圖1：半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額推移（2020年及以后為預(yù)測(cè)）（圖片來(lái)源：基于WSTS、SEMI的數(shù)據(jù)制作了此表）
據(jù)WSTS（World Semiconductor Trade Statistic，世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)）預(yù)測(cè)，與存儲(chǔ)半導(dǎo)體低迷的2019年相比，2020年全球半導(dǎo)體出貨金額預(yù)計(jì)增長(zhǎng)3.3%，增至4,260億美元（約人民幣29,820億元）。雖然存儲(chǔ)半導(dǎo)體的恢復(fù)情況不佳，但新冠肺炎的影響幾乎微乎其微。
另一方面，據(jù)SEMI預(yù)測(cè)，2020年全球半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額與2019年相比，下滑4%，相對(duì)2020年，2021年預(yù)計(jì)增長(zhǎng)24%，增至677億美元（約人民幣4,739億元）。因此，就生產(chǎn)設(shè)備而言，今年（2020年）雖然受到了新冠肺炎的輕微影響而增長(zhǎng)速度放緩，2021年的出貨金額預(yù)計(jì)會(huì)成為歷史最高值（超過(guò)2018年存儲(chǔ)半導(dǎo)體泡沫時(shí)的實(shí)績(jī)）。
從上文可知，新冠肺炎對(duì)半導(dǎo)體、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的影響甚微，2021年及未來(lái)二者都將回到正常的增長(zhǎng)軌道。原因如下：雖然新冠肺炎導(dǎo)致智能手機(jī)、數(shù)碼家電、汽車等產(chǎn)品的需求嚴(yán)重下滑，然而，由于全球范圍內(nèi)遠(yuǎn)程辦公的普及，PC等終端、數(shù)據(jù)中心的需求急劇擴(kuò)大。
二者（半導(dǎo)體、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備）出貨金額的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)
很明顯，半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備絕不會(huì)被新冠肺炎打敗（雖然只是預(yù)測(cè)）！從下圖2可以看出半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額推移中既有共同點(diǎn)、又有不同點(diǎn)。
下圖2是以2000年IT泡沫時(shí)的數(shù)值為中心線列出的半導(dǎo)體和半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額的推移表，二者都在IT泡沫時(shí)達(dá)到頂峰，在“雷曼沖擊”后的2009年跌入低谷，在2018年（存儲(chǔ)半導(dǎo)體泡沫）再次迎來(lái)頂峰。也就是說(shuō)，兩條線上下浮動(dòng)的趨勢(shì)是基本一致的。
圖2：以2000年IT泡沫時(shí)的數(shù)值為中心線列的出貨金額的趨勢(shì)（圖片來(lái)源：根據(jù)WSTS、SEMI的數(shù)據(jù)制作了此圖）
不過(guò)二者也有不同點(diǎn)。半導(dǎo)體的出貨金額在因IT泡沫跌入低估后，很快得以恢復(fù)，并且很快超過(guò)了2004年IT泡沫時(shí)的出貨金額。后來(lái)，除去“雷曼沖擊”后的下跌，基本呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在2018年，出貨金額達(dá)到IT泡沫時(shí)的2.3倍。
另一方面，就半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額而言，在IT泡沫后出現(xiàn)大幅度下滑，然而并沒(méi)有像半導(dǎo)體一樣出現(xiàn)恢復(fù)。2007年和2011年的出貨金額基本接近IT泡沫時(shí)，但卻并沒(méi)有超過(guò)IT泡沫時(shí)，而在三年前的2017年首次超過(guò)了IT泡沫時(shí)的出貨金額。
也就是說(shuō)，超過(guò)2000年時(shí)的峰值，花費(fèi)了17年的時(shí)間！為什么花費(fèi)了這么久的時(shí)間？還有，為什么半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額在步入2017年之后出現(xiàn)了迅速增長(zhǎng)呢？
阻礙半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額增長(zhǎng)的主要原因
為什么半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額難以超越IT泡沫時(shí)的峰值，主要有兩方面原因。其一、尖端半導(dǎo)體廠家的減少，其二、各種生產(chǎn)設(shè)備的吐出量（Through Put，每小時(shí)的晶圓處理數(shù)量）的提高。下文詳述。
其一，尖端半導(dǎo)體廠家的減少。比方說(shuō)，就DRAM而言，2000年以后，不斷有日本企業(yè)放棄DRAM的生產(chǎn)。此外，進(jìn)入2000年，也不斷有中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)放棄生產(chǎn)DRAM。另外，于2006年從德國(guó)Infineon Technologies獨(dú)立出來(lái)的Qimonda也在2009年倒閉，僅存的一家日本企業(yè)---爾必達(dá)存儲(chǔ)半導(dǎo)體也在2012年倒閉、且被美國(guó)的Micron Technology收購(gòu)。最終，留下來(lái)的僅有Samsung、SK hynix、Micron三家DRAM廠家。
此外，就邏輯半導(dǎo)體而言，越來(lái)越多的廠家放棄研發(fā)尖端微縮化，比方說(shuō)，2018年8月，美國(guó)GLOBALFOUNDRIES宣布，放棄10納米及后續(xù)的研發(fā)，于是尖端微縮化技術(shù)集中在了Intel、Samsung、TSMC三家公司。此外，2016年以來(lái)，英特爾的10納米啟動(dòng)一直不順利，7納米及后續(xù)的微縮化發(fā)展其實(shí)主要集中在Samsung、TSMC兩家公司。
隨著越來(lái)越多的尖端半導(dǎo)體廠家被淘汰，能夠?qū)π略O(shè)備進(jìn)行巨額設(shè)備投資的企業(yè)也越來(lái)越少，因此，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額增長(zhǎng)困難。
各種半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備吐出量（Through Put，一小時(shí)的晶圓處理數(shù)量）的提高-—設(shè)備廠家的“作繭自縛”
第二個(gè)主要原因?yàn)楦骷野雽?dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠家竭力提高晶圓的吐出量（這個(gè)原因
比方說(shuō)，在2007年前后，液浸ArF曝光設(shè)備出現(xiàn)的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)吐出量為130個(gè)/小時(shí)，但是，今天的吐出量可以超過(guò)250個(gè)/小時(shí)。也就是說(shuō)，在2007年的時(shí)候，需要兩臺(tái)液浸ArF曝光設(shè)備，而今天僅需要一臺(tái)。
更不可思議的例子是清洗設(shè)備。眾所周知，半導(dǎo)體清洗設(shè)備有一次性處理50個(gè)晶圓的“批量式”和一個(gè)個(gè)處理的“單片式”。當(dāng)然，“批量式”的吐出量比“單片式”要大得多，但是，“批量式”存在一個(gè)缺點(diǎn)，即清洗后的污跡容易殘留在晶圓上；“單片式”雖然沒(méi)有殘留污跡的缺點(diǎn)，吐出量卻不高。
然而，就“單片式”設(shè)備而言，一臺(tái)設(shè)備的平臺(tái)（Platform）上搭載的清洗槽按照4→8→16→24腔逐步增多，因此，“單片式”的吐出量并不亞于“批量式”，甚至達(dá)到了800個(gè)/小時(shí)。結(jié)果，以2008年為分水嶺，清洗設(shè)備的“主角光環(huán)”從“批量式”轉(zhuǎn)移到了“單片式”。如下圖3。
圖3:半導(dǎo)體清洗設(shè)備出貨金額的推移（圖片來(lái)源：根據(jù)野村證券的數(shù)字制作了此圖）
曾經(jīng) “批量式”的唯一優(yōu)勢(shì)在于較高的吐出量，解決了污跡殘留問(wèn)題的“單片式”如果可以獲得樣的吐出量，就沒(méi)有理由繼續(xù)使用“批量式”設(shè)備了。也就是說(shuō)，自2014年以來(lái)，“批量式”設(shè)備的出貨金額之所以會(huì)出現(xiàn)增長(zhǎng)是反映了3D NAND閃存（以下簡(jiǎn)稱為：“NAND”）生產(chǎn)中需要使用批量式的晶圓蝕刻設(shè)備、且需求在不斷增長(zhǎng)。
話雖如此，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠家雖然通過(guò)自身的努力大幅度提高設(shè)備的吐出量，而設(shè)備本身的價(jià)格卻并沒(méi)有成比例的提高，也就是說(shuō)，生產(chǎn)設(shè)備廠家在“作繭自縛”。
那么，為什么在2017年以后，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額會(huì)超過(guò)2000年IT泡沫時(shí)、且獲得迅速增長(zhǎng)呢？
3D NAND的效果
下圖4是各種半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額推移表。2015年之前曝光設(shè)備的出貨金額一直位居首位，2015年之后，干蝕刻（Dry Etching）設(shè)備開(kāi)始位居首位。此外，CVD設(shè)備的出貨金額也迅速增長(zhǎng)，2017年CVD設(shè)備的出貨金額幾乎接近曝光設(shè)備和檢查設(shè)備。
圖4：各種半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額的趨勢(shì)（圖片來(lái)源：根據(jù)野村證券的數(shù)字制作了此圖）
主要原因在于大數(shù)據(jù)時(shí)代正式到來(lái)、數(shù)據(jù)中心需求猛增、服務(wù)器方向的存儲(chǔ)半導(dǎo)體需求迅速增長(zhǎng)。尤其是存儲(chǔ)半導(dǎo)體中的NAND的3D化，起到了重要作用。
存儲(chǔ)密度每年以1.5倍的速度增長(zhǎng)，因此，3D NAND的層數(shù)也不斷增長(zhǎng)：24層→32層→48層→64層→96層→128層。比方說(shuō)，從64層增至96層，理論上就需要1.5倍數(shù)量的CVD設(shè)備。
此外，所需要的干蝕設(shè)備的數(shù)量不止增加1.5倍，也就是說(shuō)，64層的3D NAND的存儲(chǔ)孔（Memory Hole）的開(kāi)口需要花費(fèi)約一個(gè)小時(shí)。但是，開(kāi)孔越深，蝕刻速度也相應(yīng)地成指數(shù)地變慢，因此96層的存儲(chǔ)孔的開(kāi)口需要花費(fèi)多個(gè)小時(shí)。
然而，目前僅有三星電子在實(shí)施一次性加工96層（準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)是92層）的存儲(chǔ)孔，鎧俠等其他公司的96層采用的是堆疊兩個(gè)48層的形式。由于進(jìn)行兩次48層的HARC蝕刻，因此需要兩倍的干蝕設(shè)備。
如此一來(lái)，由于NAND 3D化、層數(shù)的增加，各種設(shè)備的需求量也越來(lái)越多。直接結(jié)果就是半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額在2017年超過(guò)了IT泡沫的頂峰時(shí)刻。
存儲(chǔ)半導(dǎo)體市場(chǎng)在2018年達(dá)到頂峰，2019年存儲(chǔ)半導(dǎo)體跌入低谷，據(jù)預(yù)測(cè)2020年以后，存儲(chǔ)半導(dǎo)體將會(huì)再次出現(xiàn)增長(zhǎng)，且半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額也會(huì)再次增長(zhǎng)。
EUV的效果
如圖4所示，由于2019年存儲(chǔ)半導(dǎo)體的低迷，很多半導(dǎo)體設(shè)備的出貨金額都出現(xiàn)了下跌。然而，曝光設(shè)備的出貨金額卻一直在增長(zhǎng)。2019年曝光設(shè)備的出貨金額再次獲得TOP1的首位。這主要是價(jià)格為160億日元（約人民幣9.6億元）/臺(tái)的最尖端EUV曝光設(shè)備普及帶來(lái)的結(jié)果。
在2020年6月召開(kāi)的“VLSI座談會(huì)”上，ASML宣布，2019年第四季度累計(jì)出貨53臺(tái)EUV設(shè)備（3400系列），如下圖5資料顯示，2020年第一季度的銷售數(shù)量增加了4臺(tái)，因此，2020年第一季度累計(jì)銷售了57臺(tái)EUV設(shè)備。
圖5：ASML的EUV曝光設(shè)備的累計(jì)出貨數(shù)量（圖片來(lái)源：Anthony Yen, ASML, “EUV Lithography and Its Application to Logic and Memory Devices”, VLSI 2020, SC1.5）
然而，令人吃驚的是，2020年1月22日WikiChip Fuse報(bào)道稱，2019年第四季度，ASML的EUV的開(kāi)口訂單（Open PO）數(shù)量為49臺(tái)，據(jù)推測(cè)，TSMC為20臺(tái)，三星為20臺(tái)，英特爾為4臺(tái)-5臺(tái)，其他Micron、SK hynix為少量。
據(jù)熟悉光刻技術(shù)的業(yè)內(nèi)人士透露，2020年以后，TSMC每年會(huì)導(dǎo)入20多臺(tái)EUV設(shè)備。據(jù)說(shuō)，三星電子也計(jì)劃自2020年起每年導(dǎo)入20臺(tái)EUV曝光設(shè)備。照此計(jì)算，在2025年兩家公司合計(jì)啟動(dòng)100多臺(tái)EUV曝光設(shè)備。受EUV作用的影響，未來(lái)曝光設(shè)備的出貨金額也會(huì)大幅度增長(zhǎng)。
此外，就EUV的周邊設(shè)備而言，光掩膜繪制設(shè)備、光掩膜檢查設(shè)備、涂覆顯影設(shè)備等的出貨金額也有望出現(xiàn)增長(zhǎng)。
各家半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠家的市場(chǎng)占比、未來(lái)展望
最后，我們來(lái)看下2019年各家半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備企業(yè)的市場(chǎng)占比（如下圖6），韓國(guó)SEMES、中國(guó)的NAURA也在某些領(lǐng)域獲得了少量的市場(chǎng)占比，但是，就整體的設(shè)備而言，基本被日本、美國(guó)、歐洲企業(yè)瓜分。
圖6：各家半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠家的市場(chǎng)占比（2019年）（圖片來(lái)源：根據(jù)野村制作所的數(shù)據(jù)制作了此圖）
曝光設(shè)備、涂覆顯影設(shè)備、濺射設(shè)備、批量式清洗設(shè)備、異物檢查設(shè)備、缺陷檢查設(shè)備幾乎為“一超多強(qiáng)”的模式，此外，光掩膜檢查設(shè)備、CVD設(shè)備、熱處理設(shè)備、CMP設(shè)備、單片式清洗設(shè)備為“二超多強(qiáng)”的模式。另外，干蝕設(shè)備幾乎為“三超一強(qiáng)”的模式。
總之，就所有的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備而言，日本、歐洲、美國(guó)的某些企業(yè)創(chuàng)造了“1超-3超+其他”的模式，也就是說(shuō)，這些企業(yè)匯集了半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)要領(lǐng)，新型企業(yè)很難打入。中國(guó)雖然在力推半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，但尖端生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)是需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間的。
那么，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備未來(lái)的出貨金額趨勢(shì)如何呢？從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備出貨金額比半導(dǎo)體本身的浮動(dòng)要更明顯，未來(lái)應(yīng)該還會(huì)出現(xiàn)“某某泡沫”、“某某沖擊”這種現(xiàn)象，屆時(shí)半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額還會(huì)出現(xiàn)大幅度的變化。
但是，邏輯半導(dǎo)體的微縮化一直沒(méi)有停步，此外，DRAM的微縮化也會(huì)繼續(xù)進(jìn)步，同時(shí)，3D NAND的積層數(shù)量應(yīng)該也會(huì)繼續(xù)增加。因此，雖然半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備的出貨金額可能會(huì)出現(xiàn)較大的浮動(dòng)，但整體是呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，至少不受新冠肺炎的影響、且繼續(xù)增長(zhǎng)。