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半导体前道量检测修复设备企业将受益国家政策所营造的良好环境
发布日期:2024-04-09 08:43:13

半导体前道量检测修复设备企业将受益国家政策所营造的良好环境

我国半导体前道量检测修复设备市场目前由 KLA、 AMAT 等国际原厂的修复部门占据主导地位, 我国修复厂商持续提升修复能力,已逐渐形成对国际原厂修复部门的有效竞争。半导体前道量检测修复设备行业属于国家重点扶持和发展的战略性新兴产业。 多重法规、政策的发布和落实,为半导体设备行业提供了财政、税收、技术和人才等多方面的支持,为行业内企业创造了良好的经营环境,促进了我国半导体设备行业的发展。国内半导体前道量检测修复设备的企业也将受益于国家政策所营造的良好产业环境,实现健康、持续发展。

1、半导体修复设备行业概述

(1)半导体修复设备行业历史悠久,使用修复设备系晶圆制造企业行业惯例

半导体修复设备行业历史悠久,几乎伴随设备生产制造行业同时出现,两者呈互补关系,共同辐射全球设备市场。 修复厂商分为原厂修复部门和独立第三方修复厂商。

半导体设备,尤其是前道量检测设备、光刻机等前道设备,具有单价较高、技术保值期较长的特点,以前道量检测设备为例,单台价格一般在几百万元到几千万元。对于下游芯片产线而言,即使半导体设备退役,一般也不会直接报废,而是通过出售的方式,获得一定的残值回报。对于制程相对先进的芯片产线而言,其工艺升级后退役下来的设备,在工艺节点上往往符合成熟制程芯片产线目前的设备采购需求。而对于成熟制程芯片产线来说,采购经修复的退役设备,也可以大大节省固定资产投入。

由于退役设备一般存在故障或功能缺失,购入后并不能直接使用,而成熟制程芯片产线对修复设备的验收标准较高,与新设备完全一致。因此,退役设备需要经过修复完善,才能重新投入到芯片产线中。在上述背景下,修复设备行业应运而生,通过对退役设备的诊断、功能修复、精度修复、调试,使得修复后的设备达到与原厂新设备同样的验收标准。

此外,由于半导体设备属于高精密仪器,若发生故障可能导致芯片产线无法正常经营,因此芯片产线客户对半导体设备的维护也有着较高的要求,对于修复设备,修复企业一般亦须提供与原厂要求一致的运维服务,以保证设备的稳定运行。

以国外发达市场作为参考,修复业务亦历史久远,与自研业务形成互补共存关系。国外龙头企业普遍开设修复部门,通过对退役设备的修复并再销售来占据成熟制程设备市场。

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(2)半导体修复设备产业链由晶圆厂、贸易商和修复企业组成,修复企业主要提供设备修复的技术价值

在半导体修复设备产业链中,主要的参与方包括设备供方晶圆厂、设备需方晶圆厂、贸易商、修复设备企业。

芯片行业发展进步较快,一代产品需要一代工艺,一代工艺对应一代设备。因此随着一些制程相对先进的芯片产线迭代工艺,相应设备便会退役并销售。一方面,行业中的贸易商会进行退役设备的采购,并促进退役设备的流通,另一方面,修复设备企业也会通过直接参与芯片产线的公开招投标、竞价等方式,购置退役设备。修复设备企业从芯片产线或贸易商处购入退役设备后,会进行一系列的诊断、功能修复及精度修复、调试等,最终完成修复,并销售给设备需方晶圆厂或具备晶圆厂渠道的贸易商,设备得以在需方芯片产线中重新服役。

晶圆厂的供需方角色也不是一成不变的,当需方晶圆厂出现工艺制程进步、设备故障退役后,也会产生退役设备,经修复后,投入到制程更低的芯片产线中服役。

在修复设备行业的产业链中,修复设备企业赋予了退役设备重新达到服役标准的价值,系行业中的核心环节;而贸易商主要起到设备流通的作用,本身不具备设备修复能力,仅靠买卖挣取差价。

(3)修复工作具有不同层次,只有掌握故障诊断、参数调整、零部件设计、选配、自研替代能力的企业,可以完成深层次的、实质性的修复工作

修复工作由易到难,分别系入厂准备工作、设计选配与替代、参数调整、诊断和自制零部件或核心组件。其中, 入厂准备工作并不触及设备的功能和精度修复,系较为简单的浅层修复工作;在退役设备故障多样化、国际贸易形式变化的形势下, 需要通过长期的实践积淀, 才能完成深层次的、实质性的修复工作,具体包含对设备结构、技术原理、行业技术需求的深刻理解, 跨行业的知识储备,了解其他行业技术是否具备迁移到本行业的可能,最终形成零部件设计、选配、自研能力。

2、前道量检测修复设备的市场规模及供需情况

(1)半导体的终端应用多样性导致产线制程存在差异,导致下游存在持续的修复设备市场需求

在晶圆制造工艺代际更替过程中,不同制程半导体产品在终端市场应用呈现多样化的特点。例如,采用大晶圆尺寸及先进制程制造工艺的主要为 CPU、 AI 芯片和存储器等产品;而在汽车电子、消费电子等领域应用广泛的功率分立器件、 MEMS、 模拟芯片等,仍主要使用成熟制程工艺。此外,芯片产线工艺的先进与成熟也是相对的,随着技术的进步,芯片产线的工艺节点也会不断演进。

在上述背景下,不同芯片产线对设备的需求,也由此发生分化。例如,对于终端是 CPU、 AI芯片、 存储器等产品的芯片产线来说,其具备一直保持追求先进工艺的动力,愿意付出更高的固定资产投入,购买 KLA 等国际龙头企业最新研发的“新设备”;而对于终端是功率分立器件、MEMS、 模拟芯片等产品的芯片产线来说,先进工艺对其生产的帮助不大,“新设备”虽然在部分情况下也可以使用,但其高昂的采购价格和维护成本,导致其性价比较低,不符合芯片产线的商业经济需求,这一类芯片产线更多会选择“修复设备”。

因此,下游芯片产线会根据具体情况选择新设备或修复设备,新设备和修复设备并不存在孰优孰劣的区别,均具有着广阔的市场。终端应用多样性,决定了不同产线持续存在制程差异,进而决定了修复设备市场的持续需求。

(2)下游终端应用市场的快速发展,加快了我国成熟制程芯片制造产线的建设,使得修复设备需求快速增长

下游汽车电子、消费电子等终端需求的快速增长对成熟制程工艺制造的芯片产生巨大需求,为我国成熟制程芯片产线的建设奠定了市场基础。2023年我国新能源汽车产销量分别达到958.7万辆和949.5万辆,同比分别增长35.8%和37.9%;我国新能源汽车产销量占全球比重超过60%、连续9年位居世界第一位;新能源汽车出口120.3万辆、同比增长77.2%,均创历史新高。根据德勤预计测算, 2022 年度,新能源汽车车均芯片搭载数量系传统燃油车的 1.56 倍。此外,根据 IDC 数据, 2018 年至 2022 年,我国可穿戴设备出货量由约 7,321 万台增长至约 16,000万台。

在成熟制程芯片市场需求快速增长的背景下,我国芯片产线增长迅速。至 2022 年末,全球晶圆产能(等效八英寸)达到每月 2,546 万片,其中,中国大陆晶圆产能占全球比例约为 24%。

我国成熟制程芯片产线的快速建设,使得下游对成熟制程前道量检测设备需求呈现持续增长,但在国际龙头原厂设备及自研设备供应不足的背景下,修复设备成为我国芯片产线迭代过程中成熟制程设备的重要来源,市场规模快速增长。

(3)在行业发展规律和半导体设备保有量的共同影响下,退役设备市场供给充足

受到半导体行业特性影响,各类芯片产线制程节点会随着时间的推移,整体呈现不断进步的状态。而制程节点的进步,必然带来退役设备的产生。在此背景下,设备“退役→修复→再利用”的循环将动态存续。

例如,在十余年前, 45nm 制程系世界范围内较为先进的制程节点,苹果公司于 2011 年发布的 iphone 4S 手机所采用的苹果 A5 处理器即采用 45nm 制程加工而来;而在十余年后,旗舰款智能手机的 CPU 芯片已普遍采用 3nm-7nm 制程工艺生产。时至今日, 45nm 制程虽然无法胜任智能手机处理器芯片的制造,但仍可生产高端 MCU、 OLED 显示驱动芯片、 CMOS 传感器芯片等,具有较强的经济价值。截至目前,我国芯片产线还是以成熟制程为主。从行业发展规律来看,上游退役设备的供给具备动态可持续性,并且可在下一代际开展多种应用。

根据全球知名半导体退役设备贸易商 Surplus GLOBAL(14070.KS)年度报告:“如三星、 SK海力士、美光、东芝等晶圆制造企业,如果由于新工艺设计、某些工艺的变更等导致设备利用率降低,则会向市场投标出售设备;全世界每年约有 7,000 至 8,000 台半导体专业退役设备出售。”此外,根据全球最大的半导体二手设备交易平台之一的 CAE 数据,全球共有 166 个国家或地区提供 69.24 万台/件在售退役设备及零部件。

近年来,在国际贸易形势变化的环境下,我国亦加强了芯片产线的建设。中国大陆共有 23 座 12 英寸晶圆厂投产,预计截至 2026 年还将新增 25 座12 英寸晶圆厂。上述晶圆厂累计投入了大量半导体设备。未来,随着我国芯片产线的制程升级,该部分设备亦会成为退役设备的重要来源。

3、 行业未来发展主要趋势

(1)修复市场发展进程有望持续推进

一方面,部分国内修复设备龙头企业已经取得了一定的市场份额,并不断开展与国外巨头修复部门的竞争,为芯片的生产提供稳定、可靠的设备支持,并伴随持续的运维服务,保障我国半导体行业的安全稳定。另一方面,针对国内厂商普遍存在的核心组件依赖于国外供应商的情况,国内部分修复设备企业亦展开了一系列的研发,以实现核心组件的发展,避免因国外供应商对核心组件断供,导致芯片的生产面临“以小制大”的问题。通过国内企业的不断探索,行业的发展有望持续推进。

(2)在修复设备市场, 技术迭代能力强、修复经验丰富的头部企业的优势地位将更加明显

如前文所述,芯片产线客户具有着持续提升工艺节点的需求,而随着工艺节点的提升,产品复杂程度亦会有所提高,对应的修复难度也将进一步提升。而前道量检测设备属于高精密仪器,涉及光学、物理学、机械学、算法等多领域学科的交叉,修复企业须持续学习新的理论知识,并不断实现修复工艺平台的迭代,方可应对新的修复需求。

随着上游退役设备工艺节点的迭代,传统的小型修复企业由于技术经验少、业务范围窄、研发能力弱,将逐渐不能适应新的行业环境,部分国内头部企业具备长期的修复行业经验,对市场上主流机型均有所布局,且有能力不断迭代修复工艺平台,因而竞争优势将在未来不断凸显,从而获得更多的市场份额。

而相对于原厂修复部门,国内头部修复企业通过技术追赶,逐渐缩小技术差距,并通过供应链的培育、核心组件及零部件的研发等方式,形成自身的竞争优势。此外,头部修复企业对市面上各类品牌的产品均有所研究,而原厂修复部门往往仅专注于自身品牌产品的修复,在技术路线广度方面,头部修复企业亦存在一定的优势。在上述背景下,头部修复企业对于原厂修复业务替代,亦会不断持续。

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