|
來(lái)源：半導體行業(yè)觀(guān)察 日本半導體設備究竟有多強，相信許多人早已有所耳聞。 在過(guò)去的30年里日本半導體行業(yè)的市占率從曾經(jīng)的50%以上下滑至10%，但半導體設備廠(chǎng)家的市占率卻一直保持30%的市占率，且一直保持極高競爭力。 2022 年，四家日本公司躋身銷(xiāo)售額排名前十的半導體設備制造商行列。這四家公司是：排名第四的東京電子（TEL）、排名第六的愛(ài)德萬(wàn)測試、排名第七的 Screen 和排名第九的 Kokusai Electric，日立高科技、尼康、佳能等公司緊隨其后。 正因為這些設備廠(chǎng)商，日本媒體和政府才有底氣拋出“如果沒(méi)有日本產(chǎn)的半導體設備，將無(wú)法制造半導體”的豪言壯語(yǔ)。 前端的霸權 在半導體的生產(chǎn)制程中，“前段制程”指的是在硅晶圓（Silicon Wafer）上蝕刻線(xiàn)路，以制成芯片的工序。制程會(huì )因邏輯半導體、存儲半導體等產(chǎn)品的不同而略有不同，但從前段工序到制成芯片大約需要約700道工序。 在半導體的制程中有以下工序，“曝光”和“顯影”（即經(jīng)由光掩膜在晶圓上燒結線(xiàn)路圖形）、“蝕刻（Etching，根據線(xiàn)路圖形，除去不需要的薄膜）”、形成金屬排線(xiàn)和絕緣膜等的“成膜”、在晶圓上注入離子使之半導體化的“擴散”、平整金屬膜和絕緣膜等“平坦化（Chemical Mechanical Polishing，CMP，化學(xué)機械拋光）”、“清洗（在各工序之間，清洗晶圓表面的殘渣）”，且每道工序都需要重復數十次。 然后，將晶圓切割成芯片，進(jìn)入后道工序。每一道工序都需要極高的技術(shù)實(shí)力，而日本企業(yè)在每道工序中都具有明顯優(yōu)勢。 下圖顯示了日本公司在前段工藝中使用的主要制造設備所占的份額，其中份額最大就是光刻膠涂布顯影設備（92%）、熱處理設備（也稱(chēng)為垂直擴散爐）（93%）、片式清洗設備（63%）和批量型清洗設備（86%）以及測長(cháng)電子顯微鏡（CD-SEM）（80%）。除此以外，CMP 設備的占有率并不高，但 EBARA 在邏輯半導體中占有很大份額（約 30%），因此也被算作占有率較高的設備。 
另一方面，雖然日本在曝光設備、干蝕刻設備、CVD、濺射等薄膜沉積設備以及各種檢查設備的占有率較低，但這部分設備也使用了許多日本制造的零件和設備，其中絕大多數石英和陶瓷部件都是日本制造的。 更重要的是，各公司用于預處理的主要材料的份額中日本也可謂遙遙領(lǐng)先，日本市場(chǎng)占有率很高的材料包括硅晶圓、各種抗蝕劑、各種CMP漿料、各種高純度化學(xué)品等，甚至可以說(shuō)，日本材料廠(chǎng)商的存在感比設備廠(chǎng)商更強。
日本的半導體設備廠(chǎng)家長(cháng)期保持國際競爭力的理由無(wú)疑在于日本企業(yè)長(cháng)期與全球先進(jìn)半導體廠(chǎng)家保持貿易往來(lái)、構筑了緊密的合作關(guān)系。 半導體每更新一個(gè)代際，其研發(fā)費用也會(huì )相應地提升，而設備廠(chǎng)家作為半導體廠(chǎng)家的研發(fā)伙伴，學(xué)習微縮化技術(shù)，提升自身價(jià)值，是先進(jìn)微縮化進(jìn)程中極其重要的存在。因此，在全球銷(xiāo)售額排名領(lǐng)先的日系半導體設備廠(chǎng)家中，其海外客戶(hù)的銷(xiāo)售額貢獻率均達80%以上。 日本特色經(jīng)營(yíng)管理 由于日本的半導體設備廠(chǎng)家很早就開(kāi)始拓展業(yè)務(wù)，因此幾乎沒(méi)有受到日本半導體衰落的影響。 曾經(jīng)也有一些被譽(yù)為“日本綜合電機廠(chǎng)家”的制造商，如今他們幾乎從世界市場(chǎng)消失。大部分日本的半導體廠(chǎng)家不過(guò)是綜合電機廠(chǎng)家的一個(gè)下屬事業(yè)部，而大部分設備廠(chǎng)家都保持了較高的獨立性、自主經(jīng)營(yíng)，才獲得了如今的地位。 但這也只是表象之一，首先，在日本市場(chǎng)占有率較高的公司通常處理的是液體、流體和粉末，它們沒(méi)有固定的初始形狀，是 "蓬松的"。因此，它們非常復雜，有許多參數需要優(yōu)化。在這種情況下，日本人通過(guò)經(jīng)驗和直覺(jué)找到最佳解決方案。在這一過(guò)程中，需要大量的隱性知識和訣竅，這些知識和訣竅無(wú)法人工化，只能形成一種嫻熟的技術(shù)或工藝。 在這樣的世界里，車(chē)間里的不斷改進(jìn)和完善是成功的關(guān)鍵，有日本媒體表示，認真耐心的日本人甚至會(huì )優(yōu)化最微小的細節，因此，設備、材料和部件都是自下而上生產(chǎn)出來(lái)的，這些日本特色成為了高市場(chǎng)占有率的源泉。 另一方面，應用材料公司（AMAT）、泛林研究公司（Lam）、KLA 和 ASML 這四家歐美公司在日本市場(chǎng)占有率較低的行業(yè)中占有較高的市場(chǎng)份額，它們一般是先通過(guò)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)確定需求。然后，在開(kāi)發(fā)各類(lèi)設備之初要進(jìn)行科學(xué)研究。在這些需求和科學(xué)的基礎上，由一個(gè)強有力的領(lǐng)導者自上而下地設計整個(gè)設備。在此過(guò)程中，設備往往是模塊化的。 此外，在設備開(kāi)發(fā)過(guò)程的每個(gè)階段都會(huì )使用模擬技術(shù)。此外，還將技術(shù)和訣竅轉化為軟件并納入設備，然后，這些技術(shù)和知識被集成到一個(gè)單一的世界標準設備中。 日本媒體表示，歐美設備公司的行為似乎反映了歐美僵化的契約社會(huì )，這也導致了日本設備制造商通常為每家客戶(hù)半導體制造商定制設備，而西方設備制造商基本上只開(kāi)發(fā)一種全球標準設備。 再深究下去，日本人和歐美在觀(guān)念和行為方式上的差異是造成這些差異的主要原因。 日媒認為，歐美一般先有理論。然后，在發(fā)展初期，進(jìn)行充分討論，統一政策。然后，制定標準、規則、故事和邏輯，反過(guò)來(lái)說(shuō)，歐美的工程師不善于做實(shí)驗，而是把實(shí)驗留給一個(gè)叫技術(shù)員的職業(yè)。 而日本的技術(shù)人員則憑著(zhù)超群的感官和經(jīng)驗，憑直覺(jué)用手進(jìn)行實(shí)驗，他們非常擅長(cháng)在既定框架內進(jìn)行優(yōu)化，但不擅長(cháng)制定標準和規則，這最終導致了設備和其他產(chǎn)品份額的高低。 具體而言，與歐美相比，日本設備廠(chǎng)家在成膜系列工序中具有明顯優(yōu)勢。例如，日本最大的東京電子在在涂覆&顯影（Coater/Developer）設備方面具有極高市占率、而SCREEN在清洗設備方面的市占率較高。 此外，日本也有不少可提供感光材料（Resist）、各類(lèi)藥液、超純水等化學(xué)品的優(yōu)秀化學(xué)廠(chǎng)家，且這些廠(chǎng)家均具有較高的市占率，同時(shí)也強有力地支持著(zhù)設備廠(chǎng)家。 另外，大部分設備廠(chǎng)家都以日元為交易單位，因此業(yè)績(jì)很少受到匯率的影響。 在如今的半導體行業(yè)，有一個(gè)說(shuō)法是“制程進(jìn)步到3納米，即將接近物理極限”，因此相關(guān)企業(yè)正通過(guò)利用微縮化以外的技術(shù)提升半導體性能。其最有利的后補技術(shù)就是“Chiplet（小芯片）”和“先進(jìn)封裝”。 后端不可小覷 所謂“Chiplet”指的是單獨制作芯片的各個(gè)構成要素，如Core、存儲等，并用電氣將它們連接，設計成單顆芯片具有的功能，而“新一代封裝”指的是把原來(lái)并排排列在基板上的芯片3D垂直堆疊，或者高度集成“Chiplet”、并封裝于基板上。 要實(shí)現“Chiplet”、新一代封裝技術(shù)，需要用到半導體后段制程的封裝、測試相關(guān)的技術(shù)要素，事實(shí)上，不光是后端設備領(lǐng)域，日本基板、基板材料、后端材料和后端設備早已形成了相輔相成的關(guān)系。 雖然日本用于低端通用印刷電路板（PCB）的覆銅箔板的份額可以忽略不計，并且由中國大陸和中國臺灣制造商主導，但日本在高端封裝用覆銅箔板的占有率超過(guò)65%，在封裝用增層基板、封裝用阻焊劑方面更是達到了100%壟斷的地步。
此外封裝基板廠(chǎng)商中，日本的IBIDEN和Shinko Electric更是在服務(wù)器處理器領(lǐng)域中起著(zhù)不可或缺，獨一無(wú)二的作用。
后處理材料的市場(chǎng)中。日本的引線(xiàn)框架份額仍保持在 37%，在用作密封材料的模具方面的市場(chǎng)份額超過(guò)65%。此外，日本壟斷了FOWLP（扇出晶圓級封裝）88％的成型材料，例如臺積電為蘋(píng)果iPhone開(kāi)發(fā)的InFO（集成扇出WLP），而日本在底部填充材料的份額也達到了92%，接近于壟斷的地步。
在具體的后端設備市場(chǎng)中，日本壟斷了劃片機市場(chǎng)90%的份額，雖然貼片機市場(chǎng)份額僅為10%，但成型市場(chǎng)占有率達到65%，測試市場(chǎng)占有率達到55%，兩者均超過(guò)一半。
日企在后段設備具有極高的存在感，例如，DISCO的晶圓切割設備（Dicer，把晶圓切割成芯片）在全球具有極高市占率。在將芯片封裝于基板上后，會(huì )用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行塑封，而TOWA在塑封制程中具有極高的影響力。另外，住友電木的塑封樹(shù)脂具有極高市占率。在半導體后段制程中，日本材料廠(chǎng)家在特定領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力堪稱(chēng)無(wú)與倫比。 值得一提的是，近年來(lái)，為進(jìn)一步有效發(fā)揮日本企業(yè)在后段工序中的優(yōu)勢，有不少海外企業(yè)進(jìn)軍日本本土。例如，臺積電于2022年6月在日本茨城縣筑波市成立研發(fā)據點(diǎn)，三星電子在橫濱市投資300億日元設研發(fā)據點(diǎn)，并投入測試產(chǎn)線(xiàn)，上述據點(diǎn)均與后道工序相關(guān)。 隨著(zhù)生成式AI的發(fā)展，將會(huì )有越來(lái)越多的半導體需要“Chiplet”、新一代封裝技術(shù)，因此這成為了半導體廠(chǎng)家加速研發(fā)的推動(dòng)力。已經(jīng)有一部分設備廠(chǎng)家的業(yè)績(jì)開(kāi)始反映后段工序相關(guān)的訂單。東京電子的“Wafer Bonder（晶圓鍵合設備，主要用于高密度封裝，將晶圓貼合在一起）”設備的訂單在攀升，據悉，2023年度銷(xiāo)售額有望達到數百億日元。 據悉，得益于生成式AI相關(guān)先進(jìn)封裝需求增長(cháng)的影響，DSICO也獲得了相關(guān)融資，最快2023年10月 - 12月開(kāi)始為業(yè)績(jì)增長(cháng)做出貢獻。 據預測，未來(lái)與“Chiplet”、先進(jìn)封裝相關(guān)的設備、材料需求將會(huì )進(jìn)一步增長(cháng)。如果相關(guān)制程的設備可以盡早研發(fā)、實(shí)用，將會(huì )給日本企業(yè)帶來(lái)新的增長(cháng)機會(huì )。 不確定因素 但是，日本設備廠(chǎng)家的發(fā)展絕對不是一帆風(fēng)順的。雖然長(cháng)年保持了較高的市占率，但市占率并沒(méi)有提升。雖然部分原因是由匯率因素，但在當下日元貶值的趨勢之下，市占率下滑至30%，不及當年的40%甚至更高。 主要原因如下，價(jià)格高昂的EUV光刻機由荷蘭的ASML獨霸，規模上可與曝光設備匹敵的蝕刻設備的首位市占率已經(jīng)被美國的Lam Research奪��；此外，日本也沒(méi)有拿下近年來(lái)新興的ALD（原子層堆積）設備市場(chǎng)。有觀(guān)點(diǎn)認為，在新興半導體設備領(lǐng)域，僅有美國廠(chǎng)家占優(yōu)勢。 此外，中國的設備廠(chǎng)家也在急速增長(cháng)。據日媒報道，在2021年時(shí)間點(diǎn)，全球半導體設備廠(chǎng)家銷(xiāo)售額排前30中，有五家中國企業(yè)，中國的北方華創(chuàng )2023年上半期（1月 - 6月）銷(xiāo)售額達84.3億元，與上年同期相比，增長(cháng)了55%。 正如業(yè)界所說(shuō)的一樣，“投資是培養設備廠(chǎng)家的最好方式”，政府的扶持性政策促使半導體廠(chǎng)家持續進(jìn)行設備投資，未來(lái)，中國設備廠(chǎng)家會(huì )進(jìn)入“設備國產(chǎn)化”階段，這將會(huì )進(jìn)一步影響未來(lái)日本設備廠(chǎng)家的業(yè)績(jì)。 機遇何在 地區設備份額的情況表明，自2012年以來(lái)，日本在半導體設備市場(chǎng)份額急劇下降，到2022年已降至不到美國市場(chǎng)份額的一半，僅為24％。 在分析之后可以發(fā)現，過(guò)去的10年里，幾乎所有設備的市場(chǎng)份額都在下降，有從業(yè)者表示，在這種情況下，已經(jīng)很難再說(shuō)“日本的制造設備很強大”。而且，如果市場(chǎng)份額持續下降，日本將很難繼續向全球提供設備。目前的情況非常危險。如果現在不采取行動(dòng)，日本的設備產(chǎn)業(yè)可能會(huì )走上與半導體存儲器產(chǎn)業(yè)相同的道路。 公司的"競爭力"是指公司個(gè)別產(chǎn)品或產(chǎn)品系列滿(mǎn)足現有客戶(hù)和吸引潛在客戶(hù)購買(mǎi)的能力。根據這一定義，如果一家公司的競爭力不斷提高，其銷(xiāo)售份額就不會(huì )下降。就增長(cháng)率而言，它也不應遜色于競爭對手。然而，許多日本前端設備制造商的增長(cháng)率低于歐洲、美國和韓國的同行。這意味著(zhù)日本前端設備制造商的競爭力正在下降。 日媒表示，"日本前端設備強國 "的時(shí)代正在成為過(guò)去，而日本半導體設備廠(chǎng)家要想在未來(lái)依然保持、提升市占率，只能與尖端半導體廠(chǎng)家合作研發(fā)尖端工藝。在尖端半導體領(lǐng)域的研發(fā)中，一刻也不能松懈。 2022年的半導體生產(chǎn)設備市場(chǎng)規模為14兆日元（約人民幣7000億元），據預測，到2030年，半導體市場(chǎng)規模有望達到100兆日元（約人民幣50000億元），相應地設備市場(chǎng)規模有望接近20兆日元（約人民幣10000億元）。 如今全球很難再出現以往那種大型收購（M&A）、經(jīng)營(yíng)統合案件，日本的設備廠(chǎng)家要想在國際舞臺上繼續發(fā)揮優(yōu)勢，只能在尖端領(lǐng)域戰勝競爭對手。 |
