[原创] 日本半导体设备，面临衰落危机

半导体行业协会SEMI 于2022年6月13日披露了最新的半导体行业预测，其中，用于半导体前段工序的设备投资额较2021年增预计长约20%，增至1090亿美元（约人民币7292.1亿元，其中，2021年的实绩为910亿美元，约人民币6087.9亿元），如下图1。

图1：用于半导体前段工序的设备投资额推移表。

（图片出自：business-journal）

SEMI的总裁兼首席执行官Ajit Manocha先生表示：“正如我们最新发布的世界晶圆厂预测报告（SEMI World Fab Forecast Report）所示，全球前端晶圆厂设备支出将首次突破1000亿美元的门槛（约人民币7000亿元）。这一历史性里程碑（Mile Stone）为当前前所未有的行业增长划上了一个惊叹号！”

从上图1的确可以看出，在2019年至2022年的三年间，前端半导体设备市场增长了两倍左右。真是令人惊愕的增长率，而且仅前段工序的设备就超过了1000亿美元（约人民币7000亿元），着实不可思议！

此处统计了十种前段工序设备，每种设备的出货金额具体如何推移的呢？此外，各家企业的设备市占率如何？以及日本企业的设备市占率如何呢？

在本文中，笔者首先明确各类前段设备的出货金额。其次，分析各类前段工序设备的出货金额、各家企业的市占率，同时明确日本企业市占率较高、较低的设备。最后，指出日本半导体生产设备产业的问题点。

先说结论（同时也是问题点）：就市场规模较大的前段工序设备而言，日本企业市占率较低；日本整体的前段工序设备市占率不高。莫非日本的半导体设备产业已经开始走上了衰败之路？

下图2 是各类前段工序设备的出货金额推移表。此处的检测设备包括外观检测设备、线路（Pattern）检测设备、掩膜（Mask）检测设备。此外，清洗设备包括单片式清洗设备和批量（Batch）式清洗设备。

图2：各类半导体前段工序设备的出货金额推移。

（图片出自：business-journal）

我们再次看图2，大部分前段工序设备在2000年前后的“IT泡沫”时达到峰值，在2008年的“雷曼冲击”时出现下跌，自2018年的“存储半导体泡沫”时开始下滑，2019年继续下滑。

仅有曝光设备在2019年未曾出现下滑，原因如下：独霸曝光设备市场的荷兰ASML的价值180亿日元（约人民币10亿元）的尖端EUV曝光量产设备在2018年前后开始出货。

其次，从市场规模来看，曝光设备的出货金额占大部分份额；2015年干蚀刻（Dry Etching）设备规模首次达到最大份额。后来，在2019年，又被曝光设备超过。2020年以后，干蚀设备再次占据最大份额。

2021年的排名如下，干蚀设备为189亿美元（约人民币1264亿元）、曝光设备为164亿美元（约人民币1097亿元）、检测设备为139亿美元（约人民币930亿元）、CVD设备为100亿美元（约人民币670亿元）。四种前段工序设备的出货金额都超过了100亿美元，刷新了历史记录！

对半导体生产而言，微缩化技术极其重要。与该技术相关的曝光设备、干蚀设备的市场规模最大！此外，自2016年以来，受到NAND 3D化的影响，CVD设备的出货金额也急剧增长。

下图3是各家企业在各类前段设备中的市占率、日本企业的市占率、市场规模。可以看出，前段工序设备正在呈现“寡头化”趋势。比方说，呈现“一超+多强”现象的是如下企业和设备，“一超”为ASML的曝光设备，“多强”为东京电子（TEL）的涂覆显影设备（Coater Developer），美国应用材料（AMAT）的PVD设备、美国KLA的外观检测设备和线路（Pattern）检测设备等。

图3：在半导体前段工序设备市场中，各家企业的市占率、日本的市占率、市场总规模（2021年）。

（图片出自：business-journal）

此外，“两强+其他”的企业如下，“两强”为AMAT和美国Lam Research（Lam）的CVD设备，“其他”为TEL和KOKUSAI的热处理设备、AMAT和荏原制作所的CMP设备、日本SCREEN和TEL的批量式清洗设备、日本Lasertec和KLA的光罩检测设备等。

由三家（甚至更多）企业构成的“混战模式”主要如下，Lam、TEL、AMAT的干蚀设备、SCREEN、TEL、韩国SEMES、Lam的单片式清洗设备。但是，就干蚀设备而言，Lam处于绝对优势，应该不会发生被对手超越的情况。但是，就单片式清洗设备而言，各厂家之间可能会出现颠覆性的变化。

日本企业占比较高的设备主要有，涂覆显影设备（Coater Developer）（91%）、热处理设备（95%）、单片式清洗设备（61%）、批量式清洗设备（91%）、光罩检测设备（44%）、测长SEM（69%）等。

在2020年之前，KAL的光罩检测设备位居首位。然而，由于日本的Lasertec发布了EUV专用的光罩检测设备，因此在2021年超过了KAL。就检测设备整体而言，是KAL位居首位，可以说Lasertec已经“瓜分”了一部分KAL的市场份额。

那么，从日本企业占比较高的设备领域和市场规模来看，呈现以下特征：在规模超1000亿美元的市场中，日本企业的占比并不高。换句话说，由欧美企业“瓜分”规模较大的市场蛋糕。

举例来讲，ASML的曝光设备（164亿美元，约人民币1097亿元）、Lam和AMAT的干蚀设备（189亿美元，约人民币1264亿元）、AMAT和Lam的CVD设备（1000亿美元，约人民币7000亿元）、KAL和AMAT的外观检测设备（104亿美元，约人民币696亿元）。

日本企业市占率较高的设备市场规模多在50亿美元（约人民币335亿元）以下。这样我们就可以理解，日本企业在前段工序设备市场的占比着实令人担忧。

下图4是各地区的前段工序设备占比推移表。在2012年之前，日本和美国不相上下。在2013年前后，日本占比下滑、且拉大与美国的差距。2021年，各个国家和地区的市占率如下：美国为40.8%、日本为25.5%、欧洲为22.8%、韩国为3.3%、中国为0.4%。以上结果让笔者很是意外！

图4：半导体前段工序所用设备的出货金额和各地区的占比推移（至2021年）。

（图片出自：business-journal）

由上图可以看出，欧洲的市场份额几乎全部由曝光设备厂家ASML的出货金额所贡献。ASML的一台曝光设备单价达到180亿日元（近十亿人民币），2021年出货42台，据预测今年（2022年）将出货65台（甚至更多）。如此一来，2022年欧洲市占率可能将超过日本。

20世纪80年代中期，日本半导体产业占全球约50%的份额，后来就一直下滑，在2017年下滑至7%（如下图5）。市占率一旦下滑，就陷入了“持续下滑的旋涡”、无法自拔，很难再次翻身。

图5：各地区半导体销售额占比推移（至2017年）。

（图片出自：business-journal）

强大的日本“半导体生产设备”濒临危机

即使日本政府吸引台湾积体电路制造股份有限公司（TSMC）赴日建厂、对镁光广岛工厂和铠侠四日市工厂进行资金补助，也无法挽回日本半导体的市占率。

虽然日本的半导体产业濒临衰落的危机，但日本的设备和材料依然极具竞争力。日本的前段工序设备占比自2013年就开始不断下滑。照此发展下去，日本的半导体生产设备产业将会“重蹈”日本半导体产业的“覆辙”。

2021年6月1日，笔者被日本众议院邀请为行业专家发表演讲时，提出了应该“让强者更强”的观点！然而，原本以为很强的日本前段工序设备产业正走向衰落。

日本政府于2022年6月17日决定对TSMC、索尼、电装在日本熊本县建设的半导体工厂，最大给与4760亿日元（约人民币233亿元）的补助（日本经济新闻，6月17日版）。但是，笔者认为政府不应该给与如此巨额的补助。如果日本的设备和材料失去竞争力，日本企业在世界上将无立足之地。笔者认为日本政府亟需强化的不是早已经衰败的半导体元件本身，而应该尽快强化半导体生产设备和相关材料。

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