半導體制造設備的案例
日本半導體設備，沒有那么強？
在我（本文作者湯之上隆，下同）之前的文章《日本半導體設備和材料為何那么強？》中，我們描述了日本半導體制造設備的強。
但是，如圖1所示，從 2013 年左右開始，整個日本的前端設備份額一直在下降。
圖1：前端工藝設備出貨量及地區占比變化（至2021年）來源：作者根據野村證券數據制作
這篇文章似乎已經向四面八方發出了漣漪。這是因為，7月20日，日經Crosstech發表了一篇題為“日本的半導體制造設備，以下一代技術應對全球市場份額下降”的文章。另外，7月28日，日經新聞電子版發表了一篇內容完全相同的文章，標題為“日本的半導體制造設備，下一代技術奪回市場份額”。
但為什么日本在前端工藝設備中的份額卻在下降？
在我自己之前的文章中，我指出從 2011 年到 2021 年的十年間，所有前端工藝設備的份額（不包括掩模檢測設備）將下降（圖 2）。我還認為，這與日本前端設備份額的下降直接相關。
圖2：前端設備市場份額（2011年和2021年）來源：作者根據野村證券數據制作
但是，我覺得僅此分析是不夠的。因此，在本文中，我們將再次探討日本前端設備份額下降的問題。分析結果顯示，歐美企業集中在市場規模較大的設備領域，市場份額有所增加。
除非日本企業的增長速度趕上并超過西方和韓國企業，否則這個問題將無法解決。畢竟可以說事態嚴重。
西方公司的戰略與集中度
圖 3顯示了 2021 年各公司各前端工藝的市場份額、歐洲、美國和日本的份額以及市場規模。日本在設備領域具有市場占有率高的特點，但市場規模并不大。
展開 半導體設備一機難求
所以不僅僅是如應用材料、KLA等半導體設備大廠商去年賺到手軟，據全球領先的二手半導體設備商SurplusGLOBAL中國區總經理陳真告訴半導體行業觀察，“SurplusGLOBAL 2021年的全球銷售額比2020年接近翻番，中國區銷售額翻番。二手半導體設備如此火熱的原因，優勢主要體現在交期短上面。”
轉用國產設備或許是一個出路
在全球半導體設備需求暴漲，而新設備和二手設備都缺貨的情況下，再加上國產替代和國外供應鏈緊張的紅利之下，國產半導體設備公司真正迎來了產業化的大機遇。據了解，現在許多國產半導體設備公司的訂單也爆滿，產品交貨期普遍延長。
陳真直言道，現在部分少量國產設備已經在性能上趕上了國外原廠設備，而且交期方面相對較好，客戶的認可度也隨之增高，相對應的這部分二手設備在國內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備的價格設了天花板。
縱觀整個半導體生產設備行業，國產半導體設備企業已經在大部分半導體生產設備環節中布局和滲透。集成電路制造設備通常分為前道工藝設備（芯片制造）和后道工藝設備（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，所對應的專用設備主要包括快速熱處理/氧化/擴散設備、光刻設備、刻蝕/去膠設備、離子注入設備、薄膜沉積設備、機械拋光設備等。其中，光刻設備、刻蝕設備、薄膜沉積設備以及離子注入設備是同列為前道四大集成電路制造關鍵設備。后者主要是封裝設備和各類測試設備。
目前，去膠設備、清洗設備、刻蝕設備等產品國產替代率較高，而涂膠顯影設備、光刻設備則主要依賴進口。
在熱處理設備領域，根據Gartner統計數據，2020年應用材料市占全球第一，占比約69.72%，全球第一。
展開 美日荷對華半導體設備全面限制，半導體設備廠商的發展機遇與挑戰在哪？
1月28日，紐約時報發布消息，知情人士表示美國已經與日本、荷蘭兩國達成協議，共同全面限制中國半導體制造設備材料的進口。
該協議有助于加強2022年10月美國BIS方面所宣布的對華出口管制新規，以此進一步制裁打擊中國半導體產業。鑒于協議的敏感性，美日荷三國并沒有公開宣布具體的細節，5天時間過去三國政府均對此不予置評。
有業內人士分析，協議細節并沒有公布代表三國只是達成某種共識，具體的細節執行還需要下一步探討，“美日荷三國具體的協議措施實施尚需時日，原來的訂單會照常進行，新的訂單就會沒有了。”
在2022年10月7日，美國商務部產業安全局（BIS）宣布了一系列在《出口管理條例》下針對中國的出口管制新規，意在限制中國的先進計算芯片和超級計算機的發展，并打擊中國半導體行業。
BIS這項新的半導體出口限制政策，涉及18nm制程DRAM、128層NAND Flash存儲芯片、16/14nm邏輯芯片的中國本土制造企業將受到影響，成熟制程28nm及以上的中國本土制造企業則暫無影響。
可是在美國聯合日本、荷蘭達成協議后，未來除了以上提到的先進制程設備材料（14nm以下邏輯芯片與18nm以下存儲芯片）外，很大可能會限制28nm以上成熟制程設備賣給中國大陸晶圓廠。
目前中國大陸晶圓產能以成熟制程為主，CINNO Research認為，未來整體晶圓產能增長趨勢不變，不過在更嚴格的出口管制措施下，28nm等成熟制程晶圓產能增長必然會受到受到影響，而原有的14nm以下先進制程擴產、建廠計劃或將重新評估，產能增長趨勢恐放緩。
近年來，中國大陸晶圓廠持續增加資本支出擴充產能，全球各半導體設備商在中國區的營收持續增長，根據CINNO Research統計數據，全球TOP5半導體設備商的中國區營收比例在2017年約15%，到2021年已增長至29%。
展開 半導體設備缺芯，影響遠超你想象
全球半導體供應失衡阻礙了無數行業，包括汽車和醫療等重要領域以及工人和消費者。在全球范圍內，政策制定者正在提高半導體制造能力，以加強供應鏈，并通過總計數千億美元的強有力的激勵方案滿足對半導體不斷增長的需求。提高半導體制造能力的全球努力取決于額外半導體制造設備 (SME：semiconductor manufacturing equipment) 的生產和安裝。簡單地說，沒有更多的SME，就不可能有額外的產能。
芯片短缺導致晶圓廠設備和其他復雜半導體制造工具的交貨時間增加。2020 年晶圓廠設備的交貨時間在 3 到 6 個月之間，2021 年第一季度平均延長至 10 個月，到 2021 年 7 月甚至進一步延長至平均 14 個月。對于某些晶圓廠設備，交貨時間超過兩個年。
確保中SME所需的芯片供應將顯著縮短半導體設備制造商在不改變分配策略的情況下擴大產能所需的晶圓廠設備的交貨時間。
所有擴大芯片生產的努力都取決于SME
設備交付周期的延長阻礙了晶圓廠的邊際擴張，因為在這些地方有足夠的空間來增加產能，并可能嚴重阻礙廣泛的設備制造商及其供應鏈的擴張努力——從材料和工藝設備供應商到封裝和測試供應商。
根據SEMI 世界晶圓廠預測，預計 2020 年至 2024 年間將有 86 家新晶圓廠或主要晶圓廠擴建項目投產（見圖 1），這代表此期間 200 毫米晶圓廠總產能增長 20%，300 毫米晶圓廠產能增長 44%。
展開 
中國大陸躍升全球最大的半導體設備市場
據日經報道，隨著國內努力擺脫對外國芯片制造商的依賴，中國大陸對半導體制造設備的購買量激增。
全球貿易組織SEMI周三發布的報告指出，中國大陸去年的半導體設備銷售額增長39％，至187億美元，而全球范圍內的數字也增長19％至創紀錄的712億美元。
在這個增速推動下，中國大陸超過中國臺灣，成為全球最大的芯片制造設備市場。在冠狀病毒禁足期間，5G超高速服務的普及和電子產品的購物狂潮推動了世界各地的晶原代工廠增加投資。
中國市場的加速崛起，與中芯國際和其他科技巨頭被列入旨在抑制對華出口的美國貿易黑名有關單。中芯國際之前也宣布了一項由國家基金支持的建廠計劃——在北京建造一家價值76億美元的合資工廠。為此其他參與者渴望將資金投入到芯片制造設備中。
全球芯片短缺也為中國提高產量的動力提供了有利條件。家用電子產品和汽車中使用的芯片制造通常外包給中國，盡管它落后于技術先進的芯片，但該行業在中國已經占有舉足輕重的地位。根據總部位于美國的半導體工業協會的數據，該國去年占全球芯片制造能力的15％。
由于擔心中國的崛起，美國也在采取行動刺激國內生產。美國總統喬·拜登（Joe Biden）在2月簽署了一項行政命令，以審查芯片和其他關鍵材料的供應鏈。他還提議為半導體行業提供500億美元的補貼。
為響應華盛頓的推動，英特爾正在擴大其在美國的芯片制造業務，上個月宣布投資200億美元在亞利桑那州建造兩個制造工廠。這家處理器巨頭還推出了代工服務，為其他公司制造芯片。
作為回應，半導體設備制造商已經提高了產量。
展開 制造業投資將如何使半導體生態系統受益
2021年11月，三星透露其計劃斥資170億美元在德克薩斯州建立一家半導體工廠，作為提高其制造能力和緩解全球芯片短缺的三年戰略的一部分。這是三星在美國進行的最大投資。
這些投資總額達到驚人的2490億美元，將為整個半導體生態系統帶來一些急需的幫助。
結束短缺
雖然將更多的半導體產能引入生態系統可能需要2到3年的時間，但這對于汽車、智能手機和消費技術等行業來說是個好消息。這些行業比其他行業更能感受到芯片可用性下降的壓力，許多企業不得不推遲產品發布，導致數十億美元的收入損失。
隨著新產能的上線，這些行業不僅可以更多地使用他們需要的標準化芯片，還可以使用能夠實現新特性和功能的新芯片。事實上，臺積電首席財務官黃文德表示，“在2022年400億至440億美元的資本支出中，70%至80%的資本預算將用于先進工藝技術，包括2nm、3nm、5nm和7nm。”
更多設備、工作和供應選擇
這些最近的投資也應該會推動對半導體制造設備和運行設備所需的熟練勞動力的需求。例如，當英特爾首次宣布將在其俄亥俄州制造基地投資200億美元時，據報道，這將在八家最先進的工廠中創造多達10000個工作崗位。
同樣在歐洲，計劃在德國馬格德堡的工廠將創造7000個建筑工作崗位、3000個晶圓廠的永久性工作崗位，以及供應商和合作伙伴的數萬個額外工作崗位。
隨著多家供應商提供更多容量，半導體客戶將有更多選擇。擁有多個供應商通常有助于提高競爭力，降低供應鏈風險，并為公司提供更大的靈活性，以便在一個供應商遇到意外問題時及時進行恢復。
展開 設備｜半導體設備交期又變長，最長達兩年
中國企業的機臺設備的交期也增加到了5個月以上。
Lam Research公司CFO在今年6月Bank of America全球技術會議中表示:“Lam Research半導體設備交期承認目前有延誤情況。半導體設備投資比預期增多,導致了史無前例的半導體設備需求。”
交期的急速增長是由于半導體設備的需求劇增所致。而隨著半導體供應不足，影響到設備芯片的采購，部分半導體設備的生產也出現了問題。
業界有關負責人表示:“最近，半導體設備企業因無法拿到FPGA等零部件而無法生產半導體設備。半導體短缺現象對整個產業都是非常嚴重的影響。”因為半導體缺貨，需要增加設備，但是因為沒有用于制造設備的半導體，導致無法生產設備，是個諷刺的狀況。
由于這種半導體設備供應不足，出現了交貨期較短的二手設備需求增加的現象。二手半導體設備將從以前的設備中引進所謂的“核心(core)”，通過改造成可以使用的系統的方式來制造。特別是8英寸二手設備的需求急劇增加。市調公司VLSI表示，今年上半年二手設備價格平均上漲了20%以上。
半導體設備企業的翻新設備銷售量也在劇增。“翻新”是指回收并更新閑置設備的項目。Lam Research在今年第二季度業績公布中表示，翻新事業部CSBG的銷售額超過一年前的預期，第二季度達到14億美元，創下歷史最高紀錄。
據預測，半導體設備的需求增加和供應不足將會持續一段時間。半導體設備材料產業協會3月時表示，今年全球半導體設備投資額有望比前一年增長15.5%，超過700億美元。明年可能會比今年上升12%，達到800億美元以上。
展開 半導體設備未來走勢預測
來源：半導體產業縱橫
領先的國際半導體貿易組織 SEMI 于 7 月在舊金山舉行了 Semicon 會議。SEMI 預測，2022 年半導體設備需求將出現顯著增長，并在 2023 年之前滿足對新應用的需求和現有產品（如汽車）的短缺。我們還研究了一些使用 EUV 制造更小的特征半導體的發展。
SEMI 在 Semicon 期間發布了一份關于半導體設備支出狀況和 2023 年預測的年中總半導體設備預測新聞稿。SEMI 表示，原始設備制造商的全球半導體制造設備總銷售額預計將達到創紀錄的 117.5 美元2022 年 10 億美元，較之前的 2021 年行業高點 1025 億美元增長 14.7%，并在 2023 年增至 1208 億美元。下圖顯示了半導體設備銷售的近期歷史和到 2023 年的預測。
晶圓廠設備支出預計將在 2022 年增長 15.4% 至 2022 年 1010億美元的新行業記錄，預計 2023 年將進一步增長 3.2% 至 1043億美元。下圖顯示了 SEMI 對半導體應用設備支出的估計和預測。
SEMI 表示：“在對領先和成熟工藝節點的需求的推動下，晶圓代工和邏輯領域預計將在 2022 年同比增長 20.6% 至 552 億美元，并在 2023 年再增長 7.9% 至 595 億美元. 這兩個部分占晶圓廠設備總銷售額的一半以上。”
該新聞稿接著說，“對內存和存儲的強勁需求繼續推動今年的 DRAM 和 NAND 設備支出。DRAM 設備部門在 2022 年引領擴張，預計增長 8% 至 171 億美元。今年 NAND 設備市場預計將增長 6.8% 至 211 億美元。預計 2023 年 DRAM 和 NAND 設備支出將分別下滑 7.7% 和 2.4%。”
展開 半導體設備未來走勢預測
領先的國際半導體貿易組織 SEMI 于 7 月在舊金山舉行了 Semicon 會議。SEMI 預測，2022 年半導體設備需求將出現顯著增長，并在 2023 年之前滿足對新應用的需求和現有產品（如汽車）的短缺。我們還研究了一些使用 EUV 制造更小的特征半導體的發展。
SEMI 在 Semicon 期間發布了一份關于半導體設備支出狀況和 2023 年預測的年中總半導體設備預測新聞稿。SEMI 表示，原始設備制造商的全球半導體制造設備總銷售額預計將達到創紀錄的 117.5 美元2022 年 10 億美元，較之前的 2021 年行業高點 1025 億美元增長 14.7%，并在 2023 年增至 1208 億美元。下圖顯示了半導體設備銷售的近期歷史和到 2023 年的預測。
晶圓廠設備支出預計將在 2022 年增長 15.4% 至 2022 年 1010億美元的新行業記錄，預計 2023 年將進一步增長 3.2% 至 1043億美元。下圖顯示了 SEMI 對半導體應用設備支出的估計和預測。
SEMI 表示：“在對領先和成熟工藝節點的需求的推動下，晶圓代工和邏輯領域預計將在 2022 年同比增長 20.6% 至 552 億美元，并在 2023 年再增長 7.9% 至 595 億美元. 這兩個部分占晶圓廠設備總銷售額的一半以上。”
該新聞稿接著說，“對內存和存儲的強勁需求繼續推動今年的 DRAM 和 NAND 設備支出。DRAM 設備部門在 2022 年引領擴張，預計增長 8% 至 171 億美元。今年 NAND 設備市場預計將增長 6.8% 至 211 億美元。預計 2023 年 DRAM 和 NAND 設備支出將分別下滑 7.7% 和 2.4%。”
展開 低調崛起的韓國半導體設備
CEO Lee 表示：“在半導體領域，我們計劃將我們的業務從存儲器擴展到系統半導體，并將我們的設備產品組合從剝離設備擴展到清潔和蝕刻設備。
除此之外，Jusung Engineering 早在2017 年的時候就開發了原子層沉積設備 (ALD)，并提供給系統半導體制造商，2021年銷售額為3772億韓元，同比增長218.3%。；Tes是一家制造半導體制造設備的公司，生產用于在半導體工藝過程中通過處理晶圓來制造芯片的預處理核心設備，其主要客戶是三星電子和SK海力士，并有望進軍氣體蝕刻設備的代工，為 DRAM 提供新的薄膜級 PECVD 設備。
在后道設備領域，除了SEMES外，HANMI也是一家較大的后道設備廠商。HANMI成立于1980年，在“視覺貼裝設備”市場中排名第一，在后工序中切割和檢查晶圓，并專注于“EMI屏蔽設備”。去年第二季度，HANMI成功實現了EMI屏蔽設備“微鋸設備”的國產化，獲得了三星電機、Chip Packing Technology、UTAC等客戶，并首次投產。
此外，EO Technics成立于1989年，主要從事開發和生產用于半導體、顯示器和PCB制造工程的激光和設備；Intek Plus 是一家半導體后端工藝視覺檢測設備制造商，2020年贏得了京瓷和伊比登等日本新客戶的設備訂單，今年大田新工廠投產時，設備產能有望翻番；Genesem 是一家后處理設備制造商，2016年開發了EMI屏蔽設備，據了解新設備16并行非內存測試處理器也在去年第二季度供應給韓國OSAT公司。
展開 應用材料收購日本半導體設備供應商未獲中國批準
據日經新聞報道，3月22日，美國最大芯片制造設備供應商應用材料發出示警，其花巨資35億美元想要收購的美投資公司KKR旗下半導體設備供應商Kokusai Electric的交易未能通過中國監管機構批準。
時間往回倒倒，這筆并購還得追溯到2019年7月，當時應用材料曾宣布，已從KKR 集團取得Kokusai Electric 的全部股份，交易期限原定于2020 年12 月30 日，當時的報價為22億美元。
后來由于中國的審核時間拉長，應用材料宣布將并購期限將延長至2021年3月19日。但這期間因全球半導體產業吃緊推動相關類股股價上漲，應用材料把原來22億美元的并購金額提高至35億美元。
Kokusai Electric 原本隸屬日立國際電氣，在2018年6月分拆出來，之后被KKR集團納入旗下。
應用材料在向美國證券交易委員會(SEC) 提出的文件中說明提高并購價格，理由在于半導體制造設備市場的長期愿景一片光明，也反應在并購價格上。應用材料認為，此交易能幫助自己在內存生產相關設備領域進一步擴大市場。
據了解，在2019年的時候，應用材料收購Kokusai Electric一案就獲得了愛爾蘭和以色列的同意，隨后2020年陸續獲得了日本、韓國、中國臺灣的批準。
但2019年和2020年，正是中美貿易戰，美方科技制裁關鍵的兩年，期間美國對中國高科技、半導體公司進行了嚴厲的制裁。
有消息表示，在上周阿拉斯加會談中，中國外交高層要求美國撤銷對華為與中芯國際的制裁，美方還是不愿意撤銷。
展開 
科普 | 半導體刻蝕設備國產化
屹唐半導體
屹唐半導體產品包括干法刻蝕設備paradigmE系列，可用于65nm到5nm邏輯芯片、10nm系列DRAM芯片以及32層到128層閃存芯片制造中若干關鍵步驟的大規模量產。
參考資料：
1.半導體刻蝕機研究框架
2.半導體設備系列：刻蝕主賽道，有望加速導入國產設備
關注 | 外媒：中國正“囤積”半導體設備！
3月，人工智能委員會向國會提交了一份報告，稱應禁止向中國出口先進的曝光技術、極紫外（EUV）和氟化氬（ArF）設備。目前，只有主要用于10納米及以下超精細工藝的半導體設備受到出口管制，但報告意味著10納米及以上工藝的半導體設備可隨時納入出口禁令。
韓國一家半導體設備公司的負責人表示：“目前，中國可以直接從美國購買其他設備，因為只有用于超精細加工的高科技半導體設備被禁止。” 中國囤積半導體設備直接或間接影響韓國半導體產業。首先，中國對半導體設備的持續采購將很快成為國內企業的出口機會，這對韓國半導體設備行業是利好因素。調查發現，長江存儲、福建晉華等中國半導體企業訂購了大量國產設備。此外，二手設備訂單比上年增長了50%。
另一方面，隨著中國半導體設備采購量的增加，設備供應短缺的情況可能會惡化。由于全球半導體供應短缺，半導體設備的供應期變得空前變長，中國的囤積很可能會加劇這種情況。事實上，由于設備交付期延長以及對供需失衡的擔憂，SK海力士正在將明年的部分投資投入到今年下半年。此外，中國半導體投資正在成為一個負面信號，因為這意味著與韓國半導體行業競爭的潛在競爭對手的崛起。
另一家半導體設備公司的一位負責人表示，“由于中國的采購量增加，其他半導體制造商采購設備變得越來越困難。對于對美國制造的半導體有巨大需求的韓國半導體制造商來說，這尤其令人擔憂。”中國已成為半導體設備市場的重要參與者。SEMI的數據顯示，去年中國半導體設備采購金額達到187.2億美元，比上年增長39%。調查發現，中國購買了世界上最多的半導體設備。
來源：etnews
展開 聚焦 | 外媒：中國正“囤積”半導體設備！
由于全球半導體供應短缺，半導體設備的供應期變得空前變長，中國的囤積很可能會加劇這種情況。事實上，由于設備交付期延長以及對供需失衡的擔憂，SK海力士正在將明年的部分投資投入到今年下半年。此外，中國半導體投資正在成為一個負面信號，因為這意味著與韓國半導體行業競爭的潛在競爭對手的崛起。
另一家半導體設備公司的一位負責人表示，“由于中國的采購量增加，其他半導體制造商采購設備變得越來越困難。對于對美國制造的半導體有巨大需求的韓國半導體制造商來說，這尤其令人擔憂。”中國已成為半導體設備市場的重要參與者。SEMI的數據顯示，去年中國半導體設備采購金額達到187.2億美元，比上年增長39%。調查發現，中國購買了世界上最多的半導體設備。
來源：內容編譯自「etnews」
展開 日媒：中國半導體企業商討從歐洲購買最先進設備
據日本經濟新聞報道，中國新興半導體記憶體企業合肥長鑫計劃從半導體制造設備廠商荷蘭阿斯麥(ASML)引進最尖端設備。中國由于與美國的貿易戰和高科技摩擦日趨激烈，越來越難以從美國引進技術。為了發展屬于產業創新關鍵的半導體，將轉向采購歐洲設備以尋找出路。
合肥長鑫首席執行官（CEO）朱一明將在近期訪歐，與荷蘭阿斯麥啟動尖端設備的采購談判。多位相關人士透露了這一消息。合肥長鑫由中國安徽省的合肥市政府出資。有觀點認為這一行動體現了中國政府的意向。
中國國務院總理李克強10月19日出席了在布魯塞爾舉行的亞歐首腦會議。在主席聲明中顯示出歐洲和亞洲展開合作、對抗美國的貿易保護主義的姿態。
合肥長鑫力爭采購的是被稱為「極紫外線(EUV)光刻機」的最尖端生產設備。據稱這是推動屬于半導體性能提高關鍵的「微細化」的新一代技術，每臺設備價格高達約1億歐元。據稱最大DRAM（隨機記憶體）制造商韓國三星電子已經試驗性引進。
歐洲對試圖獲取尖端技術的中國的警惕也在加強，這有可能成為采購的障礙。不過，阿斯麥對日本經濟新聞（中文版：日經中文網）表示，「將平等對待客戶」，提出了向中國企業銷售沒有問題這一看法。在行業內有猜測認為，中國半導體代工企業中芯國際集成電路制造（SMIC）也已經向阿斯麥訂購了極紫外線光刻機。
延伸閱讀：DRAM什么時候需要EUV光刻機？
因為合肥長鑫做的是DRAM，所以他定制EUV光刻機的消息，讓筆者對DRAM什么時候需要光刻機倍感興趣。因為美光在今年六月的時候曾表示，EUV 光刻技術并不是DRAM 制程中所必須的，而且未來幾年內都都還不一定用得上。目前，美光在新一代制程技術上，正在由客戶驗證1Y 納米制程的記憶體，而且未來還有1Z、1α 及1β 制程。
展開 