2004年全球半导体设备工业同比增长达67%,而2005年下降了11.2%。半导体设备业界在2005年时的心情犹如阴天一样,十分复杂。据SEMI于2005年12月的最新报道,2005年全球半导体设备工业规模将达329.5亿美元,与2004年的 367.5亿美元相比,下降11.2%。并预测,2006年增长9.1%,2007年和2008年分别增长12.3%及15.4%,而且2008年规模将达466.3亿美元。由此可以预料在未来的数年中,全球半导体设备业景况可能会有所改善,但是想再享受灿烂的“阳光” 时代确是已经一去不复返了。
半导体设备业是排头兵
自1972年发明CMOS工艺以来,似乎至今还没有更好的替代工艺,这反映硅基半导体在理论上已无大的突破,半导体业仅是一门加工技术。然而在半导体业的发展历程中,设备业经过逐步演变,由开始时工艺与设备的分割,到目前设备总是固化了一定的技术,成为半导体工业进展的排头兵。
今天购买任何的设备表征一定能实现某类工艺技术。同样,按照 ITRS工艺路线图,2004年为90nm技术的设备生产,半导体设备厂商已经开始研发解决65nm甚至45nm以下技术的设备,足见半导体设备业必须走在半导体业的前列。在一定意义上来说,谁有能力购买得起设备,谁就能制造出更先进的器件。可以看到在半导体工业的发展中,设备工业占有非常特殊的重要地位。
同样半导体设备工业已成为工业的晴雨表。通常半导体业的兴衰,由半导体设备工业提前六个月的订单来反映,在全球代工业中反映尤为敏感。即代工业的设备订单继续扩大,足以表明全球半导体业的形势良好。
全球半导体业增长趋缓
2004 年全球半导体业的循环再起,似乎工业的形态已经开始改变。如Gartner于2005年12月7日最新报道:全球半导体工业开始增长缓慢,能看到的是更多的兼并以及更少的波动。从长远来看,直到2010 年可能都是如此,没有下降点,但是也几乎不可能再有大的增长。
如果从1990年算起,全球半导体工业的年平均增长率(CAGR) 达15%至20%。但从1995年开始计算仅为10%至15%,而从2004至2010年计,恐怕只有6.5%,传统的波峰至谷底的循环将不再呈现。 Gartner 预测,2004年全球半导体工业增长为23.4%,2005年为6.9%,2006年 7.6%,2007年5.1%及2008年13.8%,2009年为1.3%及2010年为4.8%。
为什么半导体业会变成如此的形态,分析其缘由有三个大的方面:半导体工业的推动力由PC开始转向消费电子产品,对于投资以及库存控制越来越谨慎以及持续的价格下降压力。 Gartner分析,目前全球约有44家芯片厂有计划要兴建新的芯片厂,但是估计到2014年时仅只剩下25家。另外估计现有的半导体芯片厂到 2014年时将有40%的芯片厂已不再生产硅产品。
另外,全球半导体业已经完成从200mm向300mm硅片过渡的时代。从现在起所有新建的芯片厂都是300mm和65nm及以下为目标,投资至少达30亿美元以上。
综上所述,全球半导体工业的趋势是投资巨大,新加入者趋少及增长缓慢。
半导体设备业面临新调整
从20世纪70年代向21世纪过渡,半导体设备制造商的地位已不再仅是提供硬件设备,而同样能提供软件,包括工艺菜单、工艺控制及工艺集成,从而显见半导体设备工业的重要地位日益增强。
2004年是全球8英寸工艺设备向12英寸过渡的交替年,即在设备的订单中12英寸已经占主导地位,超过90%。国际顶级的芯片制造商投资均为300mm和65nm及以下的新厂。
全球半导体设备业也面临“僧多粥少”及设备价格下降的巨大压力,工业正面临巨大变革。如在20世纪80年代时,全球具有一定规模的半导体设备厂约有35 家,至2000年时仅剩下20家。VLSI预测至2014 年时可能仅剩下10家,就能满足全球80%的设备需求。
另外,在全球半导体设备业内“大者恒大”的局面更是十分显眼。在2004年全球半导体设备工业排名中,美国应用材料公司与日本东京电子已经连续13年排名分别为第一及第二位。
在新形势下,全球半导体设备业正面临再次兼并以及重新定位的新时期。
技术复杂程度的提高,市场需求总量的逐步减少,以及设备价格下降的压力是主导因素。但是由于全球300mm芯片生产线刚刚进入成熟期,从性价比上开始可与 200mm相匹敌。所以可以预期在未来的数年中,半导体设备业还存有一定的活力。但是与全球半导体业有着同样的命运,速度开始趋缓。
值得可喜的是半导体技术的进步并没有减缓半导体业前进的步伐。
450mm硅片是否继续下去,是一个暂时无法回答的严肃话题。可能发展的模式是由芯片制造厂自已搞设备或者芯片制造厂与设备制造厂再次结合在一起,来共同推动半导体工业的最后历程。 专家视点 半导体设备业面临多重挑战
*技术购买及产能购买
在2003年美国设备材料展览会上,前美国应用材料公司董事长摩根先生曾为当时的半导体设备工业作了“技术购买”及“产能购买” 的论述。它的论点是那时全球半导体设备工业还处在技术购买阶段,客户为了研发需要,才购买少量的设备。因此,只有到了产能购买阶段,半导体设备工业才能真正开始复苏。
由此反映半导体设备工业开始进入一个新时期。两种不同的购买阶段,其界线开始非常明显。
*质疑ITRS
国际工艺路线图ITRS像明灯一样,引领半导体工业的前进。那么多年来,人们总是遵循它。但是从2003年未起,首先是半导体设备领域,有人开始质疑,为什么总要追随ITRS。人们为了ITRS付出了多大的人力、物力及财力,但是究竟其意义在哪里?
如300mm硅片,据统计全球已为之投入200亿美元,投资的回收周期需30年,显然这很不经济。
工业进步到了今天,产生这样的疑问是完全正常的,因为事实就是如此。将来能够购买最先进设备的厂家,在全球可能也就剩下10家左右。
*缩短周期
2004年初美国应用材料公司的新任CEO斯泼林脱先生关于全球半导体设备工业发表了非常重要的论点,认为设备工业必须变革。从设备制造商提供设备给芯片制造商,然后芯片制造商生产
IC产品,提供给市场获利,其周期至少要6个季度。日新月异的市场变化,半导体工业的风险实在太大。
*提供买得起的设备
最近Intel认为半导体设备工业应该能提供买得起的设备,此话出自Intel之口,可见半导体设备的价格已经高到何种程度。一台193nm的浸入式光刻机要卖3000万美元以上,普通的一台干法腐蚀机也至少300万美元。何况半导体工艺是多道工序,需要根据产能购买多台,其成本已经到了难以承受的阶段。
随着工艺复杂度的提高,设备的价格节节上升,有识之士已经提出能否搞小型线(miniline)或者一机多功能来满足客户的特殊需要。
*服务模式的改进
设备安装验收完毕之后,提供一年的免费服务期,过后客户需要付费与设备供应商订立服务合同,这是芯片生产线中成本的列支项目。但是随着芯片生产线的运行成本上升,如2004年全球半导体设备工业再加上运行成本,已高达800亿美元。人们开始思考以下问题:几乎每个芯片厂都有自已的维修工程师,他们的地位与作用又是什么?现在交通与通信非常发达,半导体企业又有群聚效应,许多工厂相距很近。而每个设备品种,对应每个生产厂家都有一批服务工程师。能否创造一种全新的模式,既能省钱,又能达到同样的服务质量成为人们关注的话题。
*450mm的延迟
全球半导体业在两个因素即不断缩小尺寸及增大硅片直径的推动下沿着摩尔定律进步。受投资回报的驱动,通常以缩小尺寸为先,由于硅片直径的转移,需要更大的投资及更长的时间。
按ITRS原先预测,450mm硅片的导入期应在2010年至2014年期间。而VLSI于今年8月19日报道,发展450mm硅片需要的各种资金约 1020亿美元。如果一条450mm硅片生产线,每月产能在15万片-20万片(等效8英寸计),则需要投资40亿-50亿美元。
据历史经验,每一种硅片尺寸的有效生存周期约20年,如1986年就开始筹备8英寸硅片,直至1997年才进入8英寸硅片的获利期。而8 英寸硅片的真正获利的周期仅为6年-7年,必将被12英寸硅片覆盖。
所以半导体业界目前的判断,如果450mm硅片成为主流将推迟至2020年-2025年。