半导体清洗设备最全市场竞争格局解析

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全球来看，2017年全球清洗设备整体空间在25-30亿美元。同时，伴随着工艺节点的上升，清洗设备用量需求持续增加。比如：以前主要是90纳米、45纳米，目前主流变成28纳米及14纳米，伴随着particle采取的技术的工艺节点向下延伸，对清洗步骤和手段有一定要求。如：原来28nm的工艺，那么14nm的particle不会产生影响；但如果提升至14nm的工艺，14nm的particle就对工艺结果有影响，就需要增加清洗步骤，或者采用更先进的手段进行清洗。

一般来说，广义的清洗设备包括湿法设备，不光是指纯水清洗，还包括运用各种化学药液，如 SC1、SC2、针对不同金属的氢氟酸、针对特殊工艺的高温浓硫酸、磷酸等；基本主流设备都会兼容至少1种化学药液，多至6、7种化学药液。在整个半导体流程中需要反复清洗，比如光刻前需要清洗、光刻后要清洗；做CMP之后需要清洗、做CVD之后也需要清洗等等，是个反复的过程。同时，清洗的过程有可能拯救wafer，比如某道工艺做失败了，通过清洗，将wafer还原。因此清洗是个比较重要的过程。

国内市场空间：国内的清洗设备在新增市场里占比超过1/3，因为国内下游的市场新增份额最大，尤其是芯片包括代工厂等，产能预计超过台湾和韩国。

45nm是关节节点，单片清洗设备的用量提升：

1）行业早期主要是槽式清洗设备，主要通过浸泡来清洗，一个晶圆盒里一次放入25片晶圆，通过放入化学药液曹中浸泡一定时间，再通过高纯水浸泡达到清洗的目的。槽式方式是批次处理，产出率高，每小时可达到500-800片；但劣势交叉污染的问题不能避免，良率比较低。这也是跟工艺节点相对应的，可能在45nm之前如65nm、90nm用槽式清洗就可以满足需求；

2）工艺节点达到45nm以下之后，槽式清洗的应用领域就会减少。虽然通过增加浸泡时间、换栓频率可以解决一部分缺陷，但从本质上讲还是单片清洗的效率高。对于25片的晶圆盒，单片清洗每次取出1片有针对性的清洗，通过调节化学药液的温度、浓度、流量，或者使用不同的化学药液达到有针对性的清洗目的。单片设备优点在于可添加洗剂，单片清洗PRE高于槽式，但是产出率相对较低。比如：8腔设备的常规工艺时间，如果只单纯做DI/CO2的清洗，可能达到每小时300片；如果做化学药液的清洗，一小时可能达到200-250片。因此可以通过增加腔体数目的方式来提高产出率，比如8腔增加至12腔、16腔、20腔等。

总体来说，达到45nm以下，单片清洗是主流设备，同时单片清洗也有自己的方式提高产出率。本身的优势是清洗效果特别好，PRE（去除颗粒的效果）好。

单片设备与槽式设备的单价区间：

1）单片设备贵：1、取决于腔体数量有差别，腔体数量多，单价可能更高；2、化学药液的种类不同，匹配1种药液和2种的价格也不同。目前，8腔设备250-300万美金。12腔设备在350-500万美金；甚至，有些公司有自己独到的技术，可能卖的更高。

2）槽式设备的价格也跟品牌有关；随着工艺节点的下探，产品的附加值会更高。同时也跟槽体数量有关，高端设备价格也很高，日本DNS和Tel的设备价格也很高，在200-300万美金朝上。

晶圆制造环节的清洗与封装的清洗的难度是否存在差异：

1）封装设备的清洗的颗粒一般都在90nm左右，颗粒较大，清洗较为简单。设备附加值低，利润较低。

2）前道清洗一般对应28nm、14nm的工艺，相对来说难度较大，附加值高、利润高。就盛美来说，用于封装的设备看配置一般是60-80万美金；用于前道的设备则为300万-500万美金。用于后道的清洗设备一般为1-2腔；前道设备一般是8腔-16腔。总体来说，前道占比肯定超过50%以上，是大头。

清洗设备在半导体设备的占比以及未来趋势：打个比方，45nm的工艺情况下，28nm的颗粒不用清洗；但如果工艺提高至28nm，那么28nm的颗粒会对工艺产生致命的影响；如果工艺继续变至14nm，28nm的颗粒会导致晶圆良率的大幅下降。所以，随着半导体行业技术从45nm-28nm-14nm的递进，清洗设备的工艺占半导体工艺的占比呈指数上升趋势。举例来收，现在45nm的工艺假设需要100多道清洗步骤，那将来工艺节点变为28nm以下，可能就需要200道清洗步骤；清洗步骤会越来越多，因此清洗设备占半导体设备的份额一定会增加。

高世代线清洗设备价格的变化：

1）早期的一些单片清洗设备只需要4个腔体、2种化学药液；但目前主流的清洗设备都是8-12个腔体，3-5种化学药液。比如盛美自身除了的兆声波技术之外，还要搭配多达7种化学药液。因此，设备工艺的提升，就会导致设备成本的变化。因此，早期的200万美金到将来可能到500万美金。设备本身的价格也会上升。

2）同时，会对耗材类的成本有一些影响。如45nm工艺时，选择的滤芯可以是45nm，就能去除大于45nm的颗粒；但到14nm工艺时，就需要选择更小的滤芯来去除颗粒，就会使耗材的成本增加。

国际厂商占比80%以上：主要是日本、韩国、美国企业垄断。其中，日本DNS处于领先地位，占市场份额的50%。其次是东京电子、LAM research等，合计大概占30-40%。剩下就是韩国厂商，由于韩国本土有规模较大的三星、海力士，他们各自在本土扶持了一家清洗设备厂商，包括海力士底下的mujin等。

国内厂商：目前盛美半导体占领先地位。盛美98年在美国成立，06年进入上海，申请02专项，是做单片清洗设备最早的公司，北方华创和至纯科技是后来者。国内市场来看，盛美本身已经做的相当好，2017年业绩3700万美金，其中80%集中在前道清洗设备，其他20%用于其他湿法封装类设备。产品价格的话，每台设备的售价不同，尤其是前道设备，售价差距较大，大概300-500万美金不等。

1）盛美：国内第一家跨入单片清洗设备的公司。2009年开始研发单片清洗设备，2011年得到海力士产品的量产订单，跨过长期的工艺验证和机台可靠性验证阶段；得到韩国总部的同意授权，得到无锡海力士的订单。盛美半导体一直把清洗设备作为主打产品，针对性的开发出独创技术兆声波增强型清洗技术。国际上的同类大公司一直在研究这个技术，但他们一直无法控制好兆声波的能量。如果控制不好，会打坏晶圆上的电路。兆声波的优势是，通过兆声波带来的震动，把微小的颗粒和常规手段难以清洗的particle清洗出来。盛美独有的技术在45nm以下、28nm、14nm具有显著优势。同时盛美把兆声波技术作为一个选项让客户可以选择加装这个功能，成本也比较高。盛美2017年11月在美国上市，定位自己为一家国际性的公司，与国际大公司同等竞争水平。目前，DNS、TEL能做到单腔设备用到的化学药液，盛美80%以上的药液也可以做，同时搭配盛美的兆声波技术，产品的良率已经在客户端得到了验证；在某些方面甚至超过了国际一线水平；

2）北方华创：前不久北方华创收购Akrion，主要是做槽式设备。由于国内工厂很多12吋的晶圆厂工艺还是集中在45nm以上，因此槽式设备还有很大的空间。目前三星等厂商主要盈利的部分还是集中在63、45nm这个阶段，虽然宣称7nm技术突破，但离这个技术成为主流还有很远一段距离。因此目前槽式清洗设备还是有一定的空间。

3）至纯科技：本身是做超纯气体及特殊化学气体输送，因此在做湿法设备有一定的优势。因为湿法设备要用到化学药液，涉及到化学药液的输送。但是他本身之前并不具备做清洗设备的能力。由于他与国际清洗设备厂商合作，因此也开发出了自己的单片设备并在客户端进行验证。

盛美与至纯在单片清洗设备领域的竞争：

1）盛美早期实现工艺突破不容易。目前已具备有先发优势，他的技术客户已经在海力士得到验证，已拿到无锡海力士和韩国海力士总部的重复订单，证明他的设备技术水平已经达到了国际厂商的同类水平。

2）盛美技术积累时间长，同时注重知识产权保护，申请了许多专利保护。前段时间与韩国某公司（海力士的供应商）有些纠纷。盛美18年已经宣布得到某一客户定单达3500万美金，未来可预见的订单是5000-6000万美金。说明盛美技术的积累和早年的努力已经得到了国内主流客户的认可，可以给与批量的订单。

3）至纯合作的是韩国m的技术，因此也已经在海力士得到验证。韩国这家公司作为海力士扶持的公司，在海力士的清洗设备占40%左右。但是如果至纯想要进入国内的大客户，如中芯国际、长江存储等，还是需要先得到本土客户的终端确认，才有批量订单。

盛美与北方华创的竞争：北方华创目前还是在做槽式，单片清洗还等待验证。但因为北方华创身在北方，有完整的产业链，同时像中芯国际这种厂商很支持这种带有国企背景的企业。北方华创需要做的主要是处理好与收购方的企业文化之间的平衡、技术的吸收。这个行业得到大厂商的支持非常重要，因此北方华创有自己的优势，但也有国企的劣势在。

盛美的独到技术：兆声波技术对于下游清洗主要的改进：PRE指标（颗粒去除良率）。有的设备颗粒清除效率在95%，加上兆声波清洗技术之后，可能提升至97%，就这个指标来说，良率提升2个点，可能就为客户节省几百万美金。

韩国m公司的独到技术：对于某些特殊药液，使用时会产生强烈的结晶，堵塞腔体。m有独到的工艺降低结晶的产生，同时做到结晶的清除，从而减少人工维护措施。

清洗设备的核心壁垒：就盛美来说，从09做出第一件样机到目前已经过去了8年时间，本身盛美具有自己的研发实力。对后入者来说，一、研发成本较高，一台设备达到300万-500万美金不等；二、人力成本也较高；三、如果没有自己独到的技术，后期发展起来可能会引起国际上的专利纠纷等问题。

盛美与DNS的比较：包括盛美目前也都是还在追赶期，毕竟对于国际龙头企业来说，都经过了10-20年的不断研发投入、得到数据验证。（类似20年前的汽车产业。）中国目前想要赶上DNS这样的国际龙头，可能还需要很长时间。（3年都不一定）因为除了资金问题，目前真正懂清洗设备和客户需求的人才和技术目前都非常欠缺；本身庞大的清洗设备，涉及到非常多的技术细节、测试、上下游的供应商等，需要专业的人才和技术，单纯靠砸钱，不一定能出成果。比如韩国，发展了这么多年，也还是没有赶上东京电子和DNS。

客户选择设备的核心指标：

1）一般评价半导体清洗设备的指标是PRE（颗粒去除率）。到28nm以下工艺节点，良率80%与85%就能体现差距；尽管只提升3-5个百分点，但对于一个工厂来说，一个点的提高就可能是每月几十至几百万美金的成本节约。14nm的工艺节点时，有些清洗设备可能清洗不掉颗粒，良率在40%，那么另一些设备清洗良率在60%，就体现差别。同时还有一些其他指标：

2）宕机时间。由于半导体行业是24小时全自动的，因此设备的可靠性要非常高，要95%的时间都能正常运行。

3）宕机之后的快速响应的时间。包括出了问题之后如何解决等等。

国内厂商的价格差距：如果盛美的产品搭配兆声波清洗技术，价格会比别家高很多。如果不配兆声波技术，主要是针对不同化学药液，差距就不太明显。因为盛美的核心零部件来自于美国、日本、韩国；如果至纯科技采用韩国的技术，他的零部件供应商也来自韩国、日本。盛美某些零部件供应商与至纯相重合，因此就硬部件来说差别不大。因此，如果不考虑兆声波技术，单就洗液来说价格差距不大。但如果客户要研究28nm、14nm，就适合搭配盛美的兆声波技术，价格就会比较高。

国际厂商的价格差距：在同样的配置下，价格大概至多有10%左右的差距。因为，1、有特殊的技术需要保护；2、产品原料多为进口，成本等没有优势，因此价格并没有优惠很多。比如盛美的设备并不比日本的便宜，主要是因为材料多为日本进口，小部分从美国、韩国进口，采购成本并不比日本本土公司从日本买便宜，因此没有原材料成本的优势；唯一优势可能是人力成本便宜一点。因此设备价格并没有比DNS，Tel便宜很多。另外，设备比较难但从价格方面比较。尤其是盛美作为一家国际性的公司，并不是要打价格战，盛美的价格也比较高。

在相同的价格水平下，国内厂商购买国内设备厂商的动力：

1）独特的技术。比如盛美的兆声波清理技术，到45nm以下具有显著的优点，可以针对FinFET的3D工艺即非常精细的1.5-2nm的工艺也能进行清洗，并且不造成损伤。

2）可靠性：如果设备稳定，1-2个月不用维护，工厂也可以节省下来人力成本。

3）化学药液的使用率。设备对化学药液的浓度要求低的话，对客户来说，节省客户的药液耗材成本。

4）成本和价格的优势。如果成本能控制好，还是有很多厂商选择。

5）后续服务。因为任何设备都有出现故障的几率，因此出故障时的响应时间要迅速。同时要能针对客户特殊的需求，做出设计的改变，进行定制化的服务。国际大厂不愿意进行定制化的服务，而且一般定制化的时间也很长。相对比，盛美的服务效率较高、技术在自己的手上，响应迅速。像北方华创和至纯科技，如果可以做到技术在自己手上、利用本土优势，也是有机会的，因为市场整体比较大。

其他关于清洗设备的关键问题：

清洗设备的生命周期：因为清洗设备一般都比较昂贵，一般能至少使用10年。因此新建工厂的投资一般比较大，折旧率较快，历史上会存在大小年的情况。

清洗设备需要使用的耗材：就清洗设备本身，使用的化学药液一是厂务提供、二是昂贵的药液可以回收利用；对于不贵重的药液用完就可以直接排掉。因此药液的使用可以根据单腔用量的工艺时长和药液的流量时间来进行估算。化学药液本身用完就可以排放掉，或通过处理之后排放。其他耗材较为昂贵，有些设备每月要进行PM维护，每半年进行保养等，比如机械传动类的地方轴承或枪体里面的吸盘等要作为耗材。其他设备很少作为耗材。

零部件进口依赖度：目前依赖度非常高。核心的零部件大部分主要掌握在日本、美国、荷兰、韩国等。目前依赖程度最大的主要是日本，日本很多半导体零部件都处于优势地位。具体来说，比如输送化学药液的高纯泵、控制化学药液流量精度的流量剂都是需要进口，行业寡头主要还是日本。目前来说，因为90%的设备是从日本、韩国进口，美国的设备具有可替代性。在湿法设备上，美国进口的较少，垄断地位较少，基本都可以替代。

零部件是否存在供应紧张：目前产业非常火热，核心部件的交货期延长。很多零部件工厂生产交期都排到了半年后甚至一年后。国内需求的大幅增长，对于国际占垄断份额的大厂来说，订单需求量相比较是最大的。从生产角度来说，要提前下订单，做到安全库存，有预见性。一般可以解决需求问题。

国际客户：最早的订单来自于海力士。就目前国际客户来看，主要集中在日本、韩国、台湾和大陆。韩国市场由于进入了海力士，没有进入三星；台湾市场客户是全球最大的代工厂和晶圆制造厂。同时在14、15年进入了台湾一家做内存条、逻辑芯片的比较大的工厂，也是一个非常重要的客户（通过查看台湾前几家的名单，就能找到）。由于盛美最早在美国成立，不排除将来还会进入美国。同时，公司已经开发了包括东南亚某些国家的一些客户，已经进入到一家美资背景的东南亚工厂做验证。

国内客户：主流厂商基本上都有合作。从2017年的数据来看，大陆新增的工厂情况已经超过日本、台湾、韩国。在2018年国家产业支持的背景下，国内大陆的份额会超过韩国、台湾。目前，盛美在国内几家大客户的订单已经超过海力士，而且多为重复性订单，一次要求3-5台，所以盛美可以宣布终端客户一次达到几千万的订单，并且客户都要求在今年内完成交货。主要还是因为盛美有自己的技术，同时有先发优势，同时生产设计制造全在上海，所以整体来说，盛美具有国产化设备的优势。

盛美的长期目标：盛美本身目标是希望做到全球领先的清洗设备，因为盛美是国际化的视野与本土化相结合。终极目标是清洗湿法设备达到1/3的市场份额，规模达到10亿美金。目前来看，今年比去年有很大的增长，从已宣布的数据可以看出。

短期来看，由于国家扶持、产业增长，国内行业整体增速达50%-80%，盛美目前增长趋势极为乐观。18年上半年3月发布公告，得到某一客户大单达3600万美金，已达到去年全年水平；同时伴随着18年客户范围的扩大，整体收入情况将呈现爆发式增长。

长期来看，对于盛美来说，目前用于前道的清洗设备占80%，还开发出用于封装的设备。未来还会开发包括电镀设备等比较昂贵的设备，盛美是一家非常注重研发的公司。因此，盛美不仅立足于清洗设备，还会对标日本DNS，进行自我吸收消化、研发，形成自己的产品链。dns是清洗设备的龙头，同时还有光刻胶的涂胶设备、显影设备等等，产品比较全。盛美目前的封装设备也比较全面，是目前国内最大的封装厂商江阴长电的供应商。盛美最近几年，每年至少都会推出一款新产品。

盛美为什么在美国上市：98年盛美在美国成立，在美国有近10年的历史，早期的股东、董事等是在美国。老板是美籍华人，也是千人计划学者。后期随着02专项等原因回国，回国之后接受国内张江创投、科投、大基金等投资。设在美国主要还是考虑到盛美的定位是做一个国际化的公司，定位在美国可以利用本土优势。

盛美最近两年是否得到产业基金的扶持包括下游客户的扶持：有。如：一、上市前得到大基金的支持。二、是最早进入海力士的国内厂商，因此具有先发优势，技术和工艺也很容易得到国内下游客户的认可。三、身在上海、也是国产化的设备。

m之前与盛美的专利冲突：专利冲突主要集中在兆声波技术。盛美注重知识产权保护，申请了很多专利保护。但由于mujin与盛美有共同的客户，不可避免有专利的纠纷，最终由于客户的原因可能会达成一定谅解和妥协。如果mujin不采用兆声波技术，就不会产生侵权的行为。

今天是《半导体行业观察》为您分享的第1649期内容，欢迎关注。