導讀：半導體制造設備交付延期早已經不是“新聞”，但來到2022年，全球芯片短缺和制造設備短缺之勢仍在蔓延，而且短期內似乎沒法解決，更長的設備交貨期也意味著產能提升更慢，芯片缺貨漲價依舊是一場攻堅戰。但在這樣的背景下，國產半導體設備卻迎來了大秀拳腳的好機會。
一、半導體設備交期大幅延長
當下，與全球芯片短缺相對應的，半導體設備交期延長的消息也此起彼伏。設備交期如霧里看花，有的是1年，2年不等，而且還在延長。
據業內從業人士透露，現在半導體測試ATE設備交期普遍超過6個月，比較搶手的測試設備訂單已經排到2024年。不止是ATE設備，探針臺的交期也普遍超過12個月。這主要由于主流機臺都是日本生產，其保守穩健的生產方式，導致其生產遠遠跟不上市場需求。
半導體測試設備大廠愛德萬測試臺灣董事長暨總經理吳萬錕日前表示，受到邏輯芯片需求強勁，愛德萬今年芯片自動化檢測設備創下歷年最佳接成單，但也受到芯片及部分原材料短缺影響，設備交貨期拉長至少要半年以上，他還強調，受到成本上揚影響，公司不排除在新年度調漲測試設備價格。
而半導體設備龍頭應用材料也表示受到零部件短缺等問題，據介紹，本季度應用材料總共增加了13億美元，積壓總量達到了巨大的80億美元，這也說明即該公司2022年的產能接近售罄。
據證券時報的報道，在化合物半導體領域，上游關鍵的MOCVD設備受零部件供應緊張的影響，交貨周期再度延長，最新需要至10個月左右。
可以說，幾乎所有的設備交期都延長了，半導體設備搶奪戰早已打響，客戶紛紛提前下單，訂單積壓已經是業內常態。去年基本所有的半導體設備供應商都賺的盆滿缽滿，舉個例子，在2021年，ASML出貨了286臺光刻機，創造了186億歐元的營收，其中僅EUV光刻機就達到了42臺。其他廠商具體可查看《賺到手軟的半導體設備廠商》。據SEMI預測，2021年和2022年全球半導體設備銷售額將分別達到953和1013億美元，同比增長34.1%和6.3%。
ASML過去十年財報數據一覽
二、不止搶新設備，二手設備甚至更“香”
當下，無論是晶圓代工廠還是IDM廠商，甚至是部分Fabless企業都在進行擴產、建廠，成熟節點也是一大方向。但問題來了，如果要擴大舊芯片的生產能力，這些買家就要面臨一個艱難的選擇：要么進入新設備的漫長等待周期，主要設備制造商的交期都沒有縮短的跡象；要么是購買舊的二手設備，但二手設備現在也很緊俏。
其實從2016年開始，對制造芯片的新舊設備的需求都在增長。新設備交期延長直接推高了二手設備成交價和成交量，部分二手設備的翻新交付價格已經接近新機甚至超過新機。當下的二手半導體設備交易市場可謂是“量價齊升”。例如，佳能FPA3000i4，一款1995年生產的光刻設備，用于在芯片上蝕刻電路，2014年10月它的價值只有10萬美元，而現在已經漲到了170萬美元。
去年的汽車芯片短缺使我們意識到，我們使用的產品中大多數芯片都是用較老的制造技術制造的，有很多是在二手設備上生產的。據SDI Fabsurplus的老板Howe估計，全球可能大約有三分之一的微芯片是在二手設備上制造的。SurplusGLOBAL首席執行官 Bruce Kim曾表述，公司在過去20年中回收了40,000件工具。
所以不僅僅是如應用材料、KLA等半導體設備大廠商去年賺到手軟，據全球領先的二手半導體設備商SurplusGLOBAL中國區總經理陳真告訴半導體行業觀察，“SurplusGLOBAL 2021年的全球銷售額比2020年接近翻番，中國區銷售額翻番。二手半導體設備如此火熱的原因，優勢主要體現在交期短上面。”
三、轉用國產設備或許是一個出路
在全球半導體設備需求暴漲，而新設備和二手設備都缺貨的情況下，再加上國產替代和國外供應鏈緊張的紅利之下，國產半導體設備公司真正迎來了產業化的大機遇。據了解，現在許多國產半導體設備公司的訂單也爆滿，產品交貨期普遍延長。
陳真直言道，現在部分少量國產設備已經在性能上趕上了國外原廠設備，而且交期方面相對較好，客戶的認可度也隨之增高，相對應的這部分二手設備在國內的售價會低于國外的售價，或者說他們的存在就給某一類型設備的價格設了天花板。
縱觀整個半導體生產設備行業，國產半導體設備企業已經在大部分半導體生產設備環節中布局和滲透。集成電路制造設備通常分為前道工藝設備（芯片制造）和后道工藝設備（芯片封裝測試）兩大類，前者主要包括六大工藝步驟，分別為：熱處理、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜沉積、機械拋光，所對應的專用設備主要包括快速熱處理/氧化/擴散設備、光刻設備、刻蝕/去膠設備、離子注入設備、薄膜沉積設備、機械拋光設備等。其中，光刻設備、刻蝕設備、薄膜沉積設備以及離子注入設備是同列為前道四大集成電路制造關鍵設備。后者主要是封裝設備和各類測試設備。
目前，去膠設備、清洗設備、刻蝕設備等產品國產替代率較高，而涂膠顯影設備、光刻設備則主要依賴進口。
在熱處理設備領域，根據Gartner統計數據，2020年應用材料市占全球第一，占比約69.72%，全球第一。國內方面，2020年屹唐股份快速熱處理設備的全球市場占有率為11.50%。在干法刻蝕領域，公司2020年憑借0.1%的市場占有率位居全球第十。
在光刻機領域，我國起步更晚一些，不過國內光刻機已經實現了從0到1的突破，上海微電子的SSX600系列步進掃描投影光刻機，可滿足IC前道制造90nm、110nm、280nm關鍵層和非關鍵層的光刻工藝需求。該設備可用于8寸線或12寸線的大規模工業生產。
在蝕刻設備領域，中微公司等已占據 20%左右的市場份額。中微公司此前曾表示，這幾年公司的刻蝕設備在國內主要客戶端市場占有率不斷提升，在邏輯集成電路制造環節，公司開發的12英寸高端刻蝕設備已運用在國際知名客戶65納米到5納米等先進的芯片生產線上；同時，公司已開發出小于5納米刻蝕設備用于若干關鍵步驟的加工，并已獲得行業領先客戶的批量訂單。而其也表示，目前公司刻蝕設備交期較過去有所延長。
去膠設備方面，我國已完成大部分國產替代，屹唐的干法去膠設備全球市占率超過30%，全球第一，在國內則占據90%的市場。
離子注入設備約占前道晶圓設備市場的3%份額，在這方面，國內萬業企業旗下的凱世通已在2020年12月，與同芯成科技簽署了3套集成電路制備用離子注入機訂單，并于今年1月獲客戶約7億元批量設備訂單；中電科旗下的中科信在某些12寸晶圓產線上獲得工藝驗證。離子注入機的國產化仍處于快速起步階段。兩家公司目前均有離子注入機臺導入客戶驗證，有望彌補國內半導體設備行業的短板。
薄膜沉積設備方面，中國的國產化相對還較低，北方華創CVD、PVD等相關設備已具備28nm工藝水平，拓荊科技CVD和ALD相關設備已成功應用于14nm及以上制程集成電路制造產線，和更先進制程的產品驗證測試。
CMP技術，即化學機械拋光，國內廠商已具備一定替代能力：華海清科已有12英寸和8英寸的CMP設備，并已導入中芯國際、長江存儲等一線制造廠商，中電科45所的8英寸設備也已導入中芯國際、華虹等廠商的產線，國內CMP設備市占率提升正當時。
在涂膠顯影設備方面，主要被日本東京電子（TEL）所壟斷。國內的芯源微的涂膠顯影設備，作為國產化設備已逐步得到驗證及應用，實現小批量替代。公司該類設備陸續獲得了上海華力、長江存儲、武漢新芯、中芯紹興、廈門士蘭集科、上海積塔、株洲中車、青島芯恩、中芯寧波、昆明京東方等多個前道大客戶訂單。
前道檢測設備方面，精測電子、上海睿勵、中科飛測、東方晶源、匠嶺等廠商都有產品實現突破。精測電子在互動易回復投資者稱，公司于2021年7月份出機某頭部晶圓廠的12英寸獨立式光學線寬測量設備（OCD）、12英寸全自動電子束晶圓缺陷復查設備（Review SEM），目前驗證進展非常順利。
集成電路制造前道晶圓加工領域用清洗設備主要被日本迪恩士（DNS）等廠商所壟斷，盛美股份、北方華創已有所市占，至純科技能提供28nm節點的全部濕法工藝設備，芯源微生產單片式清洗機Spin Scrubber 設備已經達到國際先進水平，在國內多個重要客戶處獲得批量重復訂單，成功實現進口替代。該類設備已在中芯國際、上海華力、廈門士蘭集科等多個客戶處通過工藝驗證，并已獲得國內多家 Fab 廠商的批量重復訂單。
在后道設備中，封裝所需的設備類型較多，主要包括貼片機、劃片機/檢測設備、引線焊接設備、塑封/切筋成型設備等。2021年9月，國內封裝設備企業凌波微步獲千萬融資，打入國內封測龍頭。凌波微步主要生產傳統封裝引線鍵合過程中所使用到的 IC 球焊設備。據了解，IC球焊機是封裝設備市場難度最高的核心設備。此前凌波微步李煥然稱，公司產能壓力很大，正在逐步擴大產能，預計2022年產能能夠達到1500臺至 2000 臺。
后道測試設備又包括三類：ATE測試機、探針臺(prober)、分選機(Handler)等。其中ATE測試機是測試的核心設備，在這方面，國外的泰瑞達和愛德萬雙寡頭在ATE設備領域占據95%以上的市場份額。國內長川科技、華峰測控等上公司在這領域也有了較深的發力。此外，2020年底摩爾精英完成了對ATE測試機臺設備VLCT與團隊的收購，目前有現成的機臺。據悉，摩爾精英的VLCT/ME-T0設備已經過20多年的迭代研發，測試出貨了100多億顆芯片，這些機臺是為“量產”而生，能覆蓋70%芯片種類的測試需求，包含digital、analog、mixed signal、RF等，在MCU、電源管理芯片、混合信號芯片與IoT芯片的測試上有非常好的優勢。目前摩爾精英的VLCT設備已經在國內前三的芯片設計公司投入量產，多家國內芯片設計企業已經在使用VLCT進行量產，同時國際市場開展順利，成功打入全球前三的射頻國際巨頭供應鏈。
所以如前文所述，幾乎所有半導體制造設備交期都很長，許多的測試機臺交期都在一年之久，選用國內的半導體制造設備（如現成的測試機臺）不失為另一種好的選擇。
結語
近年來國內半導體設備廠商的技術水平實現快速突破，國產替代也在加速中。但國內半導體設備總體來看，還與國際面臨著很大差距，國內設備廠商應抓住國產化這個契機，向“專精”方向發展，同時也要走向國際化，更長遠的發展。
來源：半導體行業觀察
