为华为打造无美系设备的产线 台积电三星能做到吗?

消息称,目前台积电和三星这两大晶圆厂都已收到了华为的这项要求,目前正积极规划,甚至传出三星已有一条7nm采用非美系设备的产线,正为华为旗下海思试产。不过,在芯智讯看来,这个消息并不靠谱。

根据资料显示,在全球前五大设备厂商当中,美国应用材料(AMA)公司以17.72%市场份额排名第一,美国泛林集团(Lam Research,又称拉姆研究)以13.4%的市场份额排名第四,美国科磊(KLA-Tencor)以5.19%的份额排名第五,三家合计占了全球36.31%的市场份额。

根据美国的半导体行业调查公司VLSI Research发布的按销售额排名的2019年全球前十大半导体设备厂商来看,依然是美国应用材料排名第一,泛林半导体排名第四、科磊排名第五,此外,美国的泰瑞达也是全球前十的半导体设备厂商。

从半导体制造环节所涉及的各类关键设备来看,美国的四大半导体设备厂商应用材料、泛林集团、科磊和泰瑞达覆盖了除光刻机、涂胶显影设备之外的绝大多数半导体设备。

根据 SEMI 的数据,设备中的 70%以上是晶圆的制造设备,以一座投资规模为 15 亿元美金的晶圆厂为例,晶圆厂 70%的投资用于购买设备(约 10 亿美金)。晶圆制造设备中,光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备为核心设备,分别占晶圆制造环节的约 30%、25%和 25%。

在光刻设备市场,荷兰公司阿斯麦(ASML)拥有绝对优势,市占率高达73.5%,尼康、佳能等份额较小。并且ASML也目前唯一能够提供EUV光刻机的厂商;在刻蚀设备市场,主要由泛林集团、东京电子以及应用材料三分天下;在薄膜沉积设备市场,则属于应用材料传统优势领域,市场份额超过30%。

下面具体来看:

1、应用材料

应用材料的产品主要覆盖薄膜沉积(CVD、PVD 等)、离子注入、刻蚀、快速热处理、化学机械平整(CMP)、计量检验等设备。

根据The Information Network报告,2018年应用材料在沉积领域的份额为38%。另外有数据显示,在全球 PVD(Physical Vapor Deposition)设备市场,应用材料拥有近 55%的份额,在全球 CVD(ChemicalVaporDeposition)设备市场份额也达到了近 30%;在CMP市场,应用材料份额更是高达70%。

在刻蚀设备领域,应用材料也有着不小的市场份额。目前等离子刻蚀技术主要由ICP、TCP、CCP三类,效果极为相似,ICP由应用材料开发,TCP由拉姆研究开发,CCP则常见于东京电子的刻蚀设备。

在效果上,TCP、ICP的等离子密度和能量可调控性优于CCP,三者中目前应用材料的ICP技术更多地被使用,成为新一代刻蚀机的发展方向。

从应用材料的客户构成来看,其最大的客户为三星电子、台积电、镁光科技、英特尔,并且近年在其营占比中都达到了11%以上。而根据财报显示,2018年财年应用材料的营业收入为172.53亿美元,也就是说这些客户每年贡献的营收都超过了17亿美元。

2、泛林集团

泛林集团又称拉姆研究,其产品主要包括刻蚀设备、薄膜沉积(Deposition—CVD/ECD/ALD)设备以及去光阻和清洗(Strip & Clean)、镀铜等设备。

在刻蚀设备销售额(2017年)约占全球45%的市场份额,全球第一,其中导体刻蚀约占全球50%以上的市场份额,全球第一;介质刻蚀约占全球20%以上的市场份额,全球第二;CVD约占全球市场20%左右的市场份额,全球第三。

泛林集团掌握着很多前沿技术,能够提供多种前沿产品,在薄膜沉积设备中使用的ALD技术是目前最先进的技术,其中,ALTUS MaxE 系列采用业界首款低氟钨(LFW)ALD 工艺,与传统 CVD 的钨填充相比,ALTUS Max E 系列产品工艺可使检测到的氟减少 100 倍、内应力降低 10 倍、薄膜电阻率降低 30%,这一技术已连续领先行业 15 年,被视作钨原子层沉积的行业标杆。

在刻蚀设备中,泛林集团掌握了目前硅刻蚀技术最先进的 ALE 技术,这种技术能够实现定向刻蚀或各向同行刻蚀,实现了业内最高选择比,可以达到原子级别的变化控制,据其专家介绍 ALE 是使某些集成工艺步骤能够在7nm和 5nm进行刻蚀的唯一方式。

从营收来源来看,根据泛林集团的2018年的财报显示,来自韩国厂商的营收占比高达34.6%,其次是日本占比17%,中国大陆占比16.11%,台湾占比12.62%。

3、科磊

科磊公司主要为半导体、数据存储、LED 及其他相关纳米电子产业提供前道工艺控制和良率管理的解决方案。科磊自成立起便深耕于半导体前道量检测设备行业,目前其产品种类已经覆盖加工工艺环节的各类前道光学、电子束量检测设备。

凭借其检测产品高效、精确的性能特点,科磊在半导体检测量测设备领域拥有绝对的龙头地位。三星电子、台积电、Intel、中芯国际都是其客户。

全球半导体前道检测设备领域主要企业有科磊、应用材料、日本日立、Nano、Nova 等等。根据 2018 年 SEMI 数据,科磊占比高达52%、稳居行业第一,堪称半导体检测设备领域王者,其次是应用材料占比12%,这两家美国厂商市占率合计达到64%。

从具体产品来看,科磊产品范围广泛,包括了缺陷检测、Overlay、CD 量测,膜厚等,应用材料主要是缺陷检测及复查、CD 量测等,日立主要为 CD-SEM 量测、缺陷检测等。

4、泰瑞达

泰瑞达主要是针对于半导体、电子系统、无线设备等领域提供先进测试解决方案,可以确保产品按照设计标准运行。主要是覆盖半导体后端测试设备。

根据Gartner的数据显示,在全球半导体后端自动化测试设备市场,1994年之时,泰瑞达就占据了接近50%的市场,到2009年,其份额已进一步提升到了57%左右。

从泰瑞达的客户结构看,近几年,单一客户曾创造当年10%以上的收入的客户包括苹果公司、台积电等。

根据泰瑞达年报,2016-2017年公司来自台积电的收入占比达到12%~13%。而考虑直接采购、以及通过代工厂与封测厂间接采购,在2014-2016年某OEM客户收入占泰瑞达总收入的比重达到22%、23%、25%,这其中包含了通过台积电、JA Mitsui Leasing公司的销售。

近两年,来自华为的需求快速增长,根据泰瑞达2019年年报,2017-2019年公司来自华为的销售收入(包括直接采购,以及通过代工厂、封测厂采购)的占比分别达到1%、4%、11%。泰瑞达2019年收入22.95亿美元,由此计算2019年公司来自华为的销售收入达到2.52亿美元。

从以上对于美国四大半导体设备厂商介绍不难看出,在半导体设备领域,这四家美国厂商在各自专注的领域都拥有着较高的市场份额,台积电、三星等晶圆代工厂也都是其主要的客户。

当然,这并不代表着,晶圆厂完全不可能组建出一条无美系设备的半导体生产线,毕竟在关键的光刻机领域,主要是由荷兰的ASML以及日本的尼康和佳能供应,而且在前十五大半导体设备厂商当中,日本企业也占据了8家之多。

但是,如果要组建出一条完全没有美系设备,并且能够生产10/7/5nm先进制程工艺的半导体设备生产线,却是极为困难。

应用材料、泛林集团、科磊这三家美国半导体设备厂商之所以能够长期占据全球前五大设备厂商的位置,并且被台积电、三星等晶圆厂广泛采用,也是靠着产品的技术领先性和稳定性争夺来的。

这一点,我们从之前中芯国际公布的设备采购大单就能看出。为了14nm的量产,在过去的一年间,中芯国际就向美国应用材料公司和泛林集团分别采购了6.2亿美元和6.01亿美元的机器及设备。

为什么中芯国际不采购日系、国产等非美系的设备?答案很明显,应用材料和泛林集团的设备更有优势,而这个优势肯定不是价格。

我们再退一步来看,即使真如传闻所说,三星真的能够组建出一条不含美系设备的先进制程生产线,那么其中必定含有日系设备(前十五大半导体设备厂商当中,日本占据8家)。

而日本政府一向是唯美国马首是瞻。在美国针对华为的制裁措施持续升级的当下,日系半导体设备厂商可能也不得不顾及美国政府的态度。毕竟日系半导体设备厂商的设备当中的一些组建也是由美国供应的。

就拿先进制程制造环节最为关键设备——光刻机来说,目前是荷兰的ASML一家独大,但是其光刻机当中的核心部件——光源系统则是由美国CYMER独家供应的。

一些半导体设备商也认为,即使三星和台积电有能力打造不含美系设备的先进制程生产线,此时也不敢贸然承接华为海思的订单。

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