在說半導體設備之前,我們先說一下半導體這個行當。從大的方向上來說,半導體市場可以分為集成電路、分立器件、光電子和傳感器四大領域,其中尤以集成電路所占的份額最為龐大。
根據美國半導體產業協會(SIA)發布的最新發布的數據顯示,2015 年全球半導體市場規模為 3,352 億美元,比 2014 年略減0.2%。而集成電路的規模高達2,753 億美元,占半導體市場的 81%。所以說集成電路是半導體產業的重中之重。
而根據SEMI公布的數據顯示,2015年全球半導體設備出貨金額為365.3億美元,低于2014年的375.0億美元(約1.23兆元臺幣)銷售額。此項統計包含晶圓前段制程設備、后段封裝測試設備以及其他前段設備。其他前段設備包括光罩╱倍縮光罩制造、晶圓制造以及晶圓廠設施。
在這些設備采購份額中,***已連續第4年穩坐半導體設備最大市場寶座,設備銷售金額達96.4億美元,這主要得益于***本身在封測產業的興旺,臺積電、聯電、矽品和日月光等,無一不是行業內名列前茅的代表,但其年增僅約2%。
而南韓與日本市場擴大并超越北美,分別排名第2及第3,其中,日本市場以年增31%居各市場成長之冠。
北美市場則是以51.2億美元(約1679億元臺幣)金額落到第4位,年減幅度高達37%、歐洲市場年減約19%;
中國市場規模依舊超越歐洲市場及其他地區,年成長約12%。 高企的增長率除了國內對中芯國際、長電等企業的扶持外,還有就是格羅方德、臺積電等知名企業和國內的合資或者投資建廠,給中國帶來了增長的機遇。毫無疑問,中國在未來幾年在半導體設備方面有高速增長的需求。
但與高速增長需求不相匹配的是,國產半導體設備,尤其是在高端設備的缺失,提升了中國半導體產業的準入門檻。
根據SEMI 的統計, 2014 年全球半導體設備市場規模為 375 億美元,前十大半導體設備廠商的銷售額為 351 億美元,市場占有率高達 93.6%,行業處于寡頭壟斷局面。 前十大半導體設備生產商中,有美國企業 4 家,日本企業 5 家,荷蘭企業1 家。里面難尋中國廠商的蹤影,這和近幾年中國飛速發展的fabless產業是格格不入的。這也與今年國內推動的封測產業相去甚遠的。如何提升國產設備的市場占有率就成為半導體從業者關注的另一個問題。
PS:需要說明一下,在2015年10月,半導體設備制造商LamResearch(科林研發)以約106億美元收購其競爭對手KLA-Tencor(科磊)公司,改變了設備市場的格局。
(從上下兩圖對比可以看出,國內外的差距多嚴重)
假設2014 年國內半導體設備的銷售額為40.53 億元,僅占全球半導體設備市場份額的 1.7%,處于可以忽略的地位,半導體設備的落后程度可見一斑。
從上圖可以看出,整個集成電路的打磨過程中,會涉及到各種各樣的設備。我們就按照市場的占有率介紹一下前十的設備公司,并介紹一下他們的相關設備,并說明一下他們在半導體流程中充當什么角色。
一、應用材料
按維基百科,應用材料公司是全球最大的半導體設備和服務供應商。應用材料公司創建于1967年,公司總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉。應用材料公司1984年進入中國,目前在上海,北京,天津,蘇州,無錫等地有辦事處或倉庫,在西安設有太陽能開發中心。
應用材料公司的主要產品為芯片制造相關類產品,例如原子層沉積,物理氣相沉積,化學氣相沉積,電鍍,侵蝕,離子注入,快速熱處理,化學機械拋光,測量學和硅片檢測等。應用材料公司每年的研究經費達到約10億美元。
應用材料公司Applied Materials(AMAT)歷史沿革:
1967年,Michael A. McNeilly創立應用材料公司;
1972年,Applied Materials公開交易;
1984年,應用材料公司進入中國,目前在上海,北京,天津,蘇州,無錫等地有辦事處或倉庫,在西安設有太陽能開發中心(詳見下文);
1996年11月,應用材料公司收購兩家以色列公司:1.75億美金收購Opal Technologies、1.1億美元收購Orbot Instruments;
2000年,Applied Materials收購Etec Systems, Inc.;
2011年6月27日,應用材料公司以2100萬美金收購以色列公司OramirSemiconductor Equipment Ltd.;
2008年1月,Applied Materials購買意大利公司Baccini;
2009年,應用材料公司在中國陜西西安開設了其太陽能技術中心(Solar Technology Center)—是目前全球最大的商業太陽能能源研究和發展機構/設施;
2009年12月,Applied Materials完成對Semitool Inc.的收購;
2011年5月,Applied Materials宣布收購Varian Semiconductor;
2013年9月24日,應用材料宣布將透過換股方式,作價90億美元收購主要競爭對手東京電子(Tokyo Electron),2015年4月28日,應用材料與東京電子表示將取消業務合并計劃,因該合并未獲得美國司法部認可。
二、ASML
阿斯麥公司(臺譯:艾司摩爾控股公司)ASML Holding NV創立于1984年,前稱ASM Lithography Holding N.V.,于2001年改為現用名,總部位于荷蘭費爾德霍芬(Veldhoven),全職雇員12,168人,是一家半導體設備設計、制造及銷售公司。
公司主要從事半導體設備的設計、制造及銷售,ASML公司主要專精于晶片制造微縮影設備之設計制造與整合,積體電路生產流程中,其關鍵的制程技術則是微縮影(lithography)技術將電路圖影像投射在晶片上之曝光。業務范圍遍及全球,生產與研發單位則分別位于美國康乃狄克州、加州,***以及荷蘭。
阿斯麥公司在世界14個國家和地區有50個子公司和生產據點,主要產品是用來生產大規模集成電路的核心設備光刻機,在世界同類產品中有90%的市占率。
阿斯麥公司(艾司摩爾控股)ASML Holding(ASML)簡史:
1984年,艾司摩爾從荷蘭著名電子制造商飛利浦獨立,此后致力于大規模集成電路制造設備的研究和制造。根據摩爾定律不斷為提高單位面積集成度作貢獻。2007年已經能夠提供制造37nm線寬集成電路的光刻機。
制造大規模集成電路時要對半導體晶圓曝光3,40次。如何在不降低品質的情況下,減少曝光次數是曝光機的發展方向。阿斯麥公司使用德國蔡斯公司的光路系統。鏡頭使用螢石和石英制造。
曝光機是高附加值產品,一臺新的曝光機動輒3000至5000萬美元。但是研發周期長投入資金也相當巨大。
阿斯麥公司為半導體生產商提供光刻機及相關服務,TWINSCAN系列是目前世界上精度最高,生產效率最高,應用最為廣泛的高端光刻機型。目前全球絕大多數半導體生產廠商,都向ASML采購TWINSCAN機型,例如英特爾(Intel),三星(Samsung),海力士(Hynix,KSE:000660),臺積電(TSMC),聯電((NYSE:UMC)),格羅方德(GlobalFoundries,格羅方德成立于2009年3月2日,是從美國AMD公司制造部門分拆出。母公司分別為AMD及阿布扎比的Advanced Technology Investment Company(ATIC),其中ATIC占公司股權65.8%)及其它***十二吋半導體廠。
目前(截至2012年,現在的不知道,誰清楚請告知)已經商用的最先進機型是Twinscan XT 1950i,每小時單位產出為260片(WPH)12吋芯片,屬于浸潤式(immersion)光刻機,用來生產關鍵尺度低于38納米的集成電路。
除了目前致力于開發的TWINSCAN平臺外,阿斯麥公司還在積極與IBM等半導體公司合作,開發下一代光刻技術,比如EUV(極紫外線光刻),用于關鍵尺度在22納米甚至更低的集成電路制造。目前阿斯麥公司已經向客戶遞交若干臺EUV機型,用于研發和實驗。同時,基于傳統TWINSCAN平臺的雙重曝光等新興技術,也在進一步成熟和研發過程當中。07年末三星(Samsung)宣布成功生產的36nm NAND Flash,基于的便是雙重曝光技術(double patten)。
2012年7月10日,英特爾斥資41億美元收購荷蘭芯片設備制造商阿斯麥公司的15%股權,另出資10億美元,支持阿斯麥公司加快開發成本高昂的芯片制造科技。先以21億美元,收購阿斯麥公司10%股權,待股東批準后,再以10億美元收購5%股權,投注金額將以發展450mm機臺以及EUV研發制造10nm技術為兩大主軸。
2012年8月5日,臺積電宣布加入荷蘭阿斯麥公司所提出的“客戶聯合投資專案”(Customer Co-Investment Program),根據協議,臺積電將投資ASML達8.38億歐元,取得阿斯麥公司約5%股權,未來5年并將投入2.76億歐元,支持阿斯麥公司的研發計劃。
2012年8月27日,三星宣布斥資5.03億歐元入股以荷蘭為基地的芯片商阿斯麥公司3%股權,并額外注資2.75億歐元合作研發新技術。
2012年10月17日,ASML Holding NV(ASML)與Cymer (原NASDAQ:CYMI)宣布簽訂合并協議,阿斯麥公司將以19.5億歐元收購Cymer所有在外流通股票,收購Cymer目的在于加速開發Extreme Ultraviolet半導體蝕微影技術,兩家公司董事會一致通過這件交易,Cymer股東將以每股收取20萬美元現金和1.1502股ASML普通股,收購價比Cymer過去30日均價高出61%。
三、Tokyo Electron
東京電子 成立于1963年,為全球第三大半導體設備生產商,提供給半導體與平面顯示器產業。
半導體生產設備,包括涂布機、電漿蝕刻系統、熱加工系統、單晶片沉積系統、清洗系統,用于晶圓生產流程,還提供晶圓探針系統。平板顯示器生產設備,包括平面顯示鍍膜機、平面電漿蝕刻,及電漿體化學氣相沉積系統用于薄膜矽太陽能電池。
1963年11月 - 由東京放送(TBS)成立東京電子研究所
1978年10月 - 東京電子研究所更名為東京電子
1980年?6月 - 在東京證券交易所第2部上市
1984年 3月 - 升格為在東京證券交易所第1部上市
1990年8月 - 成立東電FE,開始研發制造LCD和FPD的設備
1994年 8月 - 總公司地址搬到赤坂TBS放送中心
2006年 4月 - 分割為東電AT,東電九州和東電軟件技術三個子公司
2008年 2月 - 和夏普合資成立東京電子PV
2013年 9月 - 和應用材料合并
2015年 4月 - 應用材料與東京電子表示將取消業務合并計劃,理由是該計劃未獲得美國司法部認可。
四、Lam Research
Lam Research Corporation成立于1980年,總部位于美國加州,是一家向全球半導體產業提供晶圓制造設備和服務的供應商。
公司主要設計、制造、行銷、維修及服務使用于積體電路制造的半導體處理設備,此外,還提供單晶圓清潔技術的多樣組合。
旗下子公司Customer Support Business Group提供可強化設備效能及效率的產品與服務。該公司提供服務的范圍包括客戶服務、備用零件的供應、產品升級、產品蝕刻、沉積、去除光阻及清潔等服務,并還制造、銷售一系列的研磨、疊置及精密拋光等設備。2012年6月,公司完成與Novellus Systems, Inc.合并。
科林研發公司(拉姆研究)Lam Research(LRCX)歷史沿革:
1980,David K. Lam創立科林研發公司;
1981,發布第一款產品——AutoEtch 480;
1984,首次公開發行IPO,登陸納斯達克;
1985,發布第一款oxide etch system——AutoEtch 590
1987,將總部搬到弗里蒙特Cushing Parkway,發布Rainbow 4400 Etch Series;
1990,進入中國大陸市場;
1997,收購OnTrak Systems, Inc.;
2001,獲得ISO 9001:2000質量體系認證;
2002,開設新品&技術發布網站MyLam.com;
2003,取得ISO 14001環境管理體系認證;
2012年6月4日,Lam Research Corp.完成與加州上市公司諾發系統Novellus Systems, Inc.的合并。
2015年10月21日,科林研發公司宣布將斥資106億美元, 以現金加股票的方式收購同業的美國半導體設備廠商科磊半導體(KLA-Tencor )。
五、KLA-Tencor
科磊半導體(或:科天半導體、美商科磊股份有限公司)KLA-Tencor Corporation創立于1975年,總部位于美國加州米爾皮塔斯,全職雇員5,880人,是全球前十大IC設備生產廠商,擁有晶圓檢測與光罩檢測系統。
KLA-Tencor Corporation是一家從事半導體及相關納米電子產業的設計、制造及行銷制程控制和良率管理解決方案商,其產品包括晶片制造、晶圓制造、光罩制造、互補式金屬氧化物半導體(CMOS)和圖像感應器制造、太陽能制造、LED制造,資料儲存媒體/讀寫頭制造、微電子機械系統制造及通用/實驗室應用等。
此外,科磊半導體公司還提供翻新的KLA-Tencor工具,連同其KT認證計畫予客戶制造更大的設計規則裝置及產品支援服務。公司產品應用于許多其他行業,包括LED,資料儲存和太陽能等產業,以及一般材料的研究。
科磊半導體(科天半導體)KLA-Tencor Corp(KLAC)歷史沿革:
1975年,Ken Levy 和 Bob Anderson創立KLA Instruments,是KLA-Tencor Corporation的前身之一;
1997年,KLA Instruments 與同業公司 Tencor Instruments合并,成立KLA-Tencor;
1998年,KLA-Tencor收購Amray Inc.、Nanopro GmbH、Keithley Instruments, Inc.的 Quantox產品線、VARS、Uniphase Corporation的Ultrapointe分公司;
1999年,科磊半導體收購ACME Systems Inc.;
2000年,KLA-Tencor收購FINLE Technologies, Inc.,并從ObjectSpace Inc.手里收購了Fab Solutions;
2001年,收購Phase Metrics;
2004年,收購Candela Instruments及Inspex, Inc.的硅片檢測系統業務;
2006年,收購ADE Corporation;
2007年,收購OnWafer Technologies、SensArray Corporation以及Therma-Wave Corporation;
2008年,收購ICOS Vision Systems Corporation NV、以及Vistec Semiconductor Systems的微電子檢測設備業務單元;
2010年,收購Ambios Technology;
2014年,收購Luminescent Technologies;
2015年10月21日,科林研發公司宣布將斥資106億美元, 以現金加股票的方式收購科磊半導體(KLA-Tencor )
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