由5G、人工智能等新兴技术所催生出来的新应用场景对半导体的依赖性越来越大,在这种情况下,半导体产业的规模也有所扩大,根据相关调研机构的数据显示,2021年,全球半导体市场将达到5220亿美元。面对这个千亿美元的市场,围绕着半导体产业而展开的竞争也愈演愈烈。
产能供不应求,扩产正当时
作为全球最大的半导体消费市场之一,中国也加入到了半导体产业的竞逐中。借助这种市场趋势,大量的初创企业,尤其是芯片设计企业也如雨后春笋一般涌现了出来。由此,也带动了对晶圆产能的需求。
但目前晶圆代工市场的产能难以满足市场的需求。为了缓解这一市场情况,头部晶圆厂也开始纷纷开展了扩产计划,台积电今年资本支出金额将达250亿至280亿美元,创历史新高纪录;联电今年资本支出将达15亿美元,年增5成;世界先进资本支出也从去年的新台币35.4亿元,提升至今年的新台币50亿元,年增逾4成。
中国半导体设备产业情况
对于新建产线,半导体设备是关键。国信证券曾在其调研报告中指出半导体设备位于整个半导体产业链的上游,在新建晶圆厂中半导体设备支出的占比普遍达到80%。因此,半导体设备市场也得到了进步一的扩大——SEMI的数据显示,2020年全球半导体设备市场增长18%。在这其中,中国半导体设备市场增长39.3%,首次成为全球最大的半导体设备市场。
但从中国半导体设备市场情况中看,整体国产率还处于较低的水平,目前中国半导体设备仍主要依赖进口。
半导体设备具备极高的门槛和壁垒,全球半导体设备主要被日美所垄断。尤其是半导体核心设备如光刻、刻蚀、PVD、CVD、氧化/扩散等设备的 top3 市占率普遍在90%以上。
应用材料(Applied Materials)、阿斯麦(ASML)、东电电子(Tokyo Electron)、泛林(LAM Research)、科天半导体(KLA-Tencor)、爱德万(Advantest)、斯库林(SCREEN)、泰瑞达(Teradyne)、日立高新(Hitachi High-Tech)、先进太平洋科技(ASM Pacific Technology)等巨头主导着半导体设备市场。
而随着中国半导体市场的发展,国内半导体市场对国产半导体设备的需求也呼之欲出,由国产化所带来的市场机会,为本土半导体设备厂商提供了发展动力。
根据2019年的数据显示,在国内积极推进本土半导体设备的发展后,国内半导体厂商分工合作研发不同设备,涵盖了主要设备种类。国内半导体设备厂商也在刻蚀、薄膜沉积、测试等多个领域不断取得突破。
国泰君安在其2020年的调研报告中指出,我国刻蚀设备、掺杂设备和CMP设备方面看到了国产化的曙光,当前三者国产化率在15%左右,而清洗设备的国产化率更是达到了30%。
(图片来源:国泰君安)
国产设备厂商的机会
但半导体设备并不仅仅限于此。
市场对于芯片的可靠性要求越来越高,而芯片的可靠性则取决于装配,使用,环境状况。影响因素包括气体,灰尘,沾污,电压,电流密度,温度,湿度,应力,往复振动,剧烈震荡,压强和电磁场的强度。由此,也促生了对相关半导体设备的需求。
这也为本土厂商提供了一条发展半导体设备的一条路。
用于光通信产业的设备与用于半导体设备有相通之处,得益于此前我国在光电领域的发展,国内也有一部分光电设备厂商开始向半导体领域进军。
这其中就包括在在光通信领域已经耕耘数十年的海拓仪器。成立于2005年,以普通高低温循箱起步的海拓仪器,是一家专业的可靠性环境设备制造商。
根据相关报道显示,目前公司的产品可以覆盖热流仪(超快速冷热冲击试验机),PCT & HAST高加速寿命试验机,HTRB带电老化高低温箱,快速温变试验箱、高低温交, TEC接触式冷热冲击,TCT温循箱、恒温恒湿试验箱、冷热冲击箱、CASS试验箱、高温老化箱、台式热流仪等种类多样,其在2020年营收也顺利突破了1亿元。
根据海拓仪器官网介绍,公司建立了一套规范的管理体系,通过国际S09001:2000质量体系认证,善用计算机科技资源,导入工业计算机用技术控制主要系统,使产品在软件/硬件技术得以与欧美/日本产品竞争。
据了解,他们的环境测试设备以技术创新、非标定制、售后服务及时等多方面的突出优势,已得到众多客户的认可。
海拓仪器总经理刘冬喜表示:“公司针对半导体芯片与器器件所推出的热流仪(超快速冷热冲击)已实现了国产替代,现得到华为,海思,中兴,大唐,瑞萨,霍尼韦尔,敏芯半导体,等知名企业的认可。”
(半导体芯片测试设备应用现场)
(传感器三温性能测试应用现场)
借助于在光通信领域的成绩,海拓仪器也开始向半导体可靠性环境设备进行拓展。公司认为,在半导体领域的发展,将会为公司未来的成长提供重要的推动力。
海拓仪器认为,温度和湿度是不可分割的两个因素。不同地区,半导体器件应用于不同的地理位置,所处工作环境的温度、湿度也各不相同。温湿度循环试验可以用来确认产品在温湿度气候环境条件下储存、运输以及使用适应性。
针对这种需求,海拓仪器也在今年推出了新款IoT智能温循箱,借以此,海拓仪器也将传统温箱推进了智能时代,为行业带来了新的变革。
海拓仪器认为,中国的半导体市场为本土半导体设备厂商提供了千载难逢的机会。作为一家在设备领域耕耘数十载的企业,公司希望能够通过自己的力量为本土半导体产业的发展,提供一份力量。
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