公司新聞
半導(dǎo)體清洗設(shè)備最全市場競爭格局解析
2019-05-21瀏覽次數(shù)：3692
全球來看，2017年全球清洗設(shè)備整體空間在25-30億美元。同時，伴隨著工藝節(jié)點的上升，清洗設(shè)備用量需求持續(xù)增加。比如：以前主要是90納米、45納米，目前主流變成28納米及14納米，伴隨著particle采取的技術(shù)的工藝節(jié)點向下延伸，對清洗步驟和手段有一定要求。如：原來28nm的工藝，那么14nm的particle不會產(chǎn)生影響；但如果提升至14nm的工藝，14nm的particle就對工藝結(jié)果有影響，就需要增加清洗步驟，或者采用更先進(jìn)的手段進(jìn)行清洗。
一般來說，廣義的清洗設(shè)備包括濕法設(shè)備，不光是指純水清洗，還包括運(yùn)用各種化學(xué)藥液，如 SC1、SC2、針對不同金屬的氫氟酸、針對特殊工藝的高溫濃硫酸、磷酸等；基本主流設(shè)備都會兼容至少1種化學(xué)藥液，多至6、7種化學(xué)藥液。在整個半導(dǎo)體流程中需要反復(fù)清洗，比如光刻前需要清洗、光刻后要清洗；做CMP之后需要清洗、做CVD之后也需要清洗等等，是個反復(fù)的過程。同時，清洗的過程有可能拯救wafer，比如某道工藝做失敗了，通過清洗，將wafer還原。因此清洗是個比較重要的過程。
國內(nèi)市場空間：國內(nèi)的清洗設(shè)備在新增市場里占比超過1/3，因為國內(nèi)下游的市場新增份額最大，尤其是芯片包括代工廠等，產(chǎn)能預(yù)計超過臺灣和韓國。
45nm是關(guān)節(jié)節(jié)點，單片清洗設(shè)備的用量提升：
1）行業(yè)早期主要是槽式清洗設(shè)備，主要通過浸泡來清洗，一個晶圓盒里一次放入25片晶圓，通過放入化學(xué)藥液曹中浸泡一定時間，再通過高純水浸泡達(dá)到清洗的目的。槽式方式是批次處理，產(chǎn)出率高，每小時可達(dá)到500-800片；但劣勢交叉污染的問題不能避免，良率比較低。這也是跟工藝節(jié)點相對應(yīng)的，可能在45nm之前如65nm、90nm用槽式清洗就可以滿足需求；
2）工藝節(jié)點達(dá)到45nm以下之后，槽式清洗的應(yīng)用領(lǐng)域就會減少。雖然通過增加浸泡時間、換栓頻率可以解決一部分缺陷，但從本質(zhì)上講還是單片清洗的效率高。對于25片的晶圓盒，單片清洗每次取出1片有針對性的清洗，通過調(diào)節(jié)化學(xué)藥液的溫度、濃度、流量，或者使用不同的化學(xué)藥液達(dá)到有針對性的清洗目的。單片設(shè)備優(yōu)點在于可添加洗劑，單片清洗PRE高于槽式，但是產(chǎn)出率相對較低。比如：8腔設(shè)備的常規(guī)工藝時間，如果只單純做DI/CO2的清洗，可能達(dá)到每小時300片；如果做化學(xué)藥液的清洗，一小時可能達(dá)到200-250片。因此可以通過增加腔體數(shù)目的方式來提高產(chǎn)出率，比如8腔增加至12腔、16腔、20腔等。
總體來說，達(dá)到45nm以下，單片清洗是主流設(shè)備，同時單片清洗也有自己的方式提高產(chǎn)出率。本身的優(yōu)勢是清洗效果特別好，PRE（去除顆粒的效果）好。
單片設(shè)備與槽式設(shè)備的單價區(qū)間：
1）單片設(shè)備貴：1、取決于腔體數(shù)量有差別，腔體數(shù)量多，單價可能更高；2、化學(xué)藥液的種類不同，匹配1種藥液和2種的價格也不同。目前，8腔設(shè)備250-300萬美金。12腔設(shè)備在350-500萬美金；甚至，有些公司有自己獨(dú)到的技術(shù)，可能賣的更高。
2）槽式設(shè)備的價格也跟品牌有關(guān)；隨著工藝節(jié)點的下探，產(chǎn)品的附加值會更高。同時也跟槽體數(shù)量有關(guān)，高端設(shè)備價格也很高，日本DNS和Tel的設(shè)備價格也很高，在200-300萬美金朝上。
晶圓制造環(huán)節(jié)的清洗與封裝的清洗的難度是否存在差異：
1）封裝設(shè)備的清洗的顆粒一般都在90nm左右，顆粒較大，清洗較為簡單。設(shè)備附加值低，利潤較低。
2）前道清洗一般對應(yīng)28nm、14nm的工藝，相對來說難度較大，附加值高、利潤高。就盛美來說，用于封裝的設(shè)備看配置一般是60-80萬美金；用于前道的設(shè)備則為300萬-500萬美金。用于后道的清洗設(shè)備一般為1-2腔；前道設(shè)備一般是8腔-16腔?？傮w來說，前道占比肯定超過50%以上，是大頭。
清洗設(shè)備在半導(dǎo)體設(shè)備的占比以及未來趨勢：打個比方，45nm的工藝情況下，28nm的顆粒不用清洗；但如果工藝提高至28nm，那么28nm的顆粒會對工藝產(chǎn)生致命的影響；如果工藝?yán)^續(xù)變至14nm，28nm的顆粒會導(dǎo)致晶圓良率的大幅下降。所以，隨著半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)從45nm-28nm-14nm的遞進(jìn)，清洗設(shè)備的工藝占半導(dǎo)體工藝的占比呈指數(shù)上升趨勢。舉例來收，現(xiàn)在45nm的工藝假設(shè)需要100多道清洗步驟，那將來工藝節(jié)點變?yōu)?8nm以下，可能就需要200道清洗步驟；清洗步驟會越來越多，因此清洗設(shè)備占半導(dǎo)體設(shè)備的份額一定會增加。
高世代線清洗設(shè)備價格的變化：
1）早期的一些單片清洗設(shè)備只需要4個腔體、2種化學(xué)藥液；但目前主流的清洗設(shè)備都是8-12個腔體，3-5種化學(xué)藥液。比如盛美自身除了的兆聲波技術(shù)之外，還要搭配多達(dá)7種化學(xué)藥液。因此，設(shè)備工藝的提升，就會導(dǎo)致設(shè)備成本的變化。因此，早期的200萬美金到將來可能到500萬美金。設(shè)備本身的價格也會上升。
2）同時，會對耗材類的成本有一些影響。如45nm工藝時，選擇的濾芯可以是45nm，就能去除大于45nm的顆粒；但到14nm工藝時，就需要選擇更小的濾芯來去除顆粒，就會使耗材的成本增加。
競爭格局
國際廠商占比80%以上：主要是日本、韓國、美國企業(yè)壟斷。其中，日本DNS處于領(lǐng)先地位，占市場份額的50%。其次是東京電子、LAM research等，合計大概占30-40%。剩下就是韓國廠商，由于韓國本土有規(guī)模較大的三星、海力士，他們各自在本土扶持了一家清洗設(shè)備廠商，包括海力士底下的mujin等。
國內(nèi)廠商：目前盛美半導(dǎo)體占領(lǐng)先地位。盛美98年在美國成立，06年進(jìn)入上海，申請02專項，是做單片清洗設(shè)備最早的公司，北方華創(chuàng)和至純科技是后來者。國內(nèi)市場來看，盛美本身已經(jīng)做的相當(dāng)好，2017年業(yè)績3700萬美金，其中80%集中在前道清洗設(shè)備，其他20%用于其他濕法封裝類設(shè)備。產(chǎn)品價格的話，每臺設(shè)備的售價不同，尤其是前道設(shè)備，售價差距較大，大概300-500萬美金不等。
1）盛美：國內(nèi)第一家跨入單片清洗設(shè)備的公司。2009年開始研發(fā)單片清洗設(shè)備，2011年得到海力士產(chǎn)品的量產(chǎn)訂單，跨過長期的工藝驗證和機(jī)臺可靠性驗證階段；得到韓國總部的同意授權(quán)，得到無錫海力士的訂單。盛美半導(dǎo)體一直把清洗設(shè)備作為主打產(chǎn)品，針對性的開發(fā)出獨(dú)創(chuàng)技術(shù)兆聲波增強(qiáng)型清洗技術(shù)。國際上的同類大公司一直在研究這個技術(shù)，但他們一直無法控制好兆聲波的能量。如果控制不好，會打壞晶圓上的電路。兆聲波的優(yōu)勢是，通過兆聲波帶來的震動，把微小的顆粒和常規(guī)手段難以清洗的particle清洗出來。盛美獨(dú)有的技術(shù)在45nm以下、28nm、14nm具有顯著優(yōu)勢。同時盛美把兆聲波技術(shù)作為一個選項讓客戶可以選擇加裝這個功能，成本也比較高。盛美2017年11月在美國上市，定位自己為一家國際性的公司，與國際大公司同等競爭水平。目前，DNS、TEL能做到單腔設(shè)備用到的化學(xué)藥液，盛美80%以上的藥液也可以做，同時搭配盛美的兆聲波技術(shù)，產(chǎn)品的良率已經(jīng)在客戶端得到了驗證；在某些方面甚至超過了國際一線水平；
2）北方華創(chuàng)：前不久北方華創(chuàng)收購Akrion，主要是做槽式設(shè)備。由于國內(nèi)工廠很多12吋的晶圓廠工藝還是集中在45nm以上，因此槽式設(shè)備還有很大的空間。目前三星等廠商主要盈利的部分還是集中在63、45nm這個階段，雖然宣稱7nm技術(shù)突破，但離這個技術(shù)成為主流還有很遠(yuǎn)一段距離。因此目前槽式清洗設(shè)備還是有一定的空間。
3）至純科技：本身是做超純氣體及特殊化學(xué)氣體輸送，因此在做濕法設(shè)備有一定的優(yōu)勢。因為濕法設(shè)備要用到化學(xué)藥液，涉及到化學(xué)藥液的輸送。但是他本身之前并不具備做清洗設(shè)備的能力。由于他與國際清洗設(shè)備廠商合作，因此也開發(fā)出了自己的單片設(shè)備并在客戶端進(jìn)行驗證。
盛美與至純在單片清洗設(shè)備領(lǐng)域的競爭：
1）盛美早期實現(xiàn)工藝突破不容易。目前已具備有先發(fā)優(yōu)勢，他的技術(shù)客戶已經(jīng)在海力士得到驗證，已拿到無錫海力士和韓國海力士總部的重復(fù)訂單，證明他的設(shè)備技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到了國際廠商的同類水平。
2）盛美技術(shù)積累時間長，同時注重知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，申請了許多專利保護(hù)。前段時間與韓國某公司（海力士的供應(yīng)商）有些糾紛。盛美18年已經(jīng)宣布得到某一客戶定單達(dá)3500萬美金，未來可預(yù)見的訂單是5000-6000萬美金。說明盛美技術(shù)的積累和早年的努力已經(jīng)得到了國內(nèi)主流客戶的認(rèn)可，可以給與批量的訂單。
3）至純合作的是韓國m的技術(shù)，因此也已經(jīng)在海力士得到驗證。韓國這家公司作為海力士扶持的公司，在海力士的清洗設(shè)備占40%左右。但是如果至純想要進(jìn)入國內(nèi)的大客戶，如中芯國際、長江存儲等，還是需要先得到本土客戶的終端確認(rèn)，才有批量訂單。
盛美與北方華創(chuàng)的競爭：北方華創(chuàng)目前還是在做槽式，單片清洗還等待驗證。但因為北方華創(chuàng)身在北方，有完整的產(chǎn)業(yè)鏈，同時像中芯國際這種廠商很支持這種帶有國企背景的企業(yè)。北方華創(chuàng)需要做的主要是處理好與收購方的企業(yè)文化之間的平衡、技術(shù)的吸收。這個行業(yè)得到大廠商的支持非常重要，因此北方華創(chuàng)有自己的優(yōu)勢，但也有國企的劣勢在。
盛美的獨(dú)到技術(shù)：兆聲波技術(shù)對于下游清洗主要的改進(jìn)：PRE指標(biāo)（顆粒去除良率）。有的設(shè)備顆粒清除效率在95%，加上兆聲波清洗技術(shù)之后，可能提升至97%，就這個指標(biāo)來說，良率提升2個點，可能就為客戶節(jié)省幾百萬美金。
韓國m公司的獨(dú)到技術(shù)：對于某些特殊藥液，使用時會產(chǎn)生強(qiáng)烈的結(jié)晶，堵塞腔體。m有獨(dú)到的工藝降低結(jié)晶的產(chǎn)生，同時做到結(jié)晶的清除，從而減少人工維護(hù)措施。
清洗設(shè)備的核心壁壘：就盛美來說，從09做出第一件樣機(jī)到目前已經(jīng)過去了8年時間，本身盛美具有自己的研發(fā)實力。對后入者來說，一、研發(fā)成本較高，一臺設(shè)備達(dá)到300萬-500萬美金不等；二、人力成本也較高；三、如果沒有自己獨(dú)到的技術(shù)，后期發(fā)展起來可能會引起國際上的專利糾紛等問題。
盛美與DNS的比較：包括盛美目前也都是還在追趕期，畢竟對于國際龍頭企業(yè)來說，都經(jīng)過了10-20年的不斷研發(fā)投入、得到數(shù)據(jù)驗證。（類似20年前的汽車產(chǎn)業(yè)。）中國目前想要趕上DNS這樣的國際龍頭，可能還需要很長時間。（3年都不一定）因為除了資金問題，目前真正懂清洗設(shè)備和客戶需求的人才和技術(shù)目前都非常欠缺；本身龐大的清洗設(shè)備，涉及到非常多的技術(shù)細(xì)節(jié)、測試、上下游的供應(yīng)商等，需要專業(yè)的人才和技術(shù)，單純靠砸錢，不一定能出成果。比如韓國，發(fā)展了這么多年，也還是沒有趕上東京電子和DNS。
客戶選擇設(shè)備的核心指標(biāo)：
1）一般評價半導(dǎo)體清洗設(shè)備的指標(biāo)是PRE（顆粒去除率）。到28nm以下工藝節(jié)點，良率80%與85%就能體現(xiàn)差距；盡管只提升3-5個百分點，但對于一個工廠來說，一個點的提高就可能是每月幾十至幾百萬美金的成本節(jié)約。14nm的工藝節(jié)點時，有些清洗設(shè)備可能清洗不掉顆粒，良率在40%，那么另一些設(shè)備清洗良率在60%，就體現(xiàn)差別。同時還有一些其他指標(biāo)：
2）宕機(jī)時間。由于半導(dǎo)體行業(yè)是24小時全自動的，因此設(shè)備的可靠性要非常高，要95%的時間都能正常運(yùn)行。
3）宕機(jī)之后的快速響應(yīng)的時間。包括出了問題之后如何解決等等。
國內(nèi)廠商的價格差距：如果盛美的產(chǎn)品搭配兆聲波清洗技術(shù)，價格會比別家高很多。如果不配兆聲波技術(shù)，主要是針對不同化學(xué)藥液，差距就不太明顯。因為盛美的核心零部件來自于美國、日本、韓國；如果至純科技采用韓國的技術(shù)，他的零部件供應(yīng)商也來自韓國、日本。盛美某些零部件供應(yīng)商與至純相重合，因此就硬部件來說差別不大。因此，如果不考慮兆聲波技術(shù)，單就洗液來說價格差距不大。但如果客戶要研究28nm、14nm，就適合搭配盛美的兆聲波技術(shù)，價格就會比較高。
國際廠商的價格差距：在同樣的配置下，價格大概至多有10%左右的差距。因為，1、有特殊的技術(shù)需要保護(hù)；2、產(chǎn)品原料多為進(jìn)口，成本等沒有優(yōu)勢，因此價格并沒有優(yōu)惠很多。比如盛美的設(shè)備并不比日本的便宜，主要是因為材料多為日本進(jìn)口，小部分從美國、韓國進(jìn)口，采購成本并不比日本本土公司從日本買便宜，因此沒有原材料成本的優(yōu)勢；唯一優(yōu)勢可能是人力成本便宜一點。因此設(shè)備價格并沒有比DNS，Tel便宜很多。另外，設(shè)備比較難但從價格方面比較。尤其是盛美作為一家國際性的公司，并不是要打價格戰(zhàn)，盛美的價格也比較高。
在相同的價格水平下，國內(nèi)廠商購買國內(nèi)設(shè)備廠商的動力：
1）獨(dú)特的技術(shù)。比如盛美的兆聲波清理技術(shù)，到45nm以下具有顯著的優(yōu)點，可以針對FinFET的3D工藝即非常精細(xì)的1.5-2nm的工藝也能進(jìn)行清洗，并且不造成損傷。
2）可靠性：如果設(shè)備穩(wěn)定，1-2個月不用維護(hù)，工廠也可以節(jié)省下來人力成本。
3）化學(xué)藥液的使用率。設(shè)備對化學(xué)藥液的濃度要求低的話，對客戶來說，節(jié)省客戶的藥液耗材成本。
4）成本和價格的優(yōu)勢。如果成本能控制好，還是有很多廠商選擇。
5）后續(xù)服務(wù)。因為任何設(shè)備都有出現(xiàn)故障的幾率，因此出故障時的響應(yīng)時間要迅速。同時要能針對客戶特殊的需求，做出設(shè)計的改變，進(jìn)行定制化的服務(wù)。國際大廠不愿意進(jìn)行定制化的服務(wù)，而且一般定制化的時間也很長。相對比，盛美的服務(wù)效率較高、技術(shù)在自己的手上，響應(yīng)迅速。像北方華創(chuàng)和至純科技，如果可以做到技術(shù)在自己手上、利用本土優(yōu)勢，也是有機(jī)會的，因為市場整體比較大。
其他關(guān)于清洗設(shè)備的關(guān)鍵問題：
清洗設(shè)備的生命周期：因為清洗設(shè)備一般都比較昂貴，一般能至少使用10年。因此新建工廠的投資一般比較大，折舊率較快，歷史上會存在大小年的情況。
清洗設(shè)備需要使用的耗材：就清洗設(shè)備本身，使用的化學(xué)藥液一是廠務(wù)提供、二是昂貴的藥液可以回收利用；對于不貴重的藥液用完就可以直接排掉。因此藥液的使用可以根據(jù)單腔用量的工藝時長和藥液的流量時間來進(jìn)行估算。化學(xué)藥液本身用完就可以排放掉，或通過處理之后排放。其他耗材較為昂貴，有些設(shè)備每月要進(jìn)行PM維護(hù)，每半年進(jìn)行保養(yǎng)等，比如機(jī)械傳動類的地方軸承或槍體里面的吸盤等要作為耗材。其他設(shè)備很少作為耗材。
零部件進(jìn)口依賴度：目前依賴度非常高。核心的零部件大部分主要掌握在日本、美國、荷蘭、韓國等。目前依賴程度最大的主要是日本，日本很多半導(dǎo)體零部件都處于優(yōu)勢地位。具體來說，比如輸送化學(xué)藥液的高純泵、控制化學(xué)藥液流量精度的流量劑都是需要進(jìn)口，行業(yè)寡頭主要還是日本。目前來說，因為90%的設(shè)備是從日本、韓國進(jìn)口，美國的設(shè)備具有可替代性。在濕法設(shè)備上，美國進(jìn)口的較少，壟斷地位較少，基本都可以替代。
零部件是否存在供應(yīng)緊張：目前產(chǎn)業(yè)非常火熱，核心部件的交貨期延長。很多零部件工廠生產(chǎn)交期都排到了半年后甚至一年后。國內(nèi)需求的大幅增長，對于國際占壟斷份額的大廠來說，訂單需求量相比較是最大的。從生產(chǎn)角度來說，要提前下訂單，做到安全庫存，有預(yù)見性。一般可以解決需求問題。
其他關(guān)于盛美的問題
國際客戶：最早的訂單來自于海力士。就目前國際客戶來看，主要集中在日本、韓國、臺灣和大陸。韓國市場由于進(jìn)入了海力士，沒有進(jìn)入三星；臺灣市場客戶是全球最大的代工廠和晶圓制造廠。同時在14、15年進(jìn)入了臺灣一家做內(nèi)存條、邏輯芯片的比較大的工廠，也是一個非常重要的客戶（通過查看臺灣前幾家的名單，就能找到）。由于盛美最早在美國成立，不排除將來還會進(jìn)入美國。同時，公司已經(jīng)開發(fā)了包括東南亞某些國家的一些客戶，已經(jīng)進(jìn)入到一家美資背景的東南亞工廠做驗證。
國內(nèi)客戶：主流廠商基本上都有合作。從2017年的數(shù)據(jù)來看，大陸新增的工廠情況已經(jīng)超過日本、臺灣、韓國。在2018年國家產(chǎn)業(yè)支持的背景下，國內(nèi)大陸的份額會超過韓國、臺灣。目前，盛美在國內(nèi)幾家大客戶的訂單已經(jīng)超過海力士，而且多為重復(fù)性訂單，一次要求3-5臺，所以盛美可以宣布終端客戶一次達(dá)到幾千萬的訂單，并且客戶都要求在今年內(nèi)完成交貨。主要還是因為盛美有自己的技術(shù)，同時有先發(fā)優(yōu)勢，同時生產(chǎn)設(shè)計制造全在上海，所以整體來說，盛美具有國產(chǎn)化設(shè)備的優(yōu)勢。
盛美的長期目標(biāo)：盛美本身目標(biāo)是希望做到全球領(lǐng)先的清洗設(shè)備，因為盛美是國際化的視野與本土化相結(jié)合。終極目標(biāo)是清洗濕法設(shè)備達(dá)到1/3的市場份額，規(guī)模達(dá)到10億美金。目前來看，今年比去年有很大的增長，從已宣布的數(shù)據(jù)可以看出。
短期來看，由于國家扶持、產(chǎn)業(yè)增長，國內(nèi)行業(yè)整體增速達(dá)50%-80%，盛美目前增長趨勢極為樂觀。18年上半年3月發(fā)布公告，得到某一客戶大單達(dá)3600萬美金，已達(dá)到去年全年水平；同時伴隨著18年客戶范圍的擴(kuò)大，整體收入情況將呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。
長期來看，對于盛美來說，目前用于前道的清洗設(shè)備占80%，還開發(fā)出用于封裝的設(shè)備。未來還會開發(fā)包括電鍍設(shè)備等比較昂貴的設(shè)備，盛美是一家非常注重研發(fā)的公司。因此，盛美不僅立足于清洗設(shè)備，還會對標(biāo)日本DNS，進(jìn)行自我吸收消化、研發(fā)，形成自己的產(chǎn)品鏈。dns是清洗設(shè)備的龍頭，同時還有光刻膠的涂膠設(shè)備、顯影設(shè)備等等，產(chǎn)品比較全。盛美目前的封裝設(shè)備也比較全面，是目前國內(nèi)最大的封裝廠商江陰長電的供應(yīng)商。盛美最近幾年，每年至少都會推出一款新產(chǎn)品。
盛美為什么在美國上市：98年盛美在美國成立，在美國有近10年的歷史，早期的股東、董事等是在美國。老板是美籍華人，也是千人計劃學(xué)者。后期隨著02專項等原因回國，回國之后接受國內(nèi)張江創(chuàng)投、科投、大基金等投資。設(shè)在美國主要還是考慮到盛美的定位是做一個國際化的公司，定位在美國可以利用本土優(yōu)勢。
盛美最近兩年是否得到產(chǎn)業(yè)基金的扶持包括下游客戶的扶持：有。如：一、上市前得到大基金的支持。二、是最早進(jìn)入海力士的國內(nèi)廠商，因此具有先發(fā)優(yōu)勢，技術(shù)和工藝也很容易得到國內(nèi)下游客戶的認(rèn)可。三、身在上海、也是國產(chǎn)化的設(shè)備。
m之前與盛美的專利沖突：專利沖突主要集中在兆聲波技術(shù)。盛美注重知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，申請了很多專利保護(hù)。但由于mujin與盛美有共同的客戶，不可避免有專利的糾紛，最終由于客戶的原因可能會達(dá)成一定諒解和妥協(xié)。如果mujin不采用兆聲波技術(shù)，就不會產(chǎn)生侵權(quán)的行為。