(Lanjutan dari Bagian I: Perancangan Sirkuit Terpadu, Bagian II: Pembuatan Sirkuit Terpadu, Bagian III: Pengemasan Dasar, Pengujian, dan Pengemasan Lanjutan)

5. Peralatan pembuatan produk semikonduktor

(1) Garis Besar Usaha Kecil Menengah Peralatan Manufaktur Semikonduktor

Ada banyak jenis peralatan pemrosesan dan pembuatan produk semikonduktor yang digunakan oleh usaha kecil dan menengah dalam setiap proses lini produksi semikonduktor. Terdapat peralatan khusus semikonduktor (pra-pemrosesan) untuk pembuatan wafer telanjang (bahan), peralatan untuk memproses wafer telanjang menjadi wafer akhir (pasca-pemrosesan), dan peralatan untuk pembuatan masker foto (produksi masker). Pembuat chip membutuhkan beragam peralatan front-end di lini produksinya. Biaya peralatan fabrikasi semikonduktor front-end yang kompleks merupakan alasan utama tingginya biaya pabrik semikonduktor, termasuk biaya pembuatan pabrik ultra-bersih.

Peralatan fabrikasi semikonduktor front-end mencakup peralatan untuk proses fabrikasi chip seperti fotolitografi, etsa, doping atau implantasi ion, pengendapan, pemolesan, atau planarisasi mekanis kimia. Yang perlu mendapat perhatian khusus adalah peralatan deposisi uap kimia organik-logam (MOCVD), jenis peralatan deposisi khusus yang menyimpan lapisan tipis logam tertentu, terutama digunakan untuk memproduksi semikonduktor majemuk, termasuk yang berbasis GaAs dan GaN.

Peralatan manufaktur semikonduktor back-end UKM mencakup ATP dan peralatan pengemasan canggih.

(2) Situasi saat ini

Peralatan manufaktur semikonduktor didominasi oleh perusahaan di AS (41.7% pangsa pendapatan penjualan), Jepang (31.1%) dan Belanda (18.8%). Korea Selatan memiliki 2.2% saham, dan sisanya sekitar 6.2% dimiliki oleh Tiongkok, Jerman, Taiwan, Israel, Kanada, dan negara-negara lain di Asia Tenggara dan Eropa. Sebagian besar produsen peralatan manufaktur semikonduktor Korea Selatan dimiliki oleh Samsung atau SK Hynix, pelanggan utama perusahaan peralatan semikonduktor Korea Selatan ini adalah perusahaan semikonduktor Korea Selatan. Meskipun terdapat juga perusahaan Tiongkok yang memproduksi berbagai jenis peralatan manufaktur semikonduktor, perusahaan Tiongkok tidak memiliki pangsa yang signifikan dalam kategori peralatan manufaktur semikonduktor apa pun kecuali perakitan back-end, peralatan pengemasan, dan MOCVD.

Secara keseluruhan, AS menyumbang sebagian besar produksi global sebagian besar peralatan produksi semikonduktor front-end, kecuali produksi peralatan litografi yang terkonsentrasi di Belanda dan Jepang. AS juga menyumbang sebagian besar produksi peralatan uji back-end global. Sebaliknya, Amerika Serikat memiliki pangsa pasar yang relatif kecil dalam manufaktur peralatan produksi semikonduktor back-end global (peralatan perakitan dan pengemasan), sementara Tiongkok memiliki pangsa pasar yang cukup besar. Meskipun Tiongkok saat ini sangat bergantung pada peralatan produksi semikonduktor yang bersumber dari non-Tiongkok (kecuali untuk pengemasan dan MOCVD), Tiongkok berinvestasi besar-besaran untuk fokus memproduksi peralatan tersebut. Investasi ini memberikan keuntungan signifikan bagi perusahaan penerima manfaat dalam mengembangkan dan memproduksi peralatan chip mutakhir dibandingkan perusahaan lain.

Seperti yang ditunjukkan grafik di bawah ini, meskipun AS memiliki pangsa pasar yang cukup besar dalam produksi sebagian besar UKM (Small and Medium-sized Electronics) di bagian depan, pengecualian yang mencolok adalah peralatan pemindai/stepper litografi, yang hampir seluruhnya dibuat oleh perusahaan Belanda ASML dan perusahaan Jepang Nikon dan Canon. Untuk mesin litografi, ASML (Belanda) adalah satu-satunya produsen stepper/pemindai EUV, yang sangat penting untuk produksi sirkuit terpadu dengan lebar garis 5 nm atau kurang. Namun, hanya dua produsen semikonduktor, TSMC dan Samsung, yang saat ini menggunakan mesin EUV dalam produksi, dengan satu perangkat berharga lebih dari $100 juta. ASML dan Nikon sama-sama memproduksi mesin litografi ultraviolet dalam (DUV) yang memproyeksikan berkas cahaya melalui fotomask dan menciptakan gambar skala kecil dari pola fotomask pada wafer. Di luar Belanda dan Jepang, pangsa AS dan negara-negara lain dalam peralatan litografi terutama untuk chip bervolume rendah tertentu atau untuk membuat fotomask.

Satu set peralatan manufaktur semikonduktor dapat memiliki lebih dari 100 suku cadang, dan suku cadang serta aksesori peralatan manufaktur semikonduktor adalah kategori perdagangan terbesar di industri. Menurut survei Sensus Produsen, setengah dari pendapatan penjualan peralatan manufaktur semikonduktor AS disalurkan ke komponen dan bahan lainnya. Lebih dari 130 perusahaan AS memasok komponen penting untuk peralatan yang dijual oleh perusahaan asing. Khususnya, Cymer (AS) memproduksi laser untuk mesin litografi stepper/scanner EUV ASML. ASML mengakuisisi Cymer pada tahun 2013, namun Cymer tetap menjadi unit operasi independen ASML yang berbasis di AS.

Karena sifat siklus penjualan karena terbatasnya pasar dan pelanggan, sebagian besar perusahaan peralatan besar memproduksi lebih dari satu jenis peralatan untuk menyediakan peralatan lengkap dan opsi pemeliharaan kepada pelanggan. Perusahaan peralatan stepper/pemindai litografi seperti ASML merupakan pengecualian terhadap aturan ini karena teknologi unik dari peralatan tersebut. Lam Research, Tokyo Electron (TEL) fokus pada deposisi dan etsa, sedangkan KLA fokus pada metrologi dan inspeksi.

Salah satu pengecualian terhadap keunggulan di Jepang dan Belanda adalah peralatan MOCVD, yang digunakan untuk memproduksi semikonduktor yang terbuat dari bahan selain silikon seperti GaN dan GaAs, termasuk LED, dioda laser, dan chip fotonik lainnya, perangkat daya/RF, dan sel surya. Seperti yang disebutkan di atas, chip GaN memiliki implikasi defensif strategis. Peralatan MOCVD diproduksi oleh Veeco (AS), Aixtron (Jerman), dan AMEC (China). China berupaya mendapatkan pangsa pasar di pasar MOCVD melalui akuisisi. Pada tahun 2016, entitas China Fujian Grand Chip Investment Fund, sebuah perusahaan yang dibentuk untuk kesepakatan tersebut, termasuk lembaga milik negara dan daerah, mencoba mengakuisisi Aixtron, tetapi kesepakatan tersebut diblokir oleh Presiden Obama setelah peninjauan oleh Komite Investasi Asing di Amerika Serikat (CFIUS), yang berpotensi menyebabkan pihak pengakuisisi membatalkan tawaran pengambilalihan tersebut.

Tiga perusahaan teratas untuk peralatan etsa adalah Lam Research (AS), Tokyo Electron (Jepang), dan Applied Materials (AS). Perusahaan Tiongkok, termasuk AMEC, memiliki keahlian di bidang etsa dan dapat menyediakan peralatan untuk aplikasi kelas bawah, namun pangsa pasar mereka hanya sekitar 1%.

AS memiliki pangsa pasar yang relatif kecil (4.9%) pada UKM pengemasan back-end dibandingkan dengan peralatan manufaktur semikonduktor front-end. Jepang memiliki pangsa peralatan pengemasan terbesar (35.7%), diikuti oleh Tiongkok (22.9%) dan Belanda (11.1%). Namun, Kulicke dan Soffa yang berbasis di AS adalah perusahaan peralatan pengemasan semikonduktor terkemuka. AS dan Jepang memimpin dalam hal peralatan pengujian back-end (ATP) dengan pangsa pasar masing-masing 33.5% dan 48.6%.

(3) Peralatan manufaktur semikonduktor, risiko Amerika Serikat

Ketergantungan pada penjualan luar negeri (non-AS):

Meskipun AS memiliki pangsa pasar yang besar dalam peralatan produksi semikonduktor, produsen AS sangat bergantung pada penjualan ke luar negeri. Sebagai produsen semikonduktor terbesar, Taiwan, Tiongkok, dan Korea Selatan merupakan pasar terbesar untuk peralatan produksi semikonduktor. Meskipun Taiwan diperkirakan akan kembali merebut posisinya sebagai pasar terbesar untuk peralatan produksi semikonduktor pada tahun 2021 dan 2022, karena pengeluaran besar yang dibutuhkan oleh pabrik chip, Applied Materials dan Lam Research melaporkan bahwa sekitar 90% dari total pendapatan tahun 2020 mereka akan berasal dari penjualan di luar AS. Pendapatan Lam Research dari Tiongkok meningkat dari 16% pada tahun 2018 menjadi 31% pada tahun 2020. Akibatnya, produsen peralatan produksi semikonduktor AS berisiko terkena dampak signifikan dari pembatasan perdagangan AS-Tiongkok atau perubahan permintaan yang tidak terduga di Asia. Dampak yang dihasilkan dapat jauh melampaui penurunan pendapatan saat ini, karena produsen semikonduktor mengalami ketergantungan pada satu pemasok perangkat, dan mengganti pemasok perangkat membutuhkan desain ulang yang mahal. Sebagai contoh, Lam Research mencatat dalam laporan tahunannya tahun 2020, "Begitu produsen semikonduktor berkomitmen untuk membeli peralatan manufaktur semikonduktor dari pesaing, produsen tersebut biasanya terus membeli peralatan pesaing tersebut, sehingga menyulitkan kami untuk menjual peralatan kami kepada pelanggan tersebut di masa mendatang." Selain itu, penjualan peralatan produksi semikonduktor terbatas pada universitas dan perusahaan manufaktur semikonduktor yang memiliki pabrik sendiri. Perusahaan peralatan produksi semikonduktor tidak dapat mengembangkan basis pelanggan mereka di luar kategori ini karena peralatan tersebut unik untuk industri semikonduktor.

Subsidi Tiongkok untuk produksi peralatan manufaktur semikonduktor mendistorsi pasar:

Selain itu, Tiongkok berencana memberikan subsidi besar untuk membiayai produksi peralatan produksi semikonduktor di negaranya. Tahap kedua dari Dana Investasi Industri Sirkuit Terpadu Nasional Tiongkok berfokus pada mesin etsa, peralatan deposisi, peralatan pengujian dan pembersihan wafer, dengan pendanaan berkisar antara $28.9 hingga $47 miliar. Subsidi ini membuat perusahaan-perusahaan Tiongkok tetap bertahan dalam bisnisnya, meskipun sebagian besar tampaknya tidak menguntungkan. Misalnya, menurut Organisasi untuk Kerja Sama dan Pembangunan Ekonomi (OECD), “suntikan modal pemerintah mempunyai dampak yang jelas terhadap kinerja keuangan produsen semikonduktor Tiongkok,” di mana peningkatan aset perusahaan tidak diimbangi dengan pertumbuhan profitabilitas. . Subsidi ini memberi perusahaan Tiongkok dana untuk berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan manufaktur semikonduktor generasi mendatang, sehingga memberi mereka keuntungan signifikan dibandingkan perusahaan non-Tiongkok yang tidak menerima subsidi tersebut. Berbeda dengan masa lalu, produsen peralatan produksi semikonduktor saat ini enggan berinvestasi dalam penelitian dan pengembangan ukuran wafer generasi mendatang, mengingat besarnya penelitian dan pengembangan serta belanja modal untuk memproduksi peralatan produksi semikonduktor serta ketidakpastian kapan dan di mana produksi chip terdepan akan dilakukan. .