù)獲得了上海華力、長江存儲、武漢新芯、中芯紹興、廈門士蘭集科、上海積塔、株洲中車、青島芯恩、中芯寧波、昆明京東方等多個前道大客戶訂單。

前道檢測設(shè)備方面，精測電子、上海睿勵、中科飛測、東方晶源、匠嶺等廠商都有產(chǎn)品實現(xiàn)突破。精測電子在互動易回復(fù)投資者稱，公司于2021年7月份出機某頭部晶圓廠的12英寸獨立式光學(xué)線寬測量設(shè)備（OCD）、12英寸全自動電子束晶圓缺陷復(fù)查設(shè)備（Review SEM），目前驗證進展非常順利。

集成電路制造前道晶圓加工領(lǐng)域用清洗設(shè)備主要被日本迪恩士（DNS）等廠商所壟斷，盛美股份、北方華創(chuàng)已有所市占，至純科技能提供28nm節(jié)點的全部濕法工藝設(shè)備，芯源微生產(chǎn)單片式清洗機Spin Scrubber 設(shè)備已經(jīng)達到國際先進水平，在國內(nèi)多個重要客戶處獲得批量重復(fù)訂單，成功實現(xiàn)進口替代。該類設(shè)備已在中芯國際、上海華力、廈門士蘭集科等多個客戶處通過工藝驗證，并已獲得國內(nèi)多家 Fab 廠商的批量重復(fù)訂單。

在后道設(shè)備中，封裝所需的設(shè)備類型較多，主要包括貼片機、劃片機/檢測設(shè)備、引線焊接設(shè)備、塑封/切筋成型設(shè)備等。2021年9月，國內(nèi)封裝設(shè)備企業(yè)凌波微步獲千萬融資，打入國內(nèi)封測龍頭。凌波微步主要生產(chǎn)傳統(tǒng)封裝引線鍵合過程中所使用到的 IC 球焊設(shè)備。據(jù)了解，IC球焊機是封裝設(shè)備市場難度最高的核心設(shè)備。此前凌波微步李煥然稱，公司產(chǎn)能壓力很大，正在逐步擴大產(chǎn)能，預(yù)計2022年產(chǎn)能能夠達到1500臺至 2000 臺。

后道測試設(shè)備又包括三類：ATE測試機、探針臺(prober)、分選機(Handler)等。其中ATE測試機是測試的核心設(shè)備，在這方面，國外的泰瑞達和愛德萬雙寡頭在ATE設(shè)備領(lǐng)域占據(jù)95%以上的市場份額。國內(nèi)長川科技、華峰測控等上公司在這領(lǐng)域也有了較深的發(fā)力。此外，2020年底摩爾精英完成了對ATE測試機臺設(shè)備VLCT與團隊的收購，目前有現(xiàn)成的機臺。據(jù)悉，摩爾精英的VLCT/ME-T0設(shè)備已經(jīng)過20多年的迭代研發(fā)，測試出貨了100多億顆芯片，這些機臺是為“量產(chǎn)”而生，能覆蓋70%芯片種類的測試需求，包含digital、analog、mixed signal、RF等，在MCU、電源管理芯片、混合信號芯片與IoT芯片的測試上有非常好的優(yōu)勢。目前摩爾精英的VLCT設(shè)備已經(jīng)在國內(nèi)前三的芯片設(shè)計公司投入量產(chǎn)，多家國內(nèi)芯片設(shè)計企業(yè)已經(jīng)在使用VLCT進行量產(chǎn)，同時國際市場開展順利，成功打入全球前三的射頻國際巨頭供應(yīng)鏈。

所以如前文所述，幾乎所有半導(dǎo)體制造設(shè)備交期都很長，許多的測試機臺交期都在一年之久，選用國內(nèi)的半導(dǎo)體制造設(shè)備（如現(xiàn)成的測試機臺）不失為另一種好的選擇。

結(jié)語

近年來國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備廠商的技術(shù)水平實現(xiàn)快速突破，國產(chǎn)替代也在加速中。但國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備總體來看，還與國際面臨著很大差距，國內(nèi)設(shè)備廠商應(yīng)抓住國產(chǎn)化這個契機，向“專精”方向發(fā)展，同時也要走向國際化，更長遠的發(fā)展。