在半導體領域上,全球的半導體巨頭公司並不少,包括三星、英特爾、 海力士 、臺積電、 美光 、博通,索尼、 英飛凌、 高通、 華為海思 、東芝、 聯發科等等。可以發現 這其中,很多都不是美國本土的公司,但在很多人看來,在半導體 尤其是晶片加工領域上,基本都是由美國說了算,為什麼會形成這樣的想法呢,其實就是因為 ,在晶片乃至半導體設備的製造過程中,用到的設備基本都需要用到美國公司的產品,缺少這些設備,連三星 臺積電等公司的晶片製造都會大受影響,美國對這一方面的壟斷有多厲害呢,從這一家美國公司就能看出。
這家公司就是美國的「應用材料」,是一家半導體和顯示設備製造商,也是全球半導體設備的龍頭企業,於1967年在美國山景城成立,如今經過了50年的發展,已經在18個國家和地區,共計設下了100個分支機構,培育了2萬名員工,並累計擁有了13300個專利,這個公司有多厲害呢,它在2019年全年營收146億美元,整個半導體設備的年均產值約為500億美元,它就佔據了1/5以上。
不難看出它的紅火,同時它面向還都是全球頂尖的巨頭公司,就目前臺積電和三星電子,都是這個公司前兩大客戶,在2017年 這兩家公司,一舉攬下來該公司38%的銷售份額,其次臺聯電 英特爾 海力士,以及我們的中芯國際,也都需要大量採供和使用該公司的設備、材料和服務,不難看出 這個公司的地位。
那麼該公司是如何讓這些晶片巨頭,始終都離不開它的呢,這具體可以說到晶片的各個製造階段,晶片的製造雖然需要涉及上千道工序,但以工藝來說 則大致能夠分為8大類,分別是光刻、 薄膜沉積、刻蝕、前道檢測,拋光、離子注入、清洗和擴散,而每一道工藝需要要應用到不同設備,今天我們就從這些領域上說,應用材料有多厲害。
首先從薄膜沉積說起,這是晶片製造的三大核心工藝之一,主要內容就是涉及原子的吸附,最終漸漸形成薄膜並成長的過程,該工藝主要擁有三大類,分別是原子層沉積(ALD) 物理真空鍍膜(PVD),和化學真空鍍膜(CVD),而ALD則又屬於CVD中的一類,其中 應用材料佔據CVD領域30%的市場份額,還佔據著PVD設備的85%的市場份額,都是處於行業第一的位置,特別是PVD設備,應用材料更是獨一檔的龍頭企業,而大家關心的國產設備,目前也有人在做,北方華創和瀋陽拓荊就是國內設備代表,但在性能上有著一定的差距。
而第二個領域就是刻蝕,它主要分為幹法刻蝕和溼法刻蝕,是微納製造中一個和光刻聯繫起來的主要工藝,簡單來說 就是將光刻工藝規劃下不用的部分,進行各種方式的腐蝕處理,而在這個方面 ,主要由美國泛林 應用材料和日本TEL壟斷,各佔據的全球份額分別為52%、19%和20%,雖然應用材料佔比並不如泛林高,但佔據全球五分之一的市場份額,實力同樣是強勁,而在這個領域上,中微半導體的成績比較好,也有著自己的核心技術,目前也正在迎頭追趕。
第三個領域就是拋光,化學機械拋光是晶片製造的五大關鍵技術之一,而應用材料佔據了絕對的龍頭地位,畢竟應用材料的主要產品是各種顯示裝備,包括液晶屏和屏幕,在拋光處理上的技術積累一騎絕塵,而國內的話,華海清科是比較有名的拋光設備製造公司,發展也算不錯 ,共計擁有300項的專利,未來可期。
而離子注入技術,則是近30年在國際蓬勃發展,並廣泛應用的一種材料表面改性技術,簡單來說就是將離子束打入材料,讓離子束和材料中的原子或分子發生一系列物理或化學變化,最終使材料的表面成分、結構和性能發生變化,在這一方面 應用材料依舊是絕對的龍頭企業,基本處於壟斷的地位,而我們中國的話,也有中科信和凱世通在專研這個領域,也榮獲多項大獎,實力應該是不錯的。
第五個領域清洗設備領域,在這個領域上,雖然日本的DNS佔據著超過全球50%以上的市場份額,但應用材料的成績也不算差,而國內做得比較好的,則是盛美半導體和北方華創,都擁有著自己的核心技術。
而第六個領域擴散工藝,經常用於微波/射頻電路,用於製造摻雜在矽基底的外延層上,目前在這一領域上,應用材料依舊是該行業的龍頭老大,國內也只有北方華創做得相對較好。
由此可見 晶片製造設備,就是一個高度壟斷的行業,單單一家美國公司,就基本壟斷了該行業的全球市場,而在應用材料沒有涉及,或者不是絕對龍頭的領域上,美國還有泛林 科磊 泰瑞達這些公司,這些公司同樣是全球十大半導體設備銷售商,在個別領域處於領先或壟斷的地位,即便是光刻領域的ASML,其大股東也有來自美國的企業集團,從這些方面來說 ,晶片製造確實是美國說了算,但也不用氣餒,中國如今有差距,但也正在迎頭追趕當中。