不只有光刻機(jī)，這五大半導(dǎo)體設(shè)備巨頭掌控了全球芯片制造的"咽喉要道"

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2022-03-17 07:43:31 4

在芯片的生產(chǎn)過(guò)程中，有一類(lèi)企業(yè)雖然沒(méi)有直接參與，但卻對(duì)整個(gè)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展起著關(guān)鍵性作用，它們就是半導(dǎo)體設(shè)備制造商。芯片的制造流程極其復(fù)雜，大致可以分為制備硅片、外延工藝、熱氧化、擴(kuò)散摻雜、離子注入、薄膜制備、光刻、刻蝕、工藝集成等。最廣為人知的荷蘭阿斯麥(ASML)就是主要生產(chǎn)光刻工藝的核心設(shè)備——光刻機(jī)。除此之外，刻蝕機(jī)、薄膜設(shè)備、擴(kuò)散離子注入設(shè)備、濕法設(shè)備、過(guò)程檢測(cè)設(shè)備也是必不可少。正是通過(guò)這些設(shè)備制造商不斷研發(fā)生產(chǎn)先進(jìn)的設(shè)備，才使得芯片制造的效率效能大幅提高。

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目前，全球半導(dǎo)體設(shè)備制造商基本由美日荷三國(guó)主導(dǎo)，結(jié)合美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)調(diào)查公司VLSI Research和Gartner的數(shù)據(jù)來(lái)看，美國(guó)應(yīng)用材料(Applied Materials)、荷蘭阿斯麥(ASML)、日本東京電子（TEL）、美國(guó)泛林集團(tuán)(LamResearch)和美國(guó)科磊(KLA)多年來(lái)一直是該市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。

多元發(fā)展的半導(dǎo)體設(shè)備巨頭——應(yīng)用材料

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美國(guó)應(yīng)用材料公司(Applied Materials)成立于1967年，總部位于美國(guó)硅谷。創(chuàng)始人名叫Michael McNeilly，畢業(yè)于岡薩加大學(xué)化學(xué)系，曾在被譽(yù)為“硅晶體管先驅(qū)”金·赫爾尼(Jean Hoerni)創(chuàng)辦的union Carbide Electronics公司有機(jī)硅部門(mén)工作。后來(lái)自立門(mén)戶成立了化學(xué)品公司Apogee Chemicals。1967年，由于與合伙人發(fā)生沖突McNeilly離開(kāi)Apogee，并從岳父那借來(lái)7500美元作為啟動(dòng)資金成立了應(yīng)用材料公司，生產(chǎn)半導(dǎo)體制造設(shè)備。值得一提的是，1967年美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開(kāi)始迅速發(fā)展，許多高管和人才開(kāi)始從仙童半導(dǎo)體中跳出來(lái)創(chuàng)業(yè)，硅谷遍布著各種新成立的半導(dǎo)體器件制造商。而這類(lèi)新興半導(dǎo)體公司與傳統(tǒng)巨頭不同，它們沒(méi)有內(nèi)部生產(chǎn)能力，應(yīng)用材料借此機(jī)會(huì)獲得發(fā)展，在創(chuàng)立前幾年應(yīng)用材料的收入每年增長(zhǎng)速度均超過(guò)40%。

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在業(yè)務(wù)上，應(yīng)用材料涉及薄膜設(shè)備、離子注入機(jī)、清洗設(shè)備、熱處理以及前端檢測(cè)設(shè)備。在技術(shù)上，應(yīng)用材料通過(guò)收購(gòu)集成新技術(shù)，保持市場(chǎng)*。例如，1980年收購(gòu)英國(guó)Lintott Engineering進(jìn)入離子注入市場(chǎng)；2000年收購(gòu)掩膜板制造供應(yīng)商Etec Systems切入光罩圖案生成解決方案等。2013年應(yīng)用材料試圖收購(gòu)東京電子，但未獲批準(zhǔn)。應(yīng)用材料也早早開(kāi)始全球化布局。1979年，在日本成立分公司，正式進(jìn)入亞洲市場(chǎng)。1984年，在北京設(shè)立中國(guó)客服中心，成為*家進(jìn)入中國(guó)的外資半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商。2001年，將中國(guó)地區(qū)總部設(shè)立在上海。2020年，應(yīng)用材料看好中國(guó)經(jīng)濟(jì)在疫情后的復(fù)蘇前景，商討在上海市臨港區(qū)建設(shè)合資工廠。應(yīng)用材料在官網(wǎng)上介紹公司“已從一家小型初創(chuàng)企業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)?上最受尊敬的公司之一”，截至2021財(cái)年一季度，應(yīng)用材料營(yíng)收增長(zhǎng)24%至51.6億美元，創(chuàng)下新紀(jì)錄，它已經(jīng)成為全球半導(dǎo)體設(shè)備和服務(wù)供應(yīng)巨頭。 風(fēng)頭正盛的明星企業(yè)——阿斯麥

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阿斯麥(ASML)主要為半導(dǎo)體生產(chǎn)商提供光刻機(jī)及相關(guān)服務(wù)。光刻機(jī)，又名掩模對(duì)準(zhǔn)曝光機(jī)，是光刻工藝的核心設(shè)備。在芯片的制造流程中光刻工藝可謂是最關(guān)鍵的一步，通過(guò)光刻可以確定芯片的關(guān)鍵尺寸，這一步驟也占據(jù)芯片整體制造成本的35%。隨著英特爾、臺(tái)積電、三星等企業(yè)進(jìn)入以7nm等先進(jìn)工藝為主打的量產(chǎn)時(shí)代，每個(gè)芯片生產(chǎn)商都希望盡可能多的購(gòu)買(mǎi)光刻機(jī)來(lái)提升產(chǎn)能，這使得阿斯麥的風(fēng)頭正盛，營(yíng)收等多項(xiàng)業(yè)績(jī)指標(biāo)連創(chuàng)新高。
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而早在近40年前，阿斯麥還只是飛利浦旗下的一家小合資公司，當(dāng)時(shí)光刻機(jī)的*技術(shù)掌握在美國(guó)GCA醫(yī)療技術(shù)公司和日本尼康手中。1984年，飛利浦和芯片機(jī)制造商Advanced Semiconductor Materials International（ASMI）成立了一家新公司，用以開(kāi)發(fā)光刻系統(tǒng)。成立之初，阿斯麥的幾十個(gè)員工就在荷蘭埃因霍溫飛利浦辦公總部附近的一個(gè)棚子里工作，也是在如此簡(jiǎn)陋的條件下，阿斯麥推出了*個(gè)光刻系統(tǒng)PAS 2000，獲得市場(chǎng)的初步認(rèn)可。1995年，阿斯麥在阿姆斯特丹和紐約證券交易所上市，飛利浦回購(gòu)全部股份，阿斯麥成為一家完全獨(dú)立的上市公司。

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此后阿斯麥在兩個(gè)“伯樂(lè)”的幫助下獲得兩次飛躍。20世紀(jì)初，阿斯麥與臺(tái)積電合作研發(fā)一種被稱(chēng)作“浸潤(rùn)式光刻”的技術(shù)方案，并于2004年生產(chǎn)出*臺(tái)浸潤(rùn)式光刻機(jī)樣機(jī)，這使其*次在技術(shù)上趕超競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手尼康。2007年阿斯麥拿到光刻機(jī)市場(chǎng)60%的份額，*在營(yíng)收上超過(guò)尼康。早在1997年，英特爾就聯(lián)合政府、企業(yè)建立了芯片業(yè)最為*的EUV LLC前沿技術(shù)組織，研究、推動(dòng)EUV技術(shù)發(fā)展。EUV光刻使用較短波長(zhǎng)的光來(lái)制造更小的芯片。阿斯麥?zhǔn)窃摻M織的成員，并由此獲得美國(guó)最*的半導(dǎo)體技術(shù)優(yōu)先使用資格，這一步讓阿斯麥將尼康等對(duì)手遠(yuǎn)遠(yuǎn)甩在身后。2010年，阿斯麥交付*原型極紫外（EUV）光刻工具，2015年阿斯麥EUV光刻工藝可量產(chǎn)。阿斯麥的EUV光刻機(jī)產(chǎn)量一直不高，單價(jià)更是高達(dá)1.15億歐元，目前主要提供給臺(tái)積電、英特爾、三星電子等企業(yè)。 靠代理貿(mào)易起家的日本*——東京電子

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日本企業(yè)在半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域仍顯示出巨大的存在感，東京電子(Tokyo ElectronLimited)就是其中的佼佼者。東京電子誕生于1963年，當(dāng)時(shí)企業(yè)名稱(chēng)是"東京電子實(shí)驗(yàn)室株式會(huì)社"，隸屬于東京廣播系統(tǒng)有限公司。最初東京電子的注冊(cè)資本只有500萬(wàn)日元，加上創(chuàng)始人一共才有6名員工，直到1965年與美國(guó)仙童半導(dǎo)體簽訂IC測(cè)試儀的代理合同，才使其開(kāi)始發(fā)展。但東京電子絕不滿足于只做代理。1968年，它與美國(guó)Thermco成立合資公司Tel Thermco生產(chǎn)銷(xiāo)售擴(kuò)散爐，這也是日本*家半導(dǎo)體設(shè)備制造廠商。1976年，東京電子開(kāi)發(fā)出*上*臺(tái)高壓氧化爐；1986年，生產(chǎn)的*臺(tái)立式擴(kuò)散爐發(fā)貨。到1989年，東京電子的半導(dǎo)體制造設(shè)備營(yíng)收突破6億美元，位居全球*，并連續(xù)三年蟬聯(lián)全球*。

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東京電子的產(chǎn)品幾乎覆蓋了半導(dǎo)體制造流程中的所有工序，在晶圓上涂布光刻膠（感光材料）、呈現(xiàn)電子電路的"涂布顯影設(shè)備"領(lǐng)域東京電子掌握全球9成份額，在利用氣體去除電路以外的多余部分的"蝕刻"等領(lǐng)域也具有優(yōu)勢(shì)。為了滿足全球半導(dǎo)體的增長(zhǎng)需求，東京電子計(jì)劃推進(jìn)研發(fā)等投資。東京電子社長(zhǎng)河合利樹(shù)表示，該公司計(jì)劃在始于2019財(cái)年（截至2020年3月）的3年里，投入4000億日元（約合人民幣250億元）的研發(fā)資金。東京電子的目標(biāo)是能成為全球*大半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商。 引領(lǐng)刻蝕設(shè)備市場(chǎng)——泛林集團(tuán)

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半導(dǎo)體設(shè)備龍頭企業(yè)泛林集團(tuán)(Lam Research)由出生在中國(guó)的David K. Lam創(chuàng)立。David K. Lam曾在施樂(lè)、惠普和德州儀器工作過(guò)。1980年，他獲得英特爾創(chuàng)始人鮑勃·諾伊斯(Bob Noyce)的資金支持，成立了泛林集團(tuán)。泛林集團(tuán)專(zhuān)注于蝕刻，沉積和清潔市場(chǎng)。1981年推出*等離子刻蝕機(jī)產(chǎn)品 AutoEtch；1992年開(kāi)發(fā)了*臺(tái)ICP干法刻蝕設(shè)備，打開(kāi)了ICP刻蝕設(shè)備的大門(mén)；2014年進(jìn)入原子層刻蝕領(lǐng)域；2020年更是發(fā)布了革新性的等離子刻蝕技術(shù)及系統(tǒng)解決方案，將刻蝕輸出精度提升50%以上。泛林集團(tuán)在刻蝕機(jī)市場(chǎng)占據(jù)半壁江山。

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泛林集團(tuán)的業(yè)務(wù)也遍布全球，從20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始泛林集團(tuán)在全球擴(kuò)張，先后在歐洲、韓國(guó)、新加坡、日本、中國(guó)，印度開(kāi)設(shè)辦事處，建立業(yè)務(wù)。通過(guò)泛林的財(cái)報(bào)可以了解到，亞太地區(qū)對(duì)其營(yíng)收貢獻(xiàn)最大，占總體營(yíng)收的八成。去年中芯國(guó)際斥資6億美元購(gòu)買(mǎi)了泛林蝕刻工具組成的資本設(shè)備，用于生產(chǎn)晶圓產(chǎn)品。 半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域的*——科磊半導(dǎo)體 美國(guó)科磊半導(dǎo)體(KLA)是1997年由KLA和Tencor兩家公司合并而成的，前者成立于1975年，專(zhuān)注于缺陷檢測(cè)解決方案；后者成立于1977年，專(zhuān)注于量測(cè)解決方案。合并后稱(chēng)為KLA-Tencor Corporation，2019年改名為KLA Corporation。雖然從營(yíng)收水平上看科磊與前四家制造商差距較大，但據(jù)SEMI統(tǒng)計(jì)，2018年科磊在前道的檢測(cè)和測(cè)量市場(chǎng)中占比過(guò)半，居行業(yè)*。

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科磊半導(dǎo)體的壯大也是通過(guò)一系列的并購(gòu)。僅2019年，科磊半導(dǎo)體就進(jìn)行了28次并購(gòu)，如以約32億美元收購(gòu)以色列公司Orbotech?？评诎雽?dǎo)體還一直看好中國(guó)市場(chǎng)，從1999年便在中國(guó)設(shè)立了*個(gè)分公司，目前已在北京、上海、南京、西安、武漢、天津、深圳、大連、廈門(mén)、無(wú)錫設(shè)立了10 處辦公室。2019年科磊來(lái)自中國(guó)的收入占比超過(guò)一半。

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2020年雖然全球遭遇新冠疫情，很多行業(yè)都面臨極大的挑戰(zhàn)，但半導(dǎo)體設(shè)備制造商似乎沒(méi)有遭受損失，上述五家半導(dǎo)體設(shè)備巨頭的業(yè)績(jī)和股價(jià)在去年幾乎都實(shí)現(xiàn)了可觀的增長(zhǎng)。不久前，在SEMICON China開(kāi)幕式上，國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（SEMI）全球副總裁、中國(guó)區(qū)總裁居龍透露，2020年全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)大幅增長(zhǎng)18.9%，中國(guó)大陸增長(zhǎng)率達(dá)39%，*成為全球最大設(shè)備市場(chǎng)。這5家設(shè)備廠商2020年在中國(guó)大陸市場(chǎng)的營(yíng)收總和達(dá)到727億元人民幣。他們的首席執(zhí)行官均表示，中國(guó)對(duì)他們的業(yè)務(wù)至關(guān)重要，并承諾與中國(guó)公司進(jìn)一步密切合作。在科技行業(yè)遭遇前所未有的芯片供應(yīng)危機(jī)時(shí)，相信只有全球開(kāi)放合作，共同努力才是企業(yè)正確的前進(jìn)方向。

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