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這五家半導體設備巨頭不僅控制著光刻機,還控制著全球晶片製造的「咽喉」。
2022-03-16 314



在晶片生產過程中,有一類企業雖然不直接參與生產,卻在整個產業的技術發展中扮演關鍵角色,那就是半導體設備製造商。晶片製造流程極為複雜,大致可分為矽片製備、外延生長、熱氧化、擴散摻雜、離子注入、薄膜製備、光刻、刻蝕、製程整合等環節。其中,荷蘭知名企業ASML主要生產光刻機,這是光刻製程的核心設備。此外,蝕刻機、薄膜製備設備、擴散離子注入設備、濕式製程設備和製程測試設備也不可或缺。正是這些設備製造商不斷研發生產先進設備,才大幅提高了晶片製造的效率。
 
   


目前,全球半導體設備製造商主要由美國、日本和荷蘭主導。根據美國半導體產業研究公司VLSI Research和Gartner的數據,美國應用材料公司、荷蘭ASML公司、日本東京電子公司(TEL)、美國Lam Research公司和美國KLA公司它多年來一直是市場領導者。


多元化半導體設備巨頭-應用材料公司  
 


 

應用材料公司成立於1967年,總部位於美國矽谷。創辦人麥可·麥克尼利畢業於岡薩加大學化學系,曾在被譽為「矽電晶體先驅」的讓·霍爾尼創立的聯合碳化物電子公司矽部門工作。之後,他創立了自己的公司-阿波吉化學公司。 1967年,由於與合夥人發生衝突,麥克尼利離開了阿波吉,並從岳父那裡借了7,500美元作為啟動資金,創立了應用材料公司,生產半導體製造設備。值得一提的是,1967年美國半導體產業開始快速發展,許多主管和人才紛紛離開仙童半導體公司,開始自主創業。矽谷湧現許多新興的半導體裝置製造商。與傳統巨頭不同,這些新興半導體公司缺乏內部生產能力。應用材料公司抓住了這一機遇,迅速發展壯大。在成立的最初幾年,應用材料公司的營收年增率超過40%。



在業務方面,應用材料公司涉及薄膜設備、離子注入機、清洗設備、熱處理設備和前端測試設備。在技​​術方面,應用材料公司透過收購和整合新技術來保持市場領先地位。例如,1980年,該公司收購了英國林托特工程公司(Lintott Engineering),從而進入離子注入市場;2000年,該公司收購了掩模製造供應商Etec Systems,從而進入掩模圖案生成解決方案領域。 2013年,應用材料公司曾試圖收購東京電子,但未獲批准。應用材料公司也較早啟動了全球化佈局。 1979年,該公司在日本設立分公司,正式進入亞洲市場。 1984年,該公司在北京設立了中國客戶服務中心,成為首家進入中國的外資半導體生產設備供應商。 2001年,該公司在上海設立了中國區域總部。 2020年,應用材料公司對中國疫情後的經濟復甦前景持樂觀態度,並探討在上海臨港區興建合資工廠的可能性。應用材料公司在其官方網站上介紹,公司「已從一家小型新創公司發展成為全球最受尊敬的公司之一」。截至2021財年第一季,應用材料公司營收成長24%,達5.16億美元,創歷史新高。該公司已成為全球半導體設備和服務供應巨頭。      聚光燈下的明星公司-ASML    


ASML主要為半導體製造商提供光刻機及相關服務。光刻機,又稱掩模對準曝光機,是光刻製程的核心設備。光刻製程是晶片製造過程中最關鍵的環節,它決定了晶片的關鍵尺寸,並且佔晶片總製造成本的35%。隨著英特爾、台積電、三星等公司進入以7nm等先進製程為核心的大規模生產時代,各晶片製造商都希望盡可能採購光刻機以提高產能。這使得ASML備受矚目,其營收等多項績效指標均創下新高。  
   


早在近40年前,ASML還只是飛利浦旗下的小型合資企業。當時,光刻機的尖端技術掌握在美國的GCA醫療技術公司和日本的尼康公司手中。 1984年,飛利浦與晶片設備製造商先進半導體材料國際公司(ASMI)共同成立了一家新公司,致力於開發光刻系統。公司成立之初,數十名ASML員工在荷蘭埃因霍溫飛利浦總部附近的棚屋工作。正是在這樣簡陋的條件下,ASML推出了首款微影系統PAS 2000,並獲得了市場的初步認可。 1995年,ASML在阿姆斯特丹證券交易所和紐約證券交易所上市。飛利浦回購了其所有股份,ASML從此成為一家完全獨立的上市公司。  
 


此後,在兩位「博樂」的幫助下,阿斯邁實現了兩次飛躍。 20世紀初,ASML和TSMC雙方合作開發了一種名為「浸沒式光刻」的技術方案,並於2004年生產第一台浸沒式光刻機原型機,使其在技術上首次趕上競爭對手尼康。 2007年,ASML佔據了60%的光刻機市場份額,營收首次超過尼康。早在1997年,Intel英特爾ASML與各國政府和企業攜手成立了晶片產業頂尖的尖端技術組織EUV LLC,致力於EUV技術的研究與推廣。 EUV光刻技術利用更短波長的光來製造更小的晶片。 ASML是該組織的成員,並獲得了優先使用美國領先半導體技術的資格。這項舉措使ASML遠遠領先尼康等競爭對手。 2010年,ASML交付了首台EUV光刻原型機;2015年,ASML的EUV微影製程已準備好量產。 ASML的EUV微影機產量一直居高不下,單價高達115億歐元。目前,其設備主要供應給台積電、英特爾、三星電子等公司。      日本第一大以代理貿易起家的公司-東京電子  
 


日本企業在半導體製造設備領域仍佔有舉足輕重的地位,東京電子株式會社是其中的佼佼者。東京電子成立於1963年,當時名為“東京電子研究所”,隸屬於東京廣播公司。公司成立之初,註冊資本僅5萬日圓,包括創辦人在內也只有6名員工。直到1965年,公司才與美國仙童半導體公司簽訂了積體電路測試儀的代理合同,並開始自主研發。但東京電子並不滿足於僅僅做代理商。 1968年,公司與美國Thermco公司成立合資企業Tel Thermco,生產和銷售擴散爐,這也是日本第一家半導體設備製造商。 1976年,東京電子研發出全球第一台高壓氧化爐;1986年,首台立式擴散爐交付使用。到 1989 年,東京電子的半導體製造設備收入超過 600 億美元,位居世界第一,並連續三年保持全球冠軍地位。  
 


東京電子的產品幾乎涵蓋半導體製造流程的所有環節。在用於在晶圓上塗覆光刻膠(光敏材料)並顯示電子電路的「塗覆顯影設備」領域,東京電子佔全球90%的市場份額。此外,該公司在諸如利用氣體蝕刻去除電路以外多餘零件等領域也擁有優勢。為了滿足全球日益增長的半導體需求,東京電子計劃加大研發投入。東京電子社長河合俊樹表示,公司計畫在2019財年(截至2020年3月)開始的三年內,投入4,000億日圓(約合人民幣250億元)進行研發。東京電子的目標是成為全球最大的半導體設備供應商。      引領蝕刻設備市場-範林集團  
 


領先的半導體設備公司林氏科技(Lam Research)由出生於中國的林大衛(David K. Lam)創立。林大衛曾任職於施樂、惠普和德州儀器等公司。 1980年,他獲得英特爾創辦人鮑伯‧諾伊斯(Bob Noyce)的資金支持,創立了林氏科技。林氏科技專注於蝕刻、沉積和清洗市場。 1981年,公司推出首款等離子蝕刻機產品AutoEtch;1992年,研發出首台ICP乾蝕刻設備,開啟了ICP蝕刻設備的新篇章;2014年,進軍原子層刻蝕領域;2020年,發布創新等離子精準度提升50%以上。林氏科技佔了蝕刻機市場一半的份額。  
 


林氏集團的業務遍及全球。自1980年代中期以來,林氏集團已在全球擴張,在歐洲、韓國、新加坡、日本、中國和印度等地設立辦事處並開展業務。從林氏集團的財務報告可以看出,亞太地區是其收入的主要來源,佔總收入的80%。去年,中芯國際斥資600億美元購買了包括林氏集團蝕刻設備在內的資本設備,用於生產晶圓產品。      半導體測試設備領域的王者-科雷半導體科萊半導體(KLA)成立於1997年,由科萊(KLA)和騰科(Tencor)兩家公司合併而成。前者成立於1975年,專注於缺陷檢測解決方案;後者成立於1977年,專注於測量解決方案。合併後,該公司名為科萊騰科公司(KLA-Tencor Corporation),並於2019年更名為科萊公司(KLA Corporation)。儘管科萊與前四大廠商在營收水準上存在較大差距,但根據SEMI的統計數據,科萊在2018年佔據了千島檢測與測量市場一半以上的份額,位居行業第一。  
 


科雷半導體透過一系列併購實現了快速發展。光是2019年,科雷半導體就完成了28項併購,例如以約3.2億美元收購以色列公司Orbotech。科雷半導體一直對中國市場充滿信心。公司於1999年在中國設立了第一家分公司,目前在北京、上海、南京、西安、武漢、天津、深圳、大連、廈門和無錫等城市設有10個辦事處。 2019年,科雷半導體超過一半的收入來自中國市場。  
 


 

儘管2020年全球遭受新冠肺炎疫情衝擊,許多產業面臨巨大挑戰,但半導體設備製造商似乎並未受到太大影響。上述五家半導體設備巨頭去年的業績和股價幾乎都實現了顯著成長。不久前,在SEMICON China開幕式上,國際半導體產業協會(SEMI)全球副總裁兼中國區總裁鞠龍透露,2020年全球半導體設備市場將成長18.9%,其中中國大陸市場將成長39%,首次成為全球最大的半導體設備市場。這五家設備製造商2020年在中國大陸市場的總營收達72.7億元。他們的CEO均表示,中國市場對他們的業務至關重要,並承諾將與中國企業進行更緊密的合作。在科技產業遭遇前所未有的晶片供應危機之際,我認為只有全球開放、合作和共同努力,才是企業發展的正確方向。


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