據半導體工業(yè)協(xié)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(huán)比增長8.3%。在5G商用化、數據中心、物聯(lián)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(yè)新的動能，預計半導體需求將在長期內繼續(xù)大幅上升。
另一方面，疫情打破供給節(jié)奏，疊加需求爆發(fā)，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(xù)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(guī)模高速增長，半導體設備開啟向上周期。
各地區(qū)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(yè)產業(yè)鏈的支撐環(huán)節(jié)，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(chuàng)歷史新高。而中國是全球最大的半導體設備市場，市場規(guī)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(guī)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(guī)模持續(xù)提升，行業(yè)潛力巨大。
國產半導體設備“突圍戰(zhàn)”
根據中國電子專用設備工業(yè)協(xié)會（CEPEA）的統(tǒng)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(yè)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(yè)合計占據超過70%以上的市場份額，行業(yè)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(yè)想要實現技術突圍存在難度。但目前中國半導體設備行業(yè)也正處在快速發(fā)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(huán)節(jié)逐漸取得突破。在整個替代的過程中，已經有一批企業(yè)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(guī)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(yè)所壟斷。
面對巨頭環(huán)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(chuàng)和芯源微在此有所布局，不過三家業(yè)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(chuàng)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(yè)，承擔著清洗設備國產化的重任。
對于半導體設備的行業(yè)格局與發(fā)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(yè)發(fā)展歷史來看，主要特點在于，一是設備龍頭企業(yè)生存周期特別長，二是設備龍頭企業(yè)由于布局較早，掌握著至關重要的IP技術，使得后來者在發(fā)展過程中一定會遇到IP障礙，這也是國內設備企業(yè)在發(fā)展過程中最大的挑戰(zhàn)。”
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(chuàng)新的發(fā)展戰(zhàn)略，通過多年的技術研發(fā)和工藝積累，成功研發(fā)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(jié)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(jié)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(yè)，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(fā)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(fā)工作，發(fā)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(yè)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(xù)再通過發(fā)力新興市場以及處于發(fā)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(fā)半導體裝備產業(yè)，ACMR作為重點引進企業(yè)，成為新的發(fā)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(fā)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(yè)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(fā)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(chuàng)業(yè)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(chuàng)新，此后又先后開發(fā)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(chuàng)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(fā)布Tahoe單片槽式組合清洗技術，可應用于45nm及以下技術節(jié)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(jié)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(fā)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(fā)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(wěn)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(yè)只能走差異化、系統(tǒng)化創(chuàng)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(chuàng)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(yè)發(fā)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(xù)深入開拓，加快新設備研發(fā)速度和產品國際化，加強全品類的差異化創(chuàng)新優(yōu)勢，以及與客戶之間合作關系，把握好中國半導體設備產業(yè)發(fā)展的黃金時期。
盛美半導體還在繼續(xù)研發(fā)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(chuàng)新及差異化創(chuàng)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(chuàng)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(chuàng)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(yè)小兵到如今嶄露頭角，盛美半導體取得成績的背后，重創(chuàng)新，重研發(fā)，重應用，立足于差異化創(chuàng)新，走差異化產品路線，力爭做行業(yè)里面的“唯一”，而不是追隨者。盛美半導體的成長路徑、研發(fā)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(yè)進入全球產業(yè)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(fā)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(yè)。在半導體設備這個全球化產業(yè)中，赴美上市凸顯出盛美的全球化戰(zhàn)略和深遠布局。
當前，盛美半導體又向科創(chuàng)板發(fā)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(chuàng)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(chuàng)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(yè)共同成長。未來，盛美也會堅持原始創(chuàng)新，走差異化道路，保持在納斯達克及科創(chuàng)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(chuàng)造更多的價值。
寫在最后
當前，大陸半導體設備產業(yè)在經歷依賴國外技術階段、自主研發(fā)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(guī)模擴產將推動市場持續(xù)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?yōu)閲鴥雀黝怚DM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(yè)迎來了發(fā)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(fā)差異化技術。同時結合國內半導體設備企業(yè)靠近客戶，快速響應的優(yōu)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(yè)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(yè)，為全球半導體設備行業(yè)的發(fā)展貢獻力量。
