據半導體工業協會（SIA）報告顯示，2021年第二季度全球半導體銷售額為1336億美元，比去年同期增長29.2%，環比增長8.3%。在5G商用化、數據中心、物聯網、智慧城市、智能汽車等一系列新技術及市場需求的驅動下，給予了半導體行業新的動能，預計半導體需求將在長期內繼續大幅上升。
另一方面，疫情打破供給節奏，疊加需求爆發，全球陷入嚴重缺貨潮。2020年底各類芯片陷入缺貨潮，代工廠持續滿載下開啟擴產周期。
據SEMI報告指出，未來兩年內全球預計將新建29座晶圓廠，建成后新增產能為260萬片晶圓/月（按8英寸晶圓折算）。全球晶圓廠積極擴產，將拉動半導體設備市場規模高速增長，半導體設備開啟向上周期。
各地區2021/2022年新建代工廠數量（個）
（圖源：SEMI、民生證券研究院）
半導體設備指用于生產各類半導體產品所需的設備，屬于半導體行業產業鏈的支撐環節，從流程分類來看，半導體設備主要可分為硅片生產過程設備、晶圓制造過程設備、封測過程設備等。這些設備分別對應硅片制造、集成電路制造、封裝、測試等工序，分別用在集成電路生產工藝的不同工序里。
SEMI數據顯示，2020年全球半導體設備銷售額712億美元，創歷史新高。而中國是全球最大的半導體設備市場，市場規模在全球的占比逐年提升。
全球半導體設備季度銷售額（億美元）
（圖源：wind、國盛證券研究所）
2016年-2020年，中國的半導體設備市場規模從64.6億美元增長到了187.2億美元，全球市場占比由15.7%上升至超過25%。綜合來看，半導體設備市場規模持續提升，行業潛力巨大。
國產半導體設備“突圍戰”
根據中國電子專用設備工業協會（CEPEA）的統計數據，2020年國產半導體設備銷售額約為213億元，自給率約為17.5%。如果僅考慮集成電路設備，國內自給率僅有5%左右，在全球市場僅占1-2%。
國產半導體設備供需存在較大差距
（圖源：SEMI、國盛證券研究所）
能夠看到，目前我國半導體設備還是比較依賴進口，國產自給率較低。縱觀全球半導體設備市場，整個行業呈現著高度壟斷、強者恒強的局面。據Gartner數據顯示， 2020年全球排名前三的企業合計占據超過70%以上的市場份額，行業馬太效應十分明顯，市場高度集中。
半導體設備對技術門檻要求較高，國內企業想要實現技術突圍存在難度。但目前中國半導體設備行業也正處在快速發展的過程中。從市場角度來看，國內在清洗設備、爐管設備、干法去膠設備、刻蝕設備、拋光設備、鍍銅設備等環節逐漸取得突破。在整個替代的過程中，已經有一批企業邁出了堅實的步伐，取得了一定的成果。
以清洗設備為例，清洗設備是晶圓廠新建產線中至關重要的設備之一，針對不同工藝的需求對晶圓表面進行無損傷清洗，從而去除半導體制造過程中的顆粒、金屬污染、有機物等雜質。可以說，半導體清洗設備直接影響著集成電路的成品率，重要程度不言而喻。
根據SEMI預計，2021年全球半導體清洗設備市場規模將達到35.87億美元。從當前全球清洗設備市場來看，市場份額主要由日本迪恩士半導體（DNS）、東京電子（TEL）、泛林半導體（Lam Research）等企業所壟斷。
面對巨頭環繞，回看國內市場，在清洗設備方面，主要有盛美半導體、北方華創和芯源微在此有所布局，不過三家業務重點各有不同，產品存在較大差異。盛美半導體主要產品為集成電路領域的單片/槽式及單片槽式組合清洗設備，產品線較為豐富，北方華創主要產品為單片/槽式清洗設備；芯源微目前產品主要應用于集成電路制造領域的單片式刷洗設備。目前在國內的國產清洗設備市場中，盛美半導體占據80%左右的市場份額，是目前國內市場份額最大、產品最全的清洗設備企業，承擔著清洗設備國產化的重任。
對于半導體設備的行業格局與發展現狀，盛美半導體董事長王暉表示，“從全球半導體設備產業發展歷史來看，主要特點在于，一是設備龍頭企業生存周期特別長，二是設備龍頭企業由于布局較早，掌握著至關重要的IP技術，使得后來者在發展過程中一定會遇到IP障礙，這也是國內設備企業在發展過程中最大的挑戰。”
據了解，盛美半導體主要產品包括半導體清洗設備、半導體電鍍設備、立式爐管干法設備和先進封裝濕法設備等。盛美半導體堅持差異化競爭和創新的發展戰略，通過多年的技術研發和工藝積累，成功研發出SAPS/TEBO單片兆聲波清洗技術、Tahoe單片槽式組合清洗技術，可應用于28nm及以下技術節點的晶圓清洗領域，可有效解決刻蝕后有機沾污和顆粒的清洗難題，并大幅減少濃硫酸等化學試劑的使用量，在幫助客戶降低生產成本的同時，滿足節能減排的要求。
此外，盛美半導體在電鍍技術、無應力拋光技術和立式爐管技術等方面也積極布局，向全球晶圓制造、先進封裝及其他客戶提供定制化的設備及工藝解決方案，有效提升客戶的生產效率、提升產品良率并降低生產成本。
以盛美半導體為代表的國內企業，在半導體清洗設備方面實現了從0到1的突破。回顧盛美的發展史，可以追溯到1998年，彼時，王暉博士在美國硅谷成立ACM Research，主要從事半導體專用設備的研發工作，發明了多陽極局部電鍍銅、無應力銅拋光技術及工藝。其中無應力拋光設備銷售給Intel及LSI Iogic。然而由于該技術太過超前，遠遠領先于當時的市場需求，沒有實現產業化。
盡管經歷過“先進技術無用武之地”的尷尬境地，如今，對于技術與市場之間的關系，王暉博士仍認為，小公司要專注于超前的先進技術，在大公司沒精力顧及或看不上的細分領域抓住契機，通過差異化技術先拿到進到市場的入場券，后續再通過發力新興市場以及處于發展勢頭中的市場，進一步把公司做大。
時間來到2005年，隨著全球半導體產線向國內市場轉移，半導體設備需求開始加大，同時上海市大力開發半導體裝備產業，ACMR作為重點引進企業，成為新的發展契機。2005年，ACMR在上海投資設立了合資公司——盛美半導體設備（上海）股份有限公司，并將其前期研發形成的半導體專用設備相關技術投入合資公司，以全球最先進的銅互連制程技術及設備填補了上海半導體裝備工業的空白。
盛美半導體設備（上海）股份有限公司
（圖源：公司官網）
此后經過多年努力，盛美半導體在2008年終于迎來了技術突破，兆聲波清洗技術SAPS研發成功。2009年盛美半導體首臺12英寸單片清洗設備進入SK海力士（無錫）工廠，次年順利進入韓國SK海力士開展產品驗證，這也是中國本土高端12英寸半導體設備首次突破韓國市場，被韓國一流的半導體芯片廠商采用。2011年盛美半導體正式拿到SK海力士的訂單，并于2013年獲得多臺重復訂單。從產品進廠驗證到正式獲得訂單，盛美半導體花了24個月的時間。
盛美半導體用于SK海力士12英寸45nm工藝的SAPS清洗設備
王暉博士回憶到，這個過程殊為不易。因為半導體設備試錯成本高昂，晶圓廠更愿意采用技術成熟的大公司的設備，對于一家半導體設備創業公司來說，即使產品性能、成本及各項參數都與國際大公司同類產品一樣，在市場上也沒有機會與國際大公司競爭。即便有了與國際大公司競爭的機會并不代表能贏得競爭，除非能為客戶產生直接的經濟效益，否則大廠幾乎沒有更換供應商的動力。
SK海力士之所以采購盛美半導體的設備，原因在于其清洗設備被證明在兩道工藝上可實現1.5%的良率提升，這意味著月產10萬片產品的產線，每年可以增加約7000萬美元的利潤，肉眼可見的經濟效益幫助盛美半導體的清洗設備正式進入SK海力士的大生產線。
大廠的認可，加速了盛美半導體對半導體清洗技術的創新，此后又先后開發出了TEBO技術和Tahoe技術。2015年，兆聲波清洗技術TEBO問世，作為全球首創可在3D細微結構上實現兆聲波無破壞清洗的技術，有望解決14nm及以下FinFET細微結構清洗的難題；2018年，盛美半導體再下一城，發布Tahoe單片槽式組合清洗技術，可應用于45nm及以下技術節點的晶圓清洗領域，可有效解決刻蝕后有機沾污和顆粒的清洗難題，相對單片清洗設備可減少濃硫酸使用量80%以上，在幫助客戶降低生產成本的同時，滿足節能減排的要求。
同年，盛美半導體在濕法工藝的基礎上開始向干法設備拓展，2020年推出了立式爐管設備，進一步豐富了公司的產品線，擴大了產品覆蓋的市場領域。同時，隨著產品和技術不斷發展迭代，盛美半導體逐步將新的技術成果推向市場，目前已進入LPCVD（低壓化學氣相沉積）設備、氧化爐和擴散爐領域，并將于明年進入到ALD（原子層沉積）設備領域。
差異化策略和多元化產品布局
能夠看到，從單一的清洗設備，到先進封裝濕法設備，再到鍍銅設備及無應力拋光設備，進而跨入干法設備領域，盛美半導體在不斷增加產品矩陣的同時，向著多設備產品的國際化公司方向邁進。盛美半導體憑借先進的技術和豐富的產品線，已發展成為中國大陸少數具有一定國際競爭力的半導體專用設備提供商，合作客戶包括國際大廠商SK海力士，國內中芯國際、華虹集團、長江存儲、長電科技、通富微電、合肥長鑫、士蘭微、芯恩、粵芯、晶合、卓勝微、積塔半導體、格科微、立昂微、上海合晶、盛合晶微等都是盛美半導體的客戶，產品得到了眾多國內外主流半導體廠商的認可，并取得了良好的市場口碑。
2020年，盛美半導體清洗設備全球市占率約為5%，在國內市場達到20%-30%。其中，盛美半導體設備能夠占據長江存儲最近一筆訂單采購量的50%以上。未來，盛美半導體計劃在國內客戶清洗設備市占率達到50%以上，同時隨著國外客戶逐步穩定突破，未來在全球市場市占率也有望達到20%-30%。
王暉博士強調，想要和國際一線品牌競爭，后入局的玩家要在尊重IP的前提下，必須要做差異化，提供別人目前還未解決的問題，比如改善良率、提高經濟效益等，半導體設備企業只能走差異化、系統化創新道路，才能進入國際市場。例如，盛美半導體利用TEBO兆聲波清洗技術解決兆聲波對圖形硅片的破壞的世界性難題、Tahoe高溫硫酸清洗設備極大地減少硫酸的用量等都是如此。
正是通過這種差異化的創新思路，盛美半導體才打造出了全球領先的技術。從盛美半導體的角度來看，未來五到十年將是中國設備企業發展的黃金時期，盛美半導體要腳踏實地把產品做好、做強，將清洗設備可覆蓋的工藝范圍從目前的80%提升至90%以上。此外，盛美半導體還將在鍍銅、拋光設備、立式爐以及更多具有差異化技術的產品市場繼續深入開拓，加快新設備研發速度和產品國際化，加強全品類的差異化創新優勢，以及與客戶之間合作關系，把握好中國半導體設備產業發展的黃金時期。
盛美半導體還在繼續研發兩款新設備，預計明年推向市場。該兩款新設備可覆蓋市場90億美金以上。
尋求新臺階與新出口
原始創新及差異化創新是王暉博士眼中國產設備廠商追趕與超越的敲門磚。“技術不偏愛大公司或小公司，偏愛創新團隊。因此，我們不能一直跟在主流廠商后面，要做一些有差異化的，新技術的探索和原始創新，在有余力和時間的前提下提前布局，把握市場機遇。”
從行業小兵到如今嶄露頭角，盛美半導體取得成績的背后，重創新，重研發，重應用，立足于差異化創新，走差異化產品路線，力爭做行業里面的“唯一”，而不是追隨者。盛美半導體的成長路徑、研發思路以及對于市場趨勢的判斷和把握，或將給本土設備廠商帶來某種程度上的指導意義，為中國半導體設備企業進入全球產業鏈，與其它國際主流廠商良性競爭，共享全球市場，提供一條有跡可循的發展路徑。
2017年，盛美登陸納斯達克（NASDAQ）交易所，成為國內首家赴美上市的半導體設備企業。在半導體設備這個全球化產業中，赴美上市凸顯出盛美的全球化戰略和深遠布局。
當前，盛美半導體又向科創板發起進軍。上海證券交易所官網顯示，2020年9月30日，盛美半導體獲上交所科創板上市委會議審核通過，2021年8月17日，公司已正式注冊通過。
王暉博士表示，科創板上市將使盛美半導體更加深植于中國市場，與中國半導體行業共同成長。未來，盛美也會堅持原始創新，走差異化道路，保持在納斯達克及科創板雙邊的上市架構，服務好國內外客戶，并積極向全球市場擴張，同時為公司全球客戶和雙邊投資人創造更多的價值。
寫在最后
當前，大陸半導體設備產業在經歷依賴國外技術階段、自主研發階段后，初步進入本土替代階段。從市場空間看，大陸已是全球半導體設備最大需求市場，本土Foundry、IDM等大規模擴產將推動市場持續增長。
隨著去年以來的全球缺芯，全球晶圓廠掀起的擴產潮對半導體設備需求再次激增。國內半導體設備也由原來的依靠長江存儲、中芯國際、華虹半導體等大廠訂單拉動，逐漸轉變為國內各類IDM廠商、特色工藝晶圓廠等多方位需求共振，國內半導體設備產業迎來了發展契機。
大市場+低自給率，疊加國產替代大趨勢，本土設備廠商逐漸開始拿到訂單，可以借此機會開發差異化技術。同時結合國內半導體設備企業靠近客戶，快速響應的優勢，向客戶提供更好的服務。在此趨勢和機遇下，本土半導體設備市場或迎來黃金增長期。
盛美半導體身處這輪產業變革之中，在新的震蕩與機遇中按下了加速鍵，目標是未來成為全球半導體設備十強企業，為全球半導體設備行業的發展貢獻力量。
