半導體設備一機難求

來(lái)源：半導體行業(yè)觀(guān)察

當下，與全球芯片短缺相對應的，半導體設備交期延長(cháng)的消息也此起彼伏。設備交期如霧里看花，有的是1年，2年不等，而且還在延長(cháng)。

據業(yè)內從業(yè)人士透露，現在半導體測試ATE設備交期普遍超過(guò)6個(gè)月，比較搶手的測試設備訂單已經(jīng)排到2024年。不止是ATE設備，探針臺的交期也普遍超過(guò)12個(gè)月。這主要由于主流機臺都是日本生產(chǎn)，其保守穩健的生產(chǎn)方式，導致其生產(chǎn)遠遠跟不上市場(chǎng)需求。

半導體測試設備大廠(chǎng)愛(ài)德萬(wàn)測試臺灣董事長(cháng)暨總經(jīng)理吳萬(wàn)錕日前表示，受到邏輯芯片需求強勁，愛(ài)德萬(wàn)今年芯片自動(dòng)化檢測設備創(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，設備交貨期拉長(cháng)至少要半年以上，他還強調，受到成本上揚影響，公司不排除在新年度調漲測試設備價(jià)格。

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

據證券時(shí)報的報道，在化合物半導體領(lǐng)域，上游關(guān)鍵的MOCVD設備受零部件供應緊張的影響，交貨周期再度延長(cháng)，最新需要至10個(gè)月左右。

可以說(shuō)，幾乎所有的設備交期都延長(cháng)了，半導體設備搶奪戰早已打響，客戶(hù)紛紛提前下單，訂單積壓已經(jīng)是業(yè)內常態(tài)。去年基本所有的半導體設備供應商都賺的盆滿(mǎn)缽滿(mǎn)，舉個(gè)例子，在2021年，ASML出貨了286臺光刻機，創(chuàng )造了186億歐元的營(yíng)收，其中僅EUV光刻機就達到了42臺。其他廠(chǎng)商具體可查看《賺到手軟的半導體設備廠(chǎng)商》。據SEMI預測，2021年和2022年全球半導體設備銷(xiāo)售額將分別達到953和1013億美元，同比增長(cháng)34.1%和6.3%。 

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不止搶新設備，二手設備甚至更“香”

當下，無(wú)論是晶圓代工廠(chǎng)還是IDM廠(chǎng)商，甚至是部分Fabless企業(yè)都在進(jìn)行擴產(chǎn)、建廠(chǎng)，成熟節點(diǎn)也是一大方向。但問(wèn)題來(lái)了，如果要擴大舊芯片的生產(chǎn)能力，這些買(mǎi)家就要面臨一個(gè)艱難的選擇：要么進(jìn)入新設備的漫長(cháng)等待周期，主要設備制造商的交期都沒(méi)有縮短的跡象；要么是購買(mǎi)舊的二手設備，但二手設備現在也很緊俏。

其實(shí)從2016年開(kāi)始，對制造芯片的新舊設備的需求都在增長(cháng)。新設備交期延長(cháng)直接推高了二手設備成交價(jià)和成交量，部分二手設備的翻新交付價(jià)格已經(jīng)接近新機甚至超過(guò)新機。當下的二手半導體設備交易市場(chǎng)可謂是“量?jì)r(jià)齊升”。例如，佳能FPA3000i4，一款1995年生產(chǎn)的光刻設備，用于在芯片上蝕刻電路，2014年10月它的價(jià)值只有10萬(wàn)美元，而現在已經(jīng)漲到了170萬(wàn)美元。

去年的汽車(chē)芯片短缺使我們意識到，我們使用的產(chǎn)品中大多數芯片都是用較老的制造技術(shù)制造的，有很多是在二手設備上生產(chǎn)的。據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備上制造的。SurplusGLOBAL首席執行官 Bruce Kim曾表述，公司在過(guò)去20年中回收了40,000件工具。

所以不僅僅是如應用材料、KLA等半導體設備大廠(chǎng)商去年賺到手軟，據全球領(lǐng)先的二手半導體設備商SurplusGLOBAL中國區總經(jīng)理陳真告訴半導體行業(yè)觀(guān)察，“SurplusGLOBAL 2021年的全球銷(xiāo)售額比2020年接近翻番，中國區銷(xiāo)售額翻番。二手半導體設備如此火熱的原因，優(yōu)勢主要體現在交期短上面?！?/span>

轉用國產(chǎn)設備或許是一個(gè)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(chǎn)替代和國外供應鏈緊張的紅利之下，國產(chǎn)半導體設備公司真正迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)化的大機遇。據了解，現在許多國產(chǎn)半導體設備公司的訂單也爆滿(mǎn)，產(chǎn)品交貨期普遍延長(cháng)。

陳真直言道，現在部分少量國產(chǎn)設備已經(jīng)在性能上趕上了國外原廠(chǎng)設備，而且交期方面相對較好，客戶(hù)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(jià)會(huì )低于國外的售價(jià)，或者說(shuō)他們的存在就給某一類(lèi)型設備的價(jià)格設了天花板。

縱觀(guān)整個(gè)半導體生產(chǎn)設備行業(yè)，國產(chǎn)半導體設備企業(yè)已經(jīng)在大部分半導體生產(chǎn)設備環(huán)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(lèi)，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(zhuān)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(guān)鍵設備。后者主要是封裝設備和各類(lèi)測試設備。

目前，去膠設備、清洗設備、刻蝕設備等產(chǎn)品國產(chǎn)替代率較高，而涂膠顯影設備、光刻設備則主要依賴(lài)進(jìn)口。

在熱處理設備領(lǐng)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。國內方面，2020年屹唐股份快速熱處理設備的全球市場(chǎng)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(chǎng)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(guò)國內光刻機已經(jīng)實(shí)現了從0到1的突破，上海微電子的SSX600系列步進(jìn)掃描投影光刻機，可滿(mǎn)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。該設備可用于8寸線(xiàn)或12寸線(xiàn)的大規模工業(yè)生產(chǎn)。

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

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

離子注入設備約占前道晶圓設備市場(chǎng)的3%份額，在這方面，國內萬(wàn)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(hù)約7億元批量設備訂單；中電科旗下的中科信在某些12寸晶圓產(chǎn)線(xiàn)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入客戶(hù)驗證，有望彌補國內半導體設備行業(yè)的短板。

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

CMP技術(shù)，即化學(xué)機械拋光，國內廠(chǎng)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設備，并已導入中芯國際、長(cháng)江存儲等一線(xiàn)制造廠(chǎng)商，中電科45所的8英寸設備也已導入中芯國際、華虹等廠(chǎng)商的產(chǎn)線(xiàn)，國內CMP設備市占率提升正當時(shí)。

在涂膠顯影設備方面，主要被日本東京電子（TEL）所壟斷。國內的芯源微的涂膠顯影設備，作為國產(chǎn)化設備已逐步得到驗證及應用，實(shí)現小批量替代。公司該類(lèi)設備陸續獲得了上海華力、長(cháng)江存儲、武漢新芯、中芯紹興、廈門(mén)士蘭集科、上海積塔、株洲中車(chē)、青島芯恩、中芯寧波、昆明京東方等多個(gè)前道大客戶(hù)訂單。

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

集成電路制造前道晶圓加工領(lǐng)域用清洗設備主要被日本迪恩士（DNS）等廠(chǎng)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節點(diǎn)的全部濕法工藝設備，芯源微生產(chǎn)單片式清洗機Spin Scrubber 設備已經(jīng)達到國際先進(jìn)水平，在國內多個(gè)重要客戶(hù)處獲得批量重復訂單，成功實(shí)現進(jìn)口替代。該類(lèi)設備已在中芯國際、上海華力、廈門(mén)士蘭集科等多個(gè)客戶(hù)處通過(guò)工藝驗證，并已獲得國內多家 Fab 廠(chǎng)商的批量重復訂單。

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

后道測試設備又包括三類(lèi)：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備，在這方面，國外的泰瑞達和愛(ài)德萬(wàn)雙寡頭在A(yíng)TE設備領(lǐng)域占據95%以上的市場(chǎng)份額。國內長(cháng)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測試機臺設備VLCT與團隊的收購，目前有現成的機臺。據悉，摩爾精英的VLCT/ME-T0設備已經(jīng)過(guò)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(lèi)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設備已經(jīng)在國內前三的芯片設計公司投入量產(chǎn)，多家國內芯片設計企業(yè)已經(jīng)在使用VLCT進(jìn)行量產(chǎn)，同時(shí)國際市場(chǎng)開(kāi)展順利，成功打入全球前三的射頻國際巨頭供應鏈。

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

結語(yǔ)

近年來(lái)國內半導體設備廠(chǎng)商的技術(shù)水平實(shí)現快速突破，國產(chǎn)替代也在加速中。但國內半導體設備總體來(lái)看，還與國際面臨著(zhù)很大差距，國內設備廠(chǎng)商應抓住國產(chǎn)化這個(gè)契機，向“專(zhuān)精”方向發(fā)展，同時(shí)也要走向國際化，更長(cháng)遠的發(fā)展。