賣瘋了的日本半導(dǎo)體設(shè)備，創(chuàng)下歷史新記錄

  ICC訊  日本半導(dǎo)體制造裝置協(xié)會(huì)(SEAJ)7月7日發(fā)布的預(yù)期顯示，2022年度日本產(chǎn)半導(dǎo)體制造設(shè)備的銷售額將比2021年度增長17%至4.0283萬億日元。連續(xù)3年創(chuàng)新高，首次超過4萬億日元。

  雖然SEAJ于1月上調(diào)了預(yù)期，此次進(jìn)一步上調(diào)4783億日元。2021年度的實(shí)際銷售額為同比增長44.4%至3.4430萬億日元。預(yù)計(jì)2022年度以后仍會(huì)增長，2023年度將同比增長5%至4.2297萬億日元，2024年度將同比增長5%至4.4412萬億日元。

  半導(dǎo)體需求因新冠疫情而迅速擴(kuò)大，半導(dǎo)體廠商持續(xù)開展積極投資。在通信高速化及數(shù)據(jù)量增加等背景下，半導(dǎo)體的供求持續(xù)緊張。SEAJ列舉今后拉動(dòng)市場(chǎng)的動(dòng)力是數(shù)據(jù)中心、人工智能(AI)及自動(dòng)駕駛技術(shù)等。預(yù)計(jì)面向節(jié)能等脫碳的投資也會(huì)增加。

  不過，前景也開始變得不明朗，比如個(gè)人計(jì)算機(jī)及智能手機(jī)等部分最終產(chǎn)品的需求開始出現(xiàn)減速等。一方面，半導(dǎo)體調(diào)查統(tǒng)計(jì)專業(yè)委員會(huì)委員長吉川秀幸表示「有很多拉動(dòng)需求的力量，持續(xù)處于來不及生產(chǎn)(設(shè)備)的狀態(tài)」。

  日本産半導(dǎo)體制造設(shè)備的銷售額從1萬億日元左右到2萬億日元左右用了22年，而到3萬億日元左右只用了4年。如果預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)，用1年時(shí)間就能達(dá)到4萬億日元左右。SEAJ會(huì)長牛田一雄(尼康董事)強(qiáng)調(diào)「速度非同尋常。全球都需要半導(dǎo)體，即使有小的波動(dòng)，今后半導(dǎo)體需求無疑也會(huì)進(jìn)一步增加」。

  你不一定知道的日本半導(dǎo)體設(shè)備實(shí)力

  隨著東芝存儲(chǔ)被美國貝恩資本收購，松下宣布退出半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，日本在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域可以說基本上全盤失敗。雖然日本半導(dǎo)體業(yè)市占呈下滑趨勢(shì)，但其在設(shè)備領(lǐng)域?qū)θ蛴绊懥θ圆蝗菪∮U。你知道在2004年前，尼康曾占據(jù)光刻機(jī)市場(chǎng)超過50%的市場(chǎng)份額，被譽(yù)為“設(shè)備業(yè)界王者”嗎?在全球市占超過50%的半導(dǎo)體設(shè)備種類當(dāng)中，日本就有10種之多。在電子束描畫設(shè)備、涂布/顯影設(shè)備、清洗設(shè)備、氧化爐、減壓CVD設(shè)備等重要前端設(shè)備、以劃片機(jī)為代表的重要后道封裝設(shè)備和以探針器為代表的重要測(cè)試設(shè)備環(huán)節(jié)，日本的設(shè)備企業(yè)幾乎處于壟斷地位。

  半導(dǎo)體設(shè)備可分為晶圓處理設(shè)備、封裝設(shè)備、測(cè)試設(shè)備和其他設(shè)備，在整個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)中，晶圓制造設(shè)備大約占整體的80%，封裝及組裝設(shè)備大約占7%，測(cè)試設(shè)備大約占9%，其他設(shè)備大約占4%。而日本的大大小小不同的半導(dǎo)體設(shè)備廠商為全球提供了大約37%的半導(dǎo)體設(shè)備。

  廣為人知的巨頭

  根據(jù)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究公司VLSI Research發(fā)布的2018年全球半導(dǎo)體出產(chǎn)設(shè)備廠商的排名中，在排名前15位的公司中，按地區(qū)劃分，美國制造商有四家，歐洲制造商兩家，韓國和中國各一家。日本制造商是東京電子(TEL)第三，Advantest第六，SCREEN第七， KOKUSAI ELECTRIC位居第9位，日立高新科技位居第10位，Daifuku位居第14位，Canon位居第15位。可以說日本企業(yè)在半導(dǎo)體出產(chǎn)設(shè)備業(yè)界的實(shí)力是有目共睹的。

  2018年全球15大半導(dǎo)體制造設(shè)備制造商。銷售單位為百萬美元(來源：VLS IResearch)

  1963年以代理貿(mào)易起家的東京電子(簡稱東電)，可謂是日本半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)化的見證者。東電曾先后作為Fairchild、英特爾、KLA、AMD等半導(dǎo)體廠商在日本的設(shè)備代理商。其實(shí)東電正是進(jìn)軍半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域是在1968年，這一年，東電與美國Thermco Products Corp合資成為TEL-Thermco Engineering ，并開始在國內(nèi)生產(chǎn)擴(kuò)散爐，東電也成為了日本第一家半導(dǎo)體設(shè)備制造商。

  在合資取得美國的先進(jìn)技術(shù)之后，東電于1976年開發(fā)出了世界上第一臺(tái)高壓氧化爐，1986年其生產(chǎn)的第一臺(tái)立式擴(kuò)散爐發(fā)貨，根據(jù)VLSI Research公司數(shù)據(jù)，1989年東電的半導(dǎo)體制造設(shè)備營收額突破6億美元，登頂?shù)谝坏膶氉?，并連續(xù)三年蟬聯(lián)冠軍。

  此后的十幾年，東電不斷擴(kuò)充產(chǎn)品線。1993年東電開始銷售FPD生產(chǎn)設(shè)備涂布機(jī)/顯影機(jī)，1994年首批單晶片CVD系統(tǒng)問世，2000年交付了1000臺(tái)涂布機(jī)/顯影機(jī)“ CLEAN TRACK ACT 8”，2006年第1萬臺(tái)立式熱處理設(shè)備開始發(fā)貨，2007年晶圓探測(cè)器的出貨量達(dá)到2萬臺(tái)，2009年東電收購瑞士歐瑞康太陽能，進(jìn)入光伏(PV)生產(chǎn)設(shè)備業(yè)務(wù)(不過2014年退出該項(xiàng)業(yè)務(wù))。

  東電的產(chǎn)品幾乎覆蓋了半導(dǎo)體制造流程中的所有工序，主要產(chǎn)品包括：涂膠/顯影設(shè)備、熱處理成膜設(shè)備、干法刻蝕設(shè)備、沉積設(shè)備、清洗設(shè)備，封測(cè)設(shè)備。其中涂膠/顯影設(shè)備在全球占有率達(dá)到87%，在FPD制造設(shè)備中，刻蝕機(jī)占有率達(dá)到七成。從 2015財(cái)年開始，半導(dǎo)體制造已經(jīng)成為東電發(fā)展的核心業(yè)務(wù)，占公司總營收90%以上。

  愛德萬測(cè)試也是一家老牌設(shè)備企業(yè)。1954年武田郁夫在東京的板橋區(qū)成立了愛德萬測(cè)試Advantes，當(dāng)時(shí)稱為武田Riken Industries。愛德萬測(cè)試的主要產(chǎn)品包括自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備、SoC測(cè)試系統(tǒng)、內(nèi)存測(cè)試系統(tǒng)、機(jī)電一體化測(cè)試系統(tǒng)等。

  愛德萬測(cè)試可以說開創(chuàng)了日本測(cè)試界的的先河，研發(fā)出了多個(gè)“第一款”測(cè)試設(shè)備：日本第一款電子計(jì)數(shù)器TR-124B、第一臺(tái)振動(dòng)電容超低電流靜電計(jì)TR-81、第一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的IC測(cè)試設(shè)備、第一臺(tái)測(cè)試儀LSI測(cè)試系統(tǒng)T-320/20，其1976年推出的T310 / 31作為全球唯一的生產(chǎn)DRAM測(cè)試儀而在全球獲得成功。

  新產(chǎn)品的全面開花，使得愛德萬測(cè)試踏進(jìn)了多個(gè)領(lǐng)域。1979年愛德萬測(cè)試推出了數(shù)字頻譜分析儀TR-9305，標(biāo)志著該公司進(jìn)入了音頻/振動(dòng)分析市場(chǎng);1983年TR-4511的推出助其打入了信號(hào)源市場(chǎng);1986年推出了包括TQ8345頻譜分析儀在內(nèi)的16款光學(xué)測(cè)量儀器，愛德萬測(cè)試成功進(jìn)駐光學(xué)通信市場(chǎng);1992年，通過推出業(yè)界最高分辨率的LCD驅(qū)動(dòng)器測(cè)試系統(tǒng)G4350(用于研發(fā))和G4310(用于批量生產(chǎn))，進(jìn)入LCD測(cè)試市場(chǎng);2000年發(fā)布用于數(shù)碼相機(jī)的CCD傳感器的T8531圖像傳感器測(cè)試系統(tǒng)，重新進(jìn)入圖像傳感器測(cè)試市場(chǎng);2003年推出T7721先進(jìn)的混合信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)入汽車設(shè)備市場(chǎng);2005年進(jìn)入掩模CD-SEM業(yè)務(wù);2013年收購美國公司W(wǎng)2BI.COM，進(jìn)入無線系統(tǒng)級(jí)測(cè)試市場(chǎng)。

  除此之外，愛德萬測(cè)試的多款產(chǎn)品廣受業(yè)界采用，為其攻占市場(chǎng)份額立下了很大功勞。1981年愛德萬測(cè)試推出的TR-4172多功能“智能頻譜分析儀”，被通信設(shè)備制造商廣泛采用。1983年其用于通信和消費(fèi)類LSI測(cè)試的模擬測(cè)試系統(tǒng)T3700系列以及用于CCD圖像傳感器測(cè)試的T3155的推出，拓寬了愛德萬測(cè)試在半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)的份額。到1985年，愛德萬測(cè)試便成為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備提供商。目前，公司在存儲(chǔ)器測(cè)試設(shè)備市場(chǎng)擁有50%以上的市場(chǎng)份額。

  迪恩士(SCREEN)是世界上唯一生產(chǎn)線圖像制版器材、電子原件制造設(shè)備的綜合制造廠商，創(chuàng)立于1943年，其根源可追溯到1868年。成立之初的SCREEN目的是建立他們?cè)嫉牟Ａ徊紭I(yè)務(wù)，直到1974年開始擴(kuò)展到電子領(lǐng)域。1975年開發(fā)出晶圓刻蝕機(jī)，SCREEN正式開啟半導(dǎo)體設(shè)備制造之路。從半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備開始，生產(chǎn)線不斷向晶圓清洗設(shè)備、測(cè)量、晶圓圖案檢查以及直接成像系統(tǒng)蔓延。

  尤其是在晶圓清洗領(lǐng)域，2009年SCREEN在單晶圓清洗系統(tǒng)中獲得了全球60%以上的份額，在涂布機(jī)/顯影機(jī)，濕法蝕刻機(jī)和抗蝕劑剝離劑的LCD制造設(shè)備市場(chǎng)上贏得了2008年全球最大的份額。在圖案檢查和液晶制造設(shè)備行業(yè)也擁有龍頭地位。

  KOKUSAI ELECTRIC的前身是日立國際電氣，于2017年底作為非核心業(yè)務(wù)出售給了私募股權(quán)基金Kohlberg Kravis Roberts(KKR)，從而離開了日立集團(tuán)。2019年7月，應(yīng)用材料宣布將以22億美元現(xiàn)金從KKR手中收購Kokusai。

  制造半導(dǎo)體的最重要階段是通過沉積和熱處理形成薄膜。KOKUSAI電氣公司擁有一種新穎的下一代沉積技術(shù)——平衡控制沉積(BCD)，BCD技術(shù)為先進(jìn)的小型幾何設(shè)備提供更低的溫度處理和更嚴(yán)格的過程控制，同時(shí)保持非常高的生產(chǎn)力。KOKUSAI電氣公司生產(chǎn)的半導(dǎo)體制造設(shè)備利用了那些接近物理極限的世界一流的薄膜形成技術(shù)，例如10nm微制造技術(shù)，為快速發(fā)展的晶圓廠設(shè)備市場(chǎng)提供服務(wù)。

  日立高新科技的歷史可追溯到1940年，2001年日立儀器集團(tuán)和半導(dǎo)體制造設(shè)備集團(tuán)合并后，公司名稱更改為日立高科技公司。在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域，主要生產(chǎn)干蝕刻系統(tǒng)和CD-SEMI和缺陷檢查系統(tǒng)。這些設(shè)備廣泛應(yīng)用于大規(guī)模集成電路、功率器件和聲表面波濾波器、CMOS圖像傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)和其他(硬盤和平板顯示器)。

  大福集團(tuán)創(chuàng)于1937年，最早生產(chǎn)氣錘、鍛壓加工機(jī)，隨著日本經(jīng)濟(jì)的復(fù)興與發(fā)展，開始涉足物料運(yùn)輸及管理物流。大福的潔凈室存儲(chǔ)、搬運(yùn)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、液晶等平板顯示器制造行業(yè)，在許多世界著名企業(yè)均有銷售。

  佳能成立于1937年，原名為精機(jī)光學(xué)工業(yè)株式會(huì)社，1984年，佳能推出首款步進(jìn)式光刻機(jī)(stepper)，2011年，佳能推出第一款用于后道的步進(jìn)式光刻機(jī)FPA-5510iV，正式進(jìn)入先進(jìn)封裝領(lǐng)域的光刻市場(chǎng)。

  2016年，佳能推出更高分辨率和高套刻精度步進(jìn)式光刻機(jī)FPA-5520iV，能滿足扇出型晶圓級(jí)封裝(FOWLP)工藝的嚴(yán)格要求，F(xiàn)PA-5520iV目前已投入FOWLP量產(chǎn)、下一代精細(xì)重布線層(fine-RDL)和FOWLP研發(fā)。

  佳能的FEOL(生產(chǎn)線前道工序)產(chǎn)品陣容強(qiáng)大，包括深紫外光(DUV)掃描式光刻機(jī)FPA-6300ES6a和I線步進(jìn)式光刻機(jī)FPA-5550iZ2，得益于其高生產(chǎn)率和低成本的優(yōu)勢(shì)而受到存儲(chǔ)器制造廠商的青睞。

  佳能的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一是產(chǎn)品覆蓋半導(dǎo)體前道市場(chǎng)和半導(dǎo)體后道市場(chǎng)，產(chǎn)品組合廣泛。加上在前道技術(shù)開發(fā)過程中積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，在開發(fā)后道產(chǎn)品時(shí)可借鑒早期平臺(tái)研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，并利用經(jīng)過驗(yàn)證的專有光學(xué)制造技術(shù)，不斷改進(jìn)光刻系統(tǒng)的性能。

  尼康成立于1917年，最早通過相機(jī)和光學(xué)技術(shù)發(fā)家，1980年開始半導(dǎo)體光刻設(shè)備研究，1986年推出第一款FPD光刻設(shè)備，如今業(yè)務(wù)線覆蓋范圍廣泛。2004年之前，尼康占據(jù)光刻機(jī)市場(chǎng)超過50%的市場(chǎng)份額，被譽(yù)為“設(shè)備業(yè)界王者”。但后來再關(guān)鍵技術(shù)路線上選擇錯(cuò)誤，使得一眾客戶倒戈AML，尼康從光刻機(jī)王者寶座跌落。

  尼康雖然在芯片光刻技術(shù)上遠(yuǎn)不及ASML，目前的產(chǎn)品還停留在ArF和KrF光源，且售價(jià)也遠(yuǎn)低于ASML，和EUV更加難以相提并論。但在FPD光刻方面，尼康優(yōu)勢(shì)凸顯，尼康的機(jī)器范圍廣泛，從采用獨(dú)特的多鏡頭投影光學(xué)系統(tǒng)處理大型面板到制造智能設(shè)備中的中小型面板，提供多樣化的機(jī)器。

  “小”公司實(shí)力超群

  除了上述大企業(yè)以外，日本在小企業(yè)的在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域發(fā)展也很不錯(cuò)，光罩檢測(cè)領(lǐng)域的laserTec、OLED真空蒸發(fā)設(shè)備的佳能Tokki、積極開發(fā)EUV光刻技術(shù)的Gigaphoton、專注半導(dǎo)體前后制程設(shè)備的Shibaura，以及作半導(dǎo)體自動(dòng)化設(shè)備的Muratec和電子光束光刻的JEOL在各自的領(lǐng)域都小有所成。

  1960年內(nèi)山靖(Yasushi Uchiyama)成立了東京ITV實(shí)驗(yàn)室，從事X射線電視開發(fā)。1962年NJS公司成立并開始探索除X射線電視之外的廣泛技術(shù)開發(fā)。1976年NJS開發(fā)并發(fā)布了世界上第一個(gè)LSI光掩模檢測(cè)系統(tǒng)。1986年NJS公司更名為Lasertec公司，Lasertec核心業(yè)務(wù)的掩模檢驗(yàn)系統(tǒng)和掩模坯料檢驗(yàn)系統(tǒng)，還提供各種晶圓檢驗(yàn)和測(cè)量設(shè)備，例如光刻工藝檢驗(yàn)系統(tǒng)和涂層厚度不均勻檢驗(yàn)系統(tǒng)。Lasertec提供的最先進(jìn)的掩模檢測(cè)系統(tǒng)，可促進(jìn)FPD技術(shù)的創(chuàng)新。

  佳能Tokki公司成立于1967年，2010年，佳能收購Tokki Corporation，以擴(kuò)大其OLED制造設(shè)備業(yè)務(wù)。OLED真空蒸發(fā)設(shè)備佳能Tokki主要為OLED市場(chǎng)和薄膜PV市場(chǎng)生產(chǎn)真空處理設(shè)備和工廠自動(dòng)化系統(tǒng)。佳能Tokki于1999年開發(fā)了第一個(gè)OLED批量生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過一個(gè)系統(tǒng)處理OLED /電極材料的沉積和封裝。在OLED蒸鍍機(jī)方面，佳能Tokki更是幾乎壟斷。

  Gigaphoton成立于2000年，Gigaphoton一直在積極開發(fā)極紫外(EUV)光刻技術(shù)，其前身是小松公司，小松激光技術(shù)的歷史可以追溯到1980年。小松公司于1985年推出了日本第一臺(tái)準(zhǔn)分子激光器單元KLE-630，1987年推出了世界上第一臺(tái)用于半導(dǎo)體光刻工藝的準(zhǔn)分子激光器單元KLE-630S。2004年底，Gigaphoton推出了新的ArF準(zhǔn)分子激光模型GT40A，該模型具有注入鎖定諧振器，可以滿足沉浸式ArF光刻工藝的要求。如今，Gigaphoton的激光光源已被包括日本在內(nèi)的亞洲大多數(shù)半導(dǎo)體制造商采用，并在歐洲和美國也得到了迅速的接受。

  Shibaura歷史可追溯到1939年，主要生產(chǎn)半導(dǎo)體前工程以及后工程制造設(shè)備、FPD前工程以及后工程制造設(shè)備、真空應(yīng)用制造設(shè)備、激光設(shè)備等。不同于多數(shù)半導(dǎo)體設(shè)備廠，很難兼顧前、后段領(lǐng)域，SHIBAURA兩大前后制程都可以兼顧，且都有很好的成績。其Flip Chip Bonder更是全球最大品牌，市占率遙遙領(lǐng)先對(duì)手。

  美村(muratec)的前身是村田，村田機(jī)械創(chuàng)業(yè)于1935年，是日本具有代表性的機(jī)械廠商。從發(fā)明空氣捻接器以來，以占有世界第一市場(chǎng)分額的自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)等纖維機(jī)械為首，先后廣泛涉入了機(jī)床、信息設(shè)備、物流設(shè)備、面向液晶工廠/半導(dǎo)體工廠的自動(dòng)化設(shè)備等領(lǐng)域。

  JEOL成立于1949年，前身是日本電子光學(xué)實(shí)驗(yàn)室有限公司。JEOL已在三個(gè)領(lǐng)域開展業(yè)務(wù)：科學(xué)和計(jì)量儀器，工業(yè)設(shè)備，醫(yī)療設(shè)備。工業(yè)設(shè)備中，其半導(dǎo)體設(shè)備主要有電子束光刻系統(tǒng)(可變形狀電子束光刻)，電子束光刻系統(tǒng)(點(diǎn)束光刻)。1967年其JEBX-2A電子束光刻系統(tǒng)完成，1982年其JEPAS-1000電子束計(jì)量儀器完成。

  日本半導(dǎo)體設(shè)備何以崛起?

  日本半導(dǎo)體設(shè)備的崛起，離不開日本芯片產(chǎn)業(yè)的基石。從1955年索尼開始造半導(dǎo)體收音機(jī)開始，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步。此后存儲(chǔ)一度成為日本的第一產(chǎn)業(yè)，尤其是DRAM。日美芯片大戰(zhàn)后，日本半導(dǎo)體芯片奠定了在全球的江湖地位，配套的日本半導(dǎo)體材料和設(shè)備也得以快速崛起。日本芯片產(chǎn)業(yè)上演了“一人得道雞犬升天”的大戲。

  另外，隨著日本本土半導(dǎo)體企業(yè)不斷更新設(shè)備，驅(qū)使設(shè)備廠商不斷提升技術(shù)，再加上日本政府領(lǐng)導(dǎo)的“官產(chǎn)學(xué)”一體化研發(fā)，政策大力支持。技術(shù)和市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)兩條腿走路，兩者相輔相成使得日本得以在設(shè)備領(lǐng)域玩得風(fēng)生水起。1975年之前，日本的半導(dǎo)體制造裝備基本從國外進(jìn)口;但到了1980年代初，70%以上的半導(dǎo)體制造裝備日本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。

  總體來說，日本目前在半導(dǎo)體設(shè)備方面的競爭優(yōu)勢(shì)，既是全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)優(yōu)勝劣汰的結(jié)果，也是日本的工匠精神與市場(chǎng)結(jié)合的產(chǎn)物，正如上文提到的諸多具有悠久歷史的設(shè)備企業(yè)，經(jīng)過了數(shù)十載歲月的打磨，未來在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，日本在設(shè)備領(lǐng)域仍會(huì)保持優(yōu)勢(shì)。