為華為打造無美系設(shè)備的產(chǎn)線 臺積電三星能做到嗎？

據(jù)臺灣經(jīng)濟(jì)日報報道,華為為了規(guī)避美國新升級的出口管制措施對其自研芯片的制造的限制,正試圖說服臺積電和三星,為其打造基于非美系設(shè)備的先進(jìn)制程生產(chǎn)線,即其中沒有美系半導(dǎo)體設(shè)備,這樣華為的自研芯片就能夠不受美國禁令影響,順利生產(chǎn)。

消息稱,目前臺積電和三星這兩大晶圓廠都已收到了華為的這項要求,目前正積極規(guī)劃,甚至傳出三星已有一條7nm采用非美系設(shè)備的產(chǎn)線,正為華為旗下海思試產(chǎn)。不過,在芯智訊看來,這個消息并不靠譜。

根據(jù)資料顯示,在全球前五大設(shè)備廠商當(dāng)中,美國應(yīng)用材料(AMA)公司以17.72%市場份額排名第一,美國泛林集團(tuán)(Lam Research,又稱拉姆研究)以13.4%的市場份額排名第四,美國科磊(KLA-Tencor)以5.19%的份額排名第五,三家合計占了全球36.31%的市場份額。

根據(jù)美國的半導(dǎo)體行業(yè)調(diào)查公司VLSI Research發(fā)布的按銷售額排名的2019年全球前十大半導(dǎo)體設(shè)備廠商來看,依然是美國應(yīng)用材料排名第一,泛林半導(dǎo)體排名第四、科磊排名第五,此外,美國的泰瑞達(dá)也是全球前十的半導(dǎo)體設(shè)備廠商。

從半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)所涉及的各類關(guān)鍵設(shè)備來看,美國的四大半導(dǎo)體設(shè)備廠商應(yīng)用材料、泛林集團(tuán)、科磊和泰瑞達(dá)覆蓋了除光刻機(jī)、涂膠顯影設(shè)備之外的絕大多數(shù)半導(dǎo)體設(shè)備。

根據(jù) SEMI 的數(shù)據(jù),設(shè)備中的 70%以上是晶圓的制造設(shè)備,以一座投資規(guī)模為 15 億元美金的晶圓廠為例,晶圓廠 70%的投資用于購買設(shè)備(約 10 億美金)。晶圓制造設(shè)備中,光刻機(jī)、刻蝕機(jī)和薄膜沉積設(shè)備為核心設(shè)備,分別占晶圓制造環(huán)節(jié)的約 30%、25%和 25%。

在光刻設(shè)備市場,荷蘭公司阿斯麥(ASML)擁有絕對優(yōu)勢,市占率高達(dá)73.5%,尼康、佳能等份額較小。并且ASML也目前唯一能夠提供EUV光刻機(jī)的廠商;在刻蝕設(shè)備市場,主要由泛林集團(tuán)、東京電子以及應(yīng)用材料三分天下;在薄膜沉積設(shè)備市場,則屬于應(yīng)用材料傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域,市場份額超過30%。

下面具體來看:

1、應(yīng)用材料

應(yīng)用材料的產(chǎn)品主要覆蓋薄膜沉積(CVD、PVD 等)、離子注入、刻蝕、快速熱處理、化學(xué)機(jī)械平整(CMP)、計量檢驗等設(shè)備。

根據(jù)The Information Network報告,2018年應(yīng)用材料在沉積領(lǐng)域的份額為38%。另外有數(shù)據(jù)顯示,在全球 PVD(Physical Vapor Deposition)設(shè)備市場,應(yīng)用材料擁有近 55%的份額,在全球 CVD(ChemicalVaporDeposition)設(shè)備市場份額也達(dá)到了近 30%;在CMP市場,應(yīng)用材料份額更是高達(dá)70%。

在刻蝕設(shè)備領(lǐng)域,應(yīng)用材料也有著不小的市場份額。目前等離子刻蝕技術(shù)主要由ICP、TCP、CCP三類,效果極為相似,ICP由應(yīng)用材料開發(fā),TCP由拉姆研究開發(fā),CCP則常見于東京電子的刻蝕設(shè)備。

在效果上,TCP、ICP的等離子密度和能量可調(diào)控性優(yōu)于CCP,三者中目前應(yīng)用材料的ICP技術(shù)更多地被使用,成為新一代刻蝕機(jī)的發(fā)展方向。

從應(yīng)用材料的客戶構(gòu)成來看,其最大的客戶為三星電子、臺積電、鎂光科技、英特爾,并且近年在其營占比中都達(dá)到了11%以上。而根據(jù)財報顯示,2018年財年應(yīng)用材料的營業(yè)收入為172.53億美元,也就是說這些客戶每年貢獻(xiàn)的營收都超過了17億美元。

2、泛林集團(tuán)

泛林集團(tuán)又稱拉姆研究,其產(chǎn)品主要包括刻蝕設(shè)備、薄膜沉積(Deposition—CVD/ECD/ALD)設(shè)備以及去光阻和清洗(Strip & Clean)、鍍銅等設(shè)備。

在刻蝕設(shè)備銷售額(2017年)約占全球45%的市場份額,全球第一,其中導(dǎo)體刻蝕約占全球50%以上的市場份額,全球第一;介質(zhì)刻蝕約占全球20%以上的市場份額,全球第二;CVD約占全球市場20%左右的市場份額,全球第三。

泛林集團(tuán)掌握著很多前沿技術(shù),能夠提供多種前沿產(chǎn)品,在薄膜沉積設(shè)備中使用的ALD技術(shù)是目前最先進(jìn)的技術(shù),其中,ALTUS MaxE 系列采用業(yè)界首款低氟鎢(LFW)ALD 工藝,與傳統(tǒng) CVD 的鎢填充相比,ALTUS Max E 系列產(chǎn)品工藝可使檢測到的氟減少 100 倍、內(nèi)應(yīng)力降低 10 倍、薄膜電阻率降低 30%,這一技術(shù)已連續(xù)領(lǐng)先行業(yè) 15 年,被視作鎢原子層沉積的行業(yè)標(biāo)桿。

在刻蝕設(shè)備中,泛林集團(tuán)掌握了目前硅刻蝕技術(shù)最先進(jìn)的 ALE 技術(shù),這種技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)定向刻蝕或各向同行刻蝕,實(shí)現(xiàn)了業(yè)內(nèi)最高選擇比,可以達(dá)到原子級別的變化控制,據(jù)其專家介紹 ALE 是使某些集成工藝步驟能夠在7nm和 5nm進(jìn)行刻蝕的唯一方式。

從營收來源來看,根據(jù)泛林集團(tuán)的2018年的財報顯示,來自韓國廠商的營收占比高達(dá)34.6%,其次是日本占比17%,中國大陸占比16.11%,臺灣占比12.62%。

3、科磊

科磊公司主要為半導(dǎo)體、數(shù)據(jù)存儲、LED 及其他相關(guān)納米電子產(chǎn)業(yè)提供前道工藝控制和良率管理的解決方案?？评谧猿闪⑵鸨闵罡诎雽?dǎo)體前道量檢測設(shè)備行業(yè),目前其產(chǎn)品種類已經(jīng)覆蓋加工工藝環(huán)節(jié)的各類前道光學(xué)、電子束量檢測設(shè)備。

憑借其檢測產(chǎn)品高效、精確的性能特點(diǎn),科磊在半導(dǎo)體檢測量測設(shè)備領(lǐng)域擁有絕對的龍頭地位。三星電子、臺積電、Intel、中芯國際都是其客戶。

全球半導(dǎo)體前道檢測設(shè)備領(lǐng)域主要企業(yè)有科磊、應(yīng)用材料、日本日立、Nano、Nova 等等。根據(jù) 2018 年 SEMI 數(shù)據(jù),科磊占比高達(dá)52%、穩(wěn)居行業(yè)第一,堪稱半導(dǎo)體檢測設(shè)備領(lǐng)域王者,其次是應(yīng)用材料占比12%,這兩家美國廠商市占率合計達(dá)到64%。

從具體產(chǎn)品來看,科磊產(chǎn)品范圍廣泛,包括了缺陷檢測、Overlay、CD 量測,膜厚等,應(yīng)用材料主要是缺陷檢測及復(fù)查、CD 量測等,日立主要為 CD-SEM 量測、缺陷檢測等。

4、泰瑞達(dá)

泰瑞達(dá)主要是針對于半導(dǎo)體、電子系統(tǒng)、無線設(shè)備等領(lǐng)域提供先進(jìn)測試解決方案,可以確保產(chǎn)品按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。主要是覆蓋半導(dǎo)體后端測試設(shè)備。

根據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)顯示,在全球半導(dǎo)體后端自動化測試設(shè)備市場,1994年之時,泰瑞達(dá)就占據(jù)了接近50%的市場,到2009年,其份額已進(jìn)一步提升到了57%左右。

從泰瑞達(dá)的客戶結(jié)構(gòu)看,近幾年,單一客戶曾創(chuàng)造當(dāng)年10%以上的收入的客戶包括蘋果公司、臺積電等。

根據(jù)泰瑞達(dá)年報,2016-2017年公司來自臺積電的收入占比達(dá)到12%~13%。而考慮直接采購、以及通過代工廠與封測廠間接采購,在2014-2016年某OEM客戶收入占泰瑞達(dá)總收入的比重達(dá)到22%、23%、25%,這其中包含了通過臺積電、JA Mitsui Leasing公司的銷售。

近兩年,來自華為的需求快速增長,根據(jù)泰瑞達(dá)2019年年報,2017-2019年公司來自華為的銷售收入(包括直接采購,以及通過代工廠、封測廠采購)的占比分別達(dá)到1%、4%、11%。泰瑞達(dá)2019年收入22.95億美元,由此計算2019年公司來自華為的銷售收入達(dá)到2.52億美元。

從以上對于美國四大半導(dǎo)體設(shè)備廠商介紹不難看出,在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域,這四家美國廠商在各自專注的領(lǐng)域都擁有著較高的市場份額,臺積電、三星等晶圓代工廠也都是其主要的客戶。

當(dāng)然,這并不代表著,晶圓廠完全不可能組建出一條無美系設(shè)備的半導(dǎo)體生產(chǎn)線,畢竟在關(guān)鍵的光刻機(jī)領(lǐng)域,主要是由荷蘭的ASML以及日本的尼康和佳能供應(yīng),而且在前十五大半導(dǎo)體設(shè)備廠商當(dāng)中,日本企業(yè)也占據(jù)了8家之多。

但是,如果要組建出一條完全沒有美系設(shè)備,并且能夠生產(chǎn)10/7/5nm先進(jìn)制程工藝的半導(dǎo)體設(shè)備生產(chǎn)線,卻是極為困難。

應(yīng)用材料、泛林集團(tuán)、科磊這三家美國半導(dǎo)體設(shè)備廠商之所以能夠長期占據(jù)全球前五大設(shè)備廠商的位置,并且被臺積電、三星等晶圓廠廣泛采用,也是靠著產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先性和穩(wěn)定性爭奪來的。

這一點(diǎn),我們從之前中芯國際公布的設(shè)備采購大單就能看出。為了14nm的量產(chǎn),在過去的一年間,中芯國際就向美國應(yīng)用材料公司和泛林集團(tuán)分別采購了6.2億美元和6.01億美元的機(jī)器及設(shè)備。

為什么中芯國際不采購日系、國產(chǎn)等非美系的設(shè)備?答案很明顯,應(yīng)用材料和泛林集團(tuán)的設(shè)備更有優(yōu)勢,而這個優(yōu)勢肯定不是價格。

我們再退一步來看,即使真如傳聞所說,三星真的能夠組建出一條不含美系設(shè)備的先進(jìn)制程生產(chǎn)線,那么其中必定含有日系設(shè)備(前十五大半導(dǎo)體設(shè)備廠商當(dāng)中,日本占據(jù)8家)。

而日本政府一向是唯美國馬首是瞻。在美國針對華為的制裁措施持續(xù)升級的當(dāng)下,日系半導(dǎo)體設(shè)備廠商可能也不得不顧及美國政府的態(tài)度。畢竟日系半導(dǎo)體設(shè)備廠商的設(shè)備當(dāng)中的一些組建也是由美國供應(yīng)的。

就拿先進(jìn)制程制造環(huán)節(jié)最為關(guān)鍵設(shè)備——光刻機(jī)來說,目前是荷蘭的ASML一家獨(dú)大,但是其光刻機(jī)當(dāng)中的核心部件——光源系統(tǒng)則是由美國CYMER獨(dú)家供應(yīng)的。

一些半導(dǎo)體設(shè)備商也認(rèn)為,即使三星和臺積電有能力打造不含美系設(shè)備的先進(jìn)制程生產(chǎn)線,此時也不敢貿(mào)然承接華為海思的訂單。