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解析全球半导体设备之争

admin 人造钻石 2021年05月29日

  本周,半导体设备市场又传来一则消息,应用材料在收购美国投资公司KKR集团旗下半导体设备供货商KokusElectric(原本隶属日立国际电气,在 2018 年 6 月分拆出来,之后被KKR集团纳入麾下)谈判当中,提高了价码,开价金额达35亿美元,较原先的22亿美元高出59%。

  据日本媒体报道,应用材料向美国证券交易委员会 (SEC) 提出的文件中说明了提高出价的原因:全球半导体制造设备市场的长期愿景一片光明,应用材料认为,此交易有助于进一步扩大其存储器生产设备的市场份额。

  应用材料指出,全球数字转型加速,对半导体依赖加深,看好晶圆厂强劲的投资力道将一路延续至2021 年;由于应用材料是全球最大的半导体设备厂,其展望向来被视为产业风向标。该公司首席执行官Gary Dickerson指出,疫情突发改变了社会运作模式,带动通信产业转型,使晶圆厂设备需求稳健增长,全球对半导体的依赖前所未见,应用材料确信客户的投资需求将延续至 2021 年后。

  应用材料的这一加价举措,充分说明了当下半导体市场的火热程度,据SEMI统计,2020年全球半导体设备出货成绩非常亮眼,且在接下来的2021和2022年,大概率会连续出现大幅增长。这些给了各大半导体设备厂商拓展业务以强大的底气,加价收购标的厂商,志在必得。

  而有报道指出,应用材料的这一收购举措,将对日本最大的半导体设备厂商东京电子构成一定的威胁,虽然Kokusai Electric的规模和全球影响力有限,但其出色的技术和产品可以帮助应用材料弥补短板,而这部分技术和产品正是东京电子所擅长的。

  可见,作为全球最大的半导体设备厂商,应用材料不仅常年与全球排名第二的老对手ASML在营收方面竞争激烈,眼下又开始进一步“抢夺”全球排名第三的东京电子市场份额。在发展前景一片光明的形势下,半导体设备厂商,特别是全球排名靠前的厂商之间的市场争夺战更加剑拔弩张。

  记得在2020下半年,知名半导体行业分析师Robert Castellano表示,应用材料将在2020年超过ASML,重新成为半导体设备的头羊。按照Castellano在2019年的统计,ASML在当年超过了应用材料,登上了全球半导体设备厂商排名榜首位置。凭借在EUV光刻机市场呼风唤雨的绝对实力,近两年,ASML的营收逐渐赶上了半导体设备传统霸主应用材料,从而产生了头名之争。

  应用材料长期稳坐在半导体设备第一供应商的位置,凭借的就是其全面而强大的产品线,特别是具有更高技术含量的半导体制造前道设备,该公司具有深厚的技术功底。

  从历史来看,应用材料通过一系列的并购,不断加强着自身的实力。不过,从1967到1996年的 30年中,该公司只有一次与核心业务相关的并购,即1980年收购了英国Lintott Engineering公司,进入了离子注入市场,并于1985年推出了第一台全自动离子注入机Precision Implant 9000。1992年,应用材料超越东京电子,成为全球最大的半导体设备制造商,并蝉联至今。在成为市场龙头后,该公司加快了并购的步伐,从1997到2007年,先后发起了14起并购案,不断进入新市场并完善产品组成。

  应用材料的半导体制造相关设备是其主要收入来源,产品线涵盖了半导体制造的数十种设备,包括原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、离子注入、刻蚀、快速热处理(RTP)、化学机械抛光(CMP),以及晶圆检测设备等。

  ASML方面,据Gartner统计,该公司在全球光刻机市场中的份额超过80%,营收中,深紫外光光刻机(DUV)占比最高,达到55%,但随着台积电7nm+和5nm制程的量产,其EUV光刻机的需求量明显上升。

  2020年第三季度,ASML一共交付了 10台EUV设备,并在本季度实现了 14 台系统的销售收入,第三季度的新增订单达到29亿欧元,其中5.95亿欧元来自4台EUV设备。

  EUV光刻机方面,ASML绝大部分TWINSCANNXE:3400B 系统在客户处同时进行了生产率模组的升级。ASML公布了TWINSCAN NXE:3600D的最终规格,这是 EUV 路线 的曝光速度,每小时可曝光160片晶圆,生产率提高了18%,并改进机器配套准精度至1.1nm,计划于2021年中期开始发货。

  最近有消息称,ASML出货了第100台EUV设备,而且订单还在增加当中。

  应用材料和ASML,一个全面均衡,一个绝对优势突出,而处在当下这一产业发展节点上,ASML的增长速度更胜一筹。这或许也是应用材料想通过并购等手段不断拓展版图和市场份额的重要原因。

  日本和韩国都是集成电路强国,然而,说到产业链上游的半导体设备,日本处于绝对优势地位,也正是因为如此,在2019年夏天,半导体设备和材料被日本政府“断供”后,韩国显得手足无措。

  在日本,除了全球排名第三的东京电子之外,还有多家排名在全球前15的半导体设备厂商,主要包括如下几家。

  迪恩士(SCREEN):该公司擅长清洗设备,开发出了适应于多种环境的各类清洗设备,并在半导体清洗的三个主要领域均获得第一的市场占有率。

  日立国际电气(hitachi kokusai):该公司生产的半导体设备主要是热处理设备。

  Daifuku(大福):该公司的洁净室存储、搬运系统被广泛应用于半导体、液晶等平板显示器制造行业。

  韩国方面,与日本相比,半导体设备厂商的数量和市场影响力都比较有限。最知名的就是SEMES了,该公司成立于1993年,是韩国半导体设备第一大厂,主要生产清洗、光刻和封装设备。

  近两年,日本与韩国的半导体设备和材料之争愈演愈烈。2019年7月,日本对半导体和显示器的关键材料实施了贸易限制,在此之前,韩国一直严重依赖日本供应商。2020年以来,韩国政府一直致力于培育本地半导体供应商,最初是在本地保护材料,零件和设备以防止供应链中断,如今已发展成为培养具有全球竞争力的供应商的战略。

  韩国政府已承诺今年投资2.5万亿韩元用于研发半导体设备和材料,这比2020年的投资增长了23%。

  在政府的支持下,韩国本土的中小半导体设备厂商踌躇满志,有望实现快速增长。

  代表厂商如Jusung Engineering,该公司生产半导体,平板显示器和太阳能电池生产设备。尽管该公司在2020年苦苦挣扎,当地客户的订单减少了,但在政府的支持下,今年有望恢复增长,主要的半导体和显示设备客户已恢复投资,近几个月来,来自中国客户的订单也已恢复。Jusung与LG Display签订了一项合同,于2020年11月提供175亿韩元的显示器制造设备。它还与中国的InfoVision光电公司签订了显示设备供应协议。该公司正加大在下一代设备上的研发投资力度,2020年前三季度,累计投资383亿韩元,占公司销售额的43.3%。

  Jusung正在生产原子层沉积(ALD)设备,可用于制造半导体芯片,也可应用于显示器和太阳能电池制造。

  该公司已获得2166项专利,在本地半导体设备行业中是最高的。Jusung Engineering首席执行官Hwang Chul-joo说:“考虑到投资规模,我们预计今年的收益将创历史新高。随着我们成为第一个开发该技术的公司,Jusung在ALD领域将拥有强大的竞争力。”

  据Gartner统计,全球规模以上晶圆加工设备商共计58家,其中日本的企业最多,达到 21 家,占36%,其次是欧洲13家、北美10家。而综合晶圆前后道加工,以及封测设备来看,北美和日本则处于绝对的优势地位。

  就晶圆处理设备而言,美国实力非常强劲,在全球晶圆处理设备供应商前5名中,美国就占据了3席,分别是排名第一的应用材料,市占率19%左右;第二的Lam Research,市占率13%左右;以及排名第5的KLA,市占率6%左右。

  具体而言,晶圆处理设备中,几个主要工序的设备也都基本处于行业龙头的高度垄断之中。其中,在PVD领域,应用材料公司占据了近 85%的市场份额,CVD占30%;刻蚀设备方面,Lam Research最多,市占率达53%,而KLA在半导体光学检测领域,全球市占居冠。在各个领域中,前三大巨头的市场份额相加均超过70%。

  日本方面,从半导体设备细分领域来看,市场份额超过50%的半导体设备种类当中,日本就有10种之多。

  日本企业占全球半导体设备总体市场份额高达37%。在电子束描画设备、涂布/显影设备、清洗设备、氧化炉、减压CVD设备等重要前端设备、以划片机为代表的重要后道封装设备和以探针器为代表的重要测试设备环节,日本企业竞争力非常强。

  在前道15类关键设备中,日本企业平均市场份额为38%,在6类产品中市场份额占比超越40%,在电子束,涂布显影设备市场份额超过90%;在后道9类关键设备中,日本企业平均市场份额为41%,在划片,成型,探针的市场份额都超过50%。

  总体来看,美国在晶圆加工的前道设备方面,整体实力还是要强于日本的,而日本的封测设备综合实力显得更胜一筹。

  可以看出,美国厂商4家,日本厂商8家,日本虽然在数量上有优势,但在总体市场率方面,特别是排名前5厂商的数量,处于劣势。这样看来,美国的半导体设备似乎更受欢迎。

  在半导体设备方面,中国大陆具备强大的消费能力,因此,各大半导体设备厂商都在紧盯着这块蛋糕。然而,在供给侧,中国本土的设备厂商在全球市场影响力比较小,很难对国际大厂形成压力。

  不过,随着贸易壁垒加剧,以及本土设备厂商的顽强成长,还有政府的大力支持,使得本土设备厂商有了更大的试错和成长空间,近两年的订单量明显提升。最近,有统计显示,多家本土半导体设备企业斩获大单,2020年第四季度,国内设备商中标82台,同比增长100%,订单周期2-3个季度,收入确认在2021年,多项设备国产市场份额大幅提升10%以上。

  国内半导体设备企业营收陆续突破7-10亿盈利拐点(统计国内外设备企业,营收7-10亿是盈利拐点区间)。

  按这样的势头发展下去,2021年中国半导体设备国产化率有望继续提升。有望在竞争激烈的国际半导体设备市场占有一席之地。

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  00 NAND门利用先进的硅栅极CMOS技术实现了与LS-TTL门电路相似的操作速度,同时保持了标准CMOS集成电路的低功耗。所有栅极都有缓冲输出。所有器件都有高抗扰度,并且能够驱动10 LS-TTL负载.74HC逻辑系列的功能和引脚分配与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:8 ns 宽电源范围:2-6V 低静态电流:20μA,最大值(74HC系列) 低输入电流:1μA,最大值 10 LS-TTL负载的高扇出 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  U04反相器利用先进的硅栅极CMOS技术实现了与LS-TTL门电路相似的操作速度,同时保持了标准CMOS集成电路的低功耗.MM74HCU04是一款无缓冲反相器。它具有高抗扰度,并且能够驱动15 LS-TTL负载.74HC逻辑系列的功能和引脚分配与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:7 ns 15 LS-TTL负载的高扇出 静态功耗:室温条件下最大值为10μA 低输入电流:1μA,最大值 应用 本产品是一般用途,适用于许多不同的产品应用。 电路图、引脚图和封装图...

  T164采用先进的硅栅极CMOS技术。具有标准CMOS集成电路的高抗噪能力和低功耗。它还具有可比低功率肖特基器件的速度。该8位移位寄存器具有门控串行输入和CLEAR。每个寄存器位为一个D类主/从触发器。输入A& B允许对涌入数据的全面控制。在一个或两个输入上的一个低电平将禁止新数据的进入且将第一个触发器在下一个时钟脉冲时重置至低电平。在一个输入的高电平使能其他输入,将决定第一个触发器的状态。串行输入的数据在时钟为高电平或低电平时将被改变,但是仅有满足设置和保持时间要求的信息进入。在正向电压在时钟脉冲转换期间,数据串行转移入和移出8位寄存器。清零与时钟无关,通过清零输入的低电平实现.74HCT逻辑系列的功能和引脚分配与标准74LS MM.7HCT器件专用于TTL和NMOS组件与标准CMOS器件之间的接口。另外,这些器件也是LS-TTL器件的插件替换件,而且可用于降低现有设计的功耗。 特 典型传播延迟:20 ns 低静态电流:40μA,最大值(74HCT系列) 低输入电流:1μA,最大值 10 LS-TTL负载的高扇出 兼容TTL输入 应用 此产品是一般用途,适用于许多不...

  595高速移位寄存器采用先进的硅栅极CMOS技术。此器件具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。它包含一个8位串进并移位寄存器,可以馈入8位D型存储寄存器。该存储寄存器具有8个3态输出。移位寄存器和存储寄存器都提供独立的时钟。移位寄存器具有直接覆盖清零,串行输入和串行输出(标准)引脚,以用于级联。移位寄存器和存储寄存器都使用正边沿触发时钟。如果两个时钟连接在一起,则移位寄存器状态始终比存储寄存器提前一个时钟脉冲.74HC逻辑系列在速度,功能和引脚输出上与标准74LS逻辑系列兼容。所有输入通过钳位至V CC 和接地的内部二极管加以保护,以免因静电放电而受损。 特性 低静态电流最大值(最大值) / ul

  带存储功能的8位串进并出移位寄存器 宽工作电压范围2V-6V 可级联 移位寄存器具有直接清零引脚 保证移位频率:DC到30MHz 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用程序。 电路图、引脚图和封装图...

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  574高速八通道D型触发器采用先进的硅栅极P井CMOS技术。它们具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。由于具有大输出驱动能力和3态功能,这些器件非常适合与总线组织系统中的总线线路接口.D输入端符合设置和保持时间要求的数据在时钟(CK)输入的正向转换期间传输到Q输出。当高逻辑电平应用于OUTPUT CONTROL(输出控制)输入端时,所有输出端进入高阻抗状态,不管其他输入端存在什么信号,也不管存储元件的状态如何。 74HC逻辑系列在速度,功能和引脚排列上与标准74LS逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延:18 ns 宽工作电压范围2V-6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电流:80μA,最大值 兼容总线导向系统 输出驱动能力:15 LS-TTL负载 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用程序。 电路图、引脚图和封装图...

  74A利用先进的硅栅极CMOS技术实现了与LS-TTL等效部件相似的操作速度。它具有标准CMOS集成电路的高抗噪能力和低功耗特点,可以驱动10个LS-TTL负载。该触发器具有独立的数据,预设,清零和时钟输入以及Q和Q#输出。数据输入上的逻辑电平在时钟脉冲正向转换期间被传输到输出。预设和清零与742C逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:20 ns 宽电源范围:2-6V 低静态电流:40μA,最大值(74HC系列) 低输入电流: 1μA,最大值 10 LS-TTL负载的高扇出 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  574高速八通道D型触发器采用先进的硅栅极P井CMOS技术。它们具有标准CMOS集成电路的高抗扰度和低功耗特点,可以驱动15个LS-TTL负载。由于具有大输出驱动能力和3态功能,这些器件非常适合与总线组织系统中的总线线路接口。在这里(CK)输入的正向转换过程中,D输入端的数据(符合设置和保持时间的要求)被传输到Q输出端。当高逻辑电平应用于OUTPUT CONTROL(输出控制)输入端时,所有输出端进入高阻抗状态,不管其他输入端存在什么信号,也不管74储逻辑系列兼容。保护所有输入端,以免因内部二极管钳位至V CC 和地线的静电放电而受到损坏。 特性 典型传播延迟:20 ns 宽工作电压范围2-6V 低输入电流:1μA,最大值 低静态电流:80μA,最大值 兼容总线导向系统 输出驱动能力:15 LS-TTL负载 应用 此产品是一般用法,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  线性稳压器是单片集成电路,设计用作固定电压调节器,适用于各种应用,包括本地,卡上调节。这些稳压器采用内部限流,热关断和安全区域补偿。通过充分的散热,它们可以提供超过1.0 A的输出电流。虽然主要设计为固定电压调节器,但这些器件可以与外部元件一起使用,以获得可调电压和电流。 特性 输出电流超过1.0 A 无需外部元件 内部热过载保护 内部短路电流限制 输出晶体管安全区域补偿 输出电压提供1.5%,2%和4%容差 无铅封装可用 应用 可用于Surface Mount D 2 PAK和Standard 3 -Lead Transistor Packages 电路图、引脚图和封装图...

  MC33160 线系列是一种线性稳压器和监控电路,包含许多基于微处理器的系统所需的监控功能。它专为设备和工业应用而设计,为设计人员提供了经济高效的解决方案,只需极少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器,具有短路电流限制,固定输出2.6 V带隙基准,低电压复位比较器,带可编程迟滞的电源警告比较器,以及非专用比较器,非常适合微处理器线路同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温保护的内部热关断。 这些线引脚双列直插式热片封装,可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短路电流限制 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源警告比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断保护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...

  530双路降压DC-DC转换器是一款单片集成电路,专用于下游电压轨的汽车驾驶员信息系统。两个通道均可在0.9 V至3.3 V范围内进行外部调节,并可提供高达1600 mA的电流。转换器的工作频率为2.1 MHz,高于敏感的AM频段,并且相位差180°,以减少轨道上的大量电流需求。同步整流提高了系统效率。 NCV896530提供汽车电源系统的其他功能,如集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。该器件还可以与2.1 MHz范围内的外部时钟信号同步。 NCV896530采用节省空间的3 x 3 mm 10引脚DFN封装。 特性 优势 同步整改 效率更高 2.1 MHz开关频率 电感更小,没有AM频段发射 热限制和短路保护 故障保护 2输出为180°异相 降低输入纹波 内部MOSFET 降低成本和解决方案规模 应用 音频 资讯娱乐t 仪器 电路图、引脚图和封装图...

  NCP1532 降压转换器 DC-DC 双通道 低Iq 高效率 2.25 MHz 1.6 A.

  2双级降压DCDC转换器是一款单片集成电路,专用于为采用1节锂离子电池或3节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用提供新型多媒体设计的核心和I / O电压。两个通道均可在0.9V至3.3V之间进行外部调节,每个通道可提供高达1.6A的电流,最大电流为1.0A。转换器以2.25MHz的开关频率运行,通过允许使用小电感(低至1uH)和电容器并以180度异相工作来减小元件尺寸,从而减少电池的大量电流需求。自动切换PWM / PFM模式和同步整流可提高系统效率。该器件还可以工作在固定频率PWM模式,适用于需要低纹波和良好负载瞬变的低噪声应用。其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。该器件还可以与2.25 MHz范围内的外部时钟信号同步。 NCP1532采用节省空间的超薄型3x3 x 0.55 mm 10引脚uDFN封装。 特性 优势 97%效率,50uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池寿命和播放时间 2.25MHz开关频率 允许使用更小的电感和电容 模式引脚操作:仅在轻载或PWM模式下自动切换PWM / PFM模式 允许用户在轻载或低噪声和纹波性能之间选择低功耗 可调输出电压0.9V至3.3V 复位输出引脚...

  2B降压型DC-DC转换器是一款单片集成电路,针对便携式应用进行了优化,采用单节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电。该器件采用0.9 V至3.3 V的可调输出电压,可提供高达600 mA的电流。它使用同步整流来提高效率并减少外部部件数量。该器件还内置3 MHz(标称)振荡器,通过允许更小的电感器和电容器来减小元件尺寸。自动切换PWM / PFM模式可提高系统效率。其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。 NCP1522B采用节省空间的薄型TSOP5和UDFN6封装。 特性 优势 94%效率,50 uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池寿命和播放时间 3.0 MHz开关频率 允许使用更小的电感(低至1uH)和电容 轻负载条件下PWM和PFM模式之间的自动切换 轻载时的低功耗 可调输出电压0.9V至3.3V 应用 终端产品 电源f或应用处理器 核心电压低的处理器电源 智能手机手机和掌上电脑 MP3播放器和便携式音频系统 数码相机和摄像机 电路图、引脚图和封装图...

  NCP1529 降压转换器 DC-DC 高效率 可调节输出电压 低纹波 1.7 MHz 1 A.

  9降压型DC-DC转换器是一款单片集成电路,适用于由一节锂离子电池或三节碱性/镍镉/镍氢电池供电的便携式应用。该器件可在外部可调范围为0.9 V至3.9 V或固定为1.2 V或1.35 V的输出范围内提供高达1.0 A的电流。它使用同步整流来提高效率并减少外部元件数量。该器件还内置1.7 MHz(标称)振荡器,通过允许使用小型电感器和电容器来减小元件尺寸。自动切换PWM / PFM模式可提高系统效率。 其他功能包括集成软启动,逐周期电流限制和热关断保护。 NCP1529采用节省空间的扁平2x2x0.5 mm UDFN6封装和TSOP-5封装。 特性 优势 96%效率,28 uA静态电流,0.3 uA关断电流 延长电池续航时间和播放时间 1.7 MHz开关频率 允许使用更小的电感和电容器 在轻负载条件下自动切换PWM和PFM模式 轻载时的低功耗 可调输出电压0.9V至3.9V 即使在PFM模式下,同类最佳低纹波 应用 终端产品 电池供电应用电源管理 核心电压低的处理器电源 USB供电设备 低压直流电源电源管理 手机,智能手机和掌上电脑 MP3播放器和便携式音频系统 电路图、引脚图和封装图...

  系列降压开关稳压器是单片集成电路,非常适合简单方便地设计降压型开关稳压器(降压转换器)。该系列的所有电路均能够以极佳的线 A负载。这些器件提供3.3 V,5.0 V,12 V,15 V的固定输出电压和可调输出版本。 此降压开关稳压器旨在最大限度地减少外部元件的数量,从而简化电源设计。标准系列电感器针对LM2575进行了优化,由多家不同的电感器制造商提供。 由于LM2575转换器是一种开关电源,与传统的三端线性稳压器相比,其效率要高得多,特别是在输入电压较高的情况下。在许多情况下,LM2575稳压器消耗的功率非常低,不需要散热器,也不会大幅降低其尺寸。 LM2575的特性包括在指定的输入电压和输出负载条件下保证4%的输出电压容差,以及振荡器频率的+/- 10%(0C至125C的+/- 2%)。包括外部关断,具有80 uA典型待机电流。输出开关包括逐周期电流限制,以及在故障条件下进行全保护的热关断。 特性 3.3 V,5.0 V,12 V ,15 V和可调输出版本 可调版本输出电压范围为1.23 V至37 V +/- 4%最大线 A输出电流 宽输入电压范围:4.75 V至40 V 仅需要4个外部元件 ...


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