圖1：半(ban)導體(ti)和半(ban)導體(ti)生產(chan)設備出貨金(jin)額(e)推移（2020年及以(yi)后為預測(ce)）（圖片來源(yuan)：基于WSTS、SEMI的數(shu)據制(zhi)作了(le)此表(biao)）
據WSTS（World Semiconductor Trade Statistic，世界半導(dao)體(ti)貿易統計協會）預(yu)測，與存(cun)儲半導(dao)體(ti)低迷的2019年(nian)相比，2020年(nian)全球半導(dao)體(ti)出貨金額預(yu)計增(zeng)長3.3%，增(zeng)至4,260億美元（約人(ren)民(min)幣29,820億元）。雖(sui)然存(cun)儲半導(dao)體(ti)的恢(hui)復情況不(bu)佳(jia)，但新冠肺炎的影響(xiang)幾乎微乎其(qi)微。
另一方面，據SEMI預(yu)(yu)測，2020年(nian)(nian)全球半(ban)導(dao)體(ti)(ti)生產設備的出(chu)貨(huo)金額與(yu)2019年(nian)(nian)相比，下(xia)滑4%，相對2020年(nian)(nian)，2021年(nian)(nian)預(yu)(yu)計增(zeng)長24%，增(zeng)至677億美元（約人民幣4,739億元）。因(yin)此，就生產設備而言，今年(nian)(nian)（2020年(nian)(nian)）雖然受到了新冠肺炎的輕微影響(xiang)而增(zeng)長速度放緩，2021年(nian)(nian)的出(chu)貨(huo)金額預(yu)(yu)計會成為(wei)歷史最高(gao)值（超過(guo)2018年(nian)(nian)存儲半(ban)導(dao)體(ti)(ti)泡沫時(shi)的實績）。
從上文可知，新冠(guan)肺(fei)炎(yan)對半導(dao)體、半導(dao)體生產設備的(de)(de)影響甚微(wei)，2021年及(ji)未來(lai)二(er)者都將回到(dao)正常的(de)(de)增(zeng)長軌道。原(yuan)因如下(xia)：雖然新冠(guan)肺(fei)炎(yan)導(dao)致智(zhi)能(neng)手機、數碼家電、汽車等產品的(de)(de)需(xu)求嚴重下(xia)滑，然而，由于全球范(fan)圍(wei)內遠程(cheng)辦公的(de)(de)普(pu)及(ji)，PC等終(zhong)端、數據中心的(de)(de)需(xu)求急劇擴大。
二(er)者（半導體(ti)、半導體(ti)生(sheng)產設備）出(chu)貨金額的共同點(dian)和(he)不同點(dian)
很(hen)明(ming)顯(xian)，半導(dao)體(ti)和半導(dao)體(ti)生產設(she)備(bei)絕(jue)不會被(bei)新冠肺炎打敗（雖然只是預測）！從(cong)下圖(tu)2可以看出(chu)(chu)半導(dao)體(ti)和半導(dao)體(ti)生產設(she)備(bei)的出(chu)(chu)貨金(jin)額推(tui)移中既有共同(tong)(tong)點、又(you)有不同(tong)(tong)點。
下(xia)圖2是(shi)以2000年(nian)IT泡沫時的(de)(de)數(shu)值為中心線列(lie)出的(de)(de)半導(dao)(dao)(dao)體(ti)和(he)半導(dao)(dao)(dao)體(ti)生(sheng)產設備出貨金(jin)額的(de)(de)推移表，二(er)者都(dou)在IT泡沫時達到頂峰，在“雷曼(man)沖擊”后的(de)(de)2009年(nian)跌入(ru)低谷，在2018年(nian)（存儲半導(dao)(dao)(dao)體(ti)泡沫）再次迎來頂峰。也就(jiu)是(shi)說，兩條線上(shang)下(xia)浮動的(de)(de)趨勢是(shi)基本(ben)一致(zhi)的(de)(de)。
圖(tu)2：以2000年IT泡沫時的(de)(de)數值為中心線(xian)列(lie)的(de)(de)出貨金額的(de)(de)趨勢（圖(tu)片來源：根據WSTS、SEMI的(de)(de)數據制作了此圖(tu)）
不過(guo)二者也(ye)有不同點。半(ban)導(dao)體的出貨金(jin)(jin)額在(zai)因IT泡沫跌(die)入(ru)低估后，很快(kuai)得以恢復，并且(qie)很快(kuai)超(chao)過(guo)了2004年IT泡沫時的出貨金(jin)(jin)額。后來，除去(qu)“雷曼(man)沖擊”后的下跌(die)，基(ji)本呈現(xian)上升趨(qu)勢，在(zai)2018年，出貨金(jin)(jin)額達到IT泡沫時的2.3倍。
另一方面，就半(ban)導體(ti)生產設備的出(chu)(chu)貨(huo)金(jin)額而(er)言，在IT泡沫(mo)后出(chu)(chu)現大(da)幅度下滑，然而(er)并沒有像半(ban)導體(ti)一樣出(chu)(chu)現恢復。2007年(nian)(nian)和2011年(nian)(nian)的出(chu)(chu)貨(huo)金(jin)額基本(ben)接(jie)近IT泡沫(mo)時，但(dan)卻(que)并沒有超過IT泡沫(mo)時，而(er)在三年(nian)(nian)前的2017年(nian)(nian)首(shou)次超過了IT泡沫(mo)時的出(chu)(chu)貨(huo)金(jin)額。
也就是說，超過2000年時的(de)峰值，花(hua)費了(le)(le)17年的(de)時間！為(wei)什么(me)花(hua)費了(le)(le)這么(me)久(jiu)的(de)時間？還有，為(wei)什么(me)半導(dao)體(ti)生產設備的(de)出貨金額在步(bu)入(ru)2017年之(zhi)后出現(xian)了(le)(le)迅速增(zeng)長呢？
阻礙半導體生產(chan)設備出貨金額增長的主(zhu)要原(yuan)因
為什么半導體生(sheng)產(chan)設備的(de)出貨金額(e)難以(yi)超越IT泡沫時(shi)的(de)峰(feng)值，主要有兩方面原因(yin)。其(qi)一、尖端(duan)半導體廠家的(de)減(jian)少，其(qi)二、各種生(sheng)產(chan)設備的(de)吐出量（Through Put，每(mei)小(xiao)時(shi)的(de)晶圓處理數(shu)量）的(de)提高。下文詳述。
其(qi)一，尖端半導(dao)體廠家(jia)的減少。比方說(shuo)，就(jiu)DRAM而(er)言(yan)，2000年以后，不(bu)斷有日本企業放棄DRAM的生(sheng)產。此外，進入(ru)2000年，也不(bu)斷有中(zhong)國(guo)(guo)臺灣企業放棄生(sheng)產DRAM。另外，于(yu)2006年從德國(guo)(guo)Infineon Technologies獨立出(chu)來的Qimonda也在(zai)2009年倒閉(bi)，僅存(cun)(cun)的一家(jia)日本企業---爾必達存(cun)(cun)儲半導(dao)體也在(zai)2012年倒閉(bi)、且被美國(guo)(guo)的Micron Technology收購。最終，留(liu)下(xia)來的僅有Samsung、SK hynix、Micron三家(jia)DRAM廠家(jia)。
此外，就(jiu)邏(luo)輯半導體而言(yan)，越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)(de)廠家放棄研發尖端(duan)微縮(suo)化(hua)，比方說，2018年8月(yue)，美國GLOBALFOUNDRIES宣布，放棄10納(na)米(mi)及后(hou)(hou)續的(de)(de)研發，于是尖端(duan)微縮(suo)化(hua)技(ji)術集(ji)中在(zai)了Intel、Samsung、TSMC三家公司(si)。此外，2016年以來，英(ying)特爾的(de)(de)10納(na)米(mi)啟(qi)動一直不順利，7納(na)米(mi)及后(hou)(hou)續的(de)(de)微縮(suo)化(hua)發展其(qi)實主要集(ji)中在(zai)Samsung、TSMC兩家公司(si)。
隨著越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)多(duo)的尖端半(ban)導體廠(chang)家被淘汰，能夠對(dui)新設備(bei)進(jin)行巨額設備(bei)投資的企業(ye)也越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)少(shao)，因此，半(ban)導體生產設備(bei)的出貨金額增長(chang)困(kun)難(nan)。
各種半導體生產(chan)設備(bei)吐出量（Through Put，一小時的(de)晶(jing)圓處理數量）的(de)提高(gao)-—設備(bei)廠家的(de)“作(zuo)繭自縛(fu)”
第二個主要原因為各家半導體生產設備廠家竭力提高晶圓的吐出量（這個原因
比方說，在(zai)2007年前(qian)后(hou)，液浸(jin)ArF曝光(guang)設備出現(xian)的時(shi)候，標準吐(tu)出量為(wei)130個(ge)/小(xiao)時(shi)，但是(shi)，今(jin)天的吐(tu)出量可以(yi)超過250個(ge)/小(xiao)時(shi)。也就是(shi)說，在(zai)2007年的時(shi)候，需要兩臺液浸(jin)ArF曝光(guang)設備，而今(jin)天僅需要一臺。
更不可思議(yi)的(de)(de)例子是清(qing)洗設備。眾所周知(zhi)，半導(dao)體清(qing)洗設備有一(yi)次性(xing)處理50個晶圓的(de)(de)“批量式(shi)(shi)”和(he)一(yi)個個處理的(de)(de)“單(dan)片式(shi)(shi)”。當然，“批量式(shi)(shi)”的(de)(de)吐出量比“單(dan)片式(shi)(shi)”要(yao)大得多，但是，“批量式(shi)(shi)”存在一(yi)個缺(que)點，即清(qing)洗后的(de)(de)污(wu)跡容易殘留(liu)在晶圓上；“單(dan)片式(shi)(shi)”雖然沒有殘留(liu)污(wu)跡的(de)(de)缺(que)點，吐出量卻不高。
然而，就“單片式(shi)”設備而言，一(yi)臺設備的平臺（Platform）上(shang)搭載的清洗槽按(an)照4→8→16→24腔(qiang)逐步增(zeng)多(duo)，因此，“單片式(shi)”的吐出量并不亞于“批(pi)量式(shi)”，甚至(zhi)達(da)到了800個/小時。結果(guo)，以(yi)2008年為分水嶺，清洗設備的“主(zhu)角光(guang)環”從“批(pi)量式(shi)”轉移到了“單片式(shi)”。如下圖3。
圖3:半導體清洗設備出貨金額的推移（圖片來源：根據(ju)野村證券的數字(zi)制作(zuo)了此(ci)圖）
曾(ceng)經(jing) “批量式(shi)”的(de)唯一優勢在(zai)于較高的(de)吐出(chu)(chu)量，解決了(le)(le)(le)污跡(ji)殘留(liu)問題(ti)的(de)“單片式(shi)”如果可以(yi)獲得(de)樣(yang)的(de)吐出(chu)(chu)量，就沒有理由繼續使用(yong)“批量式(shi)”設備了(le)(le)(le)。也(ye)就是(shi)說(shuo)，自(zi)2014年以(yi)來(lai)，“批量式(shi)”設備的(de)出(chu)(chu)貨金額之所以(yi)會出(chu)(chu)現增長(chang)是(shi)反映了(le)(le)(le)3D NAND閃存（以(yi)下簡稱為：“NAND”）生產中需要使用(yong)批量式(shi)的(de)晶(jing)圓蝕刻設備、且需求(qiu)在(zai)不斷增長(chang)。
話雖(sui)如此，半導體生產(chan)設(she)備(bei)廠(chang)(chang)家雖(sui)然(ran)通(tong)過(guo)自身的努力大幅度提(ti)高設(she)備(bei)的吐出量(liang)，而設(she)備(bei)本身的價格卻并沒有(you)成比例(li)的提(ti)高，也(ye)就是說，生產(chan)設(she)備(bei)廠(chang)(chang)家在“作(zuo)繭(jian)自縛”。
那(nei)么(me)，為什(shen)么(me)在2017年(nian)以后，半導體生產設備的出貨金額(e)會(hui)超過2000年(nian)IT泡(pao)沫時、且獲(huo)得迅(xun)速增長呢？
3D NAND的效果
下圖4是各種半導體(ti)生產設(she)(she)備(bei)的(de)(de)出(chu)(chu)貨(huo)(huo)金(jin)額(e)推(tui)移表。2015年之(zhi)前曝光設(she)(she)備(bei)的(de)(de)出(chu)(chu)貨(huo)(huo)金(jin)額(e)一直位(wei)(wei)居首位(wei)(wei)，2015年之(zhi)后，干(gan)蝕(shi)刻(ke)（Dry Etching）設(she)(she)備(bei)開始位(wei)(wei)居首位(wei)(wei)。此外，CVD設(she)(she)備(bei)的(de)(de)出(chu)(chu)貨(huo)(huo)金(jin)額(e)也迅速增長(chang)，2017年CVD設(she)(she)備(bei)的(de)(de)出(chu)(chu)貨(huo)(huo)金(jin)額(e)幾乎(hu)接近曝光設(she)(she)備(bei)和檢查設(she)(she)備(bei)。
圖4：各(ge)種半導體(ti)生產設備(bei)出貨金額(e)的趨勢（圖片來源：根據野村證券的數字制作了此圖）
主要原因(yin)在于大(da)數(shu)據(ju)時代正(zheng)式到來(lai)、數(shu)據(ju)中心需求(qiu)猛增、服務器方向的(de)存儲(chu)半(ban)導(dao)體需求(qiu)迅(xun)速增長。尤其是存儲(chu)半(ban)導(dao)體中的(de)NAND的(de)3D化，起到了重(zhong)要作用(yong)。
存(cun)儲密度每年以1.5倍(bei)的速度增(zeng)長，因(yin)此(ci)，3D NAND的層數也(ye)不(bu)斷增(zeng)長：24層→32層→48層→64層→96層→128層。比方說，從64層增(zeng)至96層，理(li)論上就需要1.5倍(bei)數量的CVD設備。
此外，所需(xu)要(yao)的干蝕(shi)設備的數量不(bu)止(zhi)增(zeng)加1.5倍，也就是說，64層(ceng)的3D NAND的存(cun)儲孔(kong)（Memory Hole）的開(kai)口(kou)需(xu)要(yao)花費(fei)約一(yi)個小時。但是，開(kai)孔(kong)越深，蝕(shi)刻(ke)速度(du)也相應地成指數地變慢(man)，因此96層(ceng)的存(cun)儲孔(kong)的開(kai)口(kou)需(xu)要(yao)花費(fei)多個小時。
然而，目(mu)前僅(jin)有三星(xing)電(dian)子在實施一次(ci)性加工96層(ceng)（準確來(lai)說是92層(ceng)）的(de)存儲孔，鎧俠等(deng)其他公司的(de)96層(ceng)采(cai)用的(de)是堆(dui)疊兩個48層(ceng)的(de)形式。由于進行兩次(ci)48層(ceng)的(de)HARC蝕(shi)(shi)刻，因此需要(yao)兩倍的(de)干蝕(shi)(shi)設備。
如(ru)此一來，由(you)于(yu)NAND 3D化、層數的(de)(de)增加，各種設備(bei)的(de)(de)需求量也越(yue)來越(yue)多。直接結果(guo)就是半導(dao)體(ti)生(sheng)產設備(bei)的(de)(de)出貨金額(e)在2017年超過了IT泡沫的(de)(de)頂峰時(shi)刻(ke)。
存(cun)儲(chu)(chu)半(ban)導(dao)體(ti)市場(chang)在2018年達到頂峰，2019年存(cun)儲(chu)(chu)半(ban)導(dao)體(ti)跌(die)入(ru)低谷，據預測2020年以后(hou)，存(cun)儲(chu)(chu)半(ban)導(dao)體(ti)將會再(zai)(zai)次(ci)(ci)出(chu)現(xian)增長，且半(ban)導(dao)體(ti)生產(chan)設備的出(chu)貨金(jin)額(e)也會再(zai)(zai)次(ci)(ci)增長。
EUV的效果
如(ru)圖4所示，由(you)于2019年(nian)存儲半(ban)導體的低迷，很多半(ban)導體設備(bei)(bei)的出(chu)(chu)(chu)貨(huo)金額(e)都(dou)出(chu)(chu)(chu)現了(le)下(xia)跌。然(ran)而，曝(pu)光(guang)設備(bei)(bei)的出(chu)(chu)(chu)貨(huo)金額(e)卻一直在增長。2019年(nian)曝(pu)光(guang)設備(bei)(bei)的出(chu)(chu)(chu)貨(huo)金額(e)再次獲得TOP1的首位。這主要是(shi)價格為160億日元（約(yue)人民幣9.6億元）/臺的最(zui)尖端EUV曝(pu)光(guang)設備(bei)(bei)普(pu)及帶來的結果。
在2020年(nian)6月(yue)召(zhao)開的(de)“VLSI座談會”上，ASML宣布，2019年(nian)第(di)四季(ji)度累計(ji)出(chu)貨53臺(tai)EUV設備（3400系(xi)列），如(ru)下圖5資料顯示，2020年(nian)第(di)一(yi)季(ji)度的(de)銷售數量增(zeng)加了(le)4臺(tai)，因此，2020年(nian)第(di)一(yi)季(ji)度累計(ji)銷售了(le)57臺(tai)EUV設備。
圖(tu)5：ASML的EUV曝光設備的累計(ji)出(chu)貨(huo)數(shu)量（圖(tu)片(pian)來源：Anthony Yen, ASML, “EUV Lithography and Its Application to Logic and Memory Devices”, VLSI 2020, SC1.5）
然而，令人(ren)吃驚的(de)是，2020年1月22日(ri)WikiChip Fuse報道(dao)稱，2019年第四季度，ASML的(de)EUV的(de)開(kai)口訂(ding)單（Open PO）數量(liang)為49臺，據推測(ce)，TSMC為20臺，三星為20臺，英特爾為4臺-5臺，其(qi)他Micron、SK hynix為少量(liang)。
據熟悉光(guang)刻技術的業內人士透露，2020年以后(hou)，TSMC每年會導入20多臺(tai)EUV設備(bei)。據說，三星電子也計(ji)劃自2020年起每年導入20臺(tai)EUV曝光(guang)設備(bei)。照此計(ji)算(suan)，在2025年兩家公(gong)司合計(ji)啟動100多臺(tai)EUV曝光(guang)設備(bei)。受EUV作用(yong)的影響，未來曝光(guang)設備(bei)的出貨金額也會大幅度增(zeng)長。
此外，就EUV的(de)周邊設(she)(she)備(bei)而言，光(guang)掩(yan)膜繪制設(she)(she)備(bei)、光(guang)掩(yan)膜檢查(cha)設(she)(she)備(bei)、涂覆顯影設(she)(she)備(bei)等的(de)出(chu)(chu)貨金(jin)額也有(you)望出(chu)(chu)現(xian)增長。
各(ge)家半導體生(sheng)產設備廠家的市場占比、未來(lai)展望
最后，我們來看下2019年各家(jia)半(ban)導體生產設(she)備(bei)企業的市場占(zhan)比（如下圖6），韓國SEMES、中國的NAURA也在某些領(ling)域獲(huo)得(de)了(le)少(shao)量(liang)的市場占(zhan)比，但是，就(jiu)整體的設(she)備(bei)而言，基本(ben)被日本(ben)、美國、歐(ou)洲(zhou)企業瓜分。
圖(tu)6：各家半導(dao)體生(sheng)產設備(bei)廠家的市場占比（2019年）（圖(tu)片(pian)來源：根據野村制(zhi)作(zuo)所(suo)的數據制(zhi)作(zuo)了(le)此(ci)圖(tu)）
曝光設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、涂覆顯影設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、濺射設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、批(pi)量(liang)式清洗設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、異(yi)物檢查設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、缺陷檢查設(she)(she)(she)備(bei)(bei)幾乎為“一(yi)超(chao)多(duo)(duo)強”的(de)模式，此外，光掩膜檢查設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、CVD設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、熱處理設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、CMP設(she)(she)(she)備(bei)(bei)、單片(pian)式清洗設(she)(she)(she)備(bei)(bei)為“二超(chao)多(duo)(duo)強”的(de)模式。另外，干蝕設(she)(she)(she)備(bei)(bei)幾乎為“三超(chao)一(yi)強”的(de)模式。
總之(zhi)，就(jiu)所有的(de)(de)(de)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)生(sheng)產(chan)(chan)設(she)(she)(she)備(bei)而言，日(ri)本、歐洲(zhou)、美(mei)國(guo)的(de)(de)(de)某些企業創造了“1超(chao)-3超(chao)+其他”的(de)(de)(de)模式，也(ye)就(jiu)是說，這些企業匯集了半(ban)導(dao)(dao)體(ti)生(sheng)產(chan)(chan)設(she)(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)技術要(yao)領，新型企業很難打入。中國(guo)雖(sui)然(ran)在力推半(ban)導(dao)(dao)體(ti)生(sheng)產(chan)(chan)設(she)(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)國(guo)產(chan)(chan)化，但尖端生(sheng)產(chan)(chan)設(she)(she)(she)備(bei)的(de)(de)(de)研(yan)發是需要(yao)相當長的(de)(de)(de)時間的(de)(de)(de)。
那么(me)，半導(dao)體(ti)生產設備(bei)未(wei)來的出貨(huo)金額(e)趨(qu)勢如何呢？從過去的經(jing)驗來看，半導(dao)體(ti)生產設備(bei)出貨(huo)金額(e)比半導(dao)體(ti)本身(shen)的浮動要更明顯，未(wei)來應該還(huan)會出現(xian)(xian)(xian)“某某泡沫”、“某某沖擊”這(zhe)種(zhong)現(xian)(xian)(xian)象，屆時半導(dao)體(ti)生產設備(bei)的出貨(huo)金額(e)還(huan)會出現(xian)(xian)(xian)大幅度(du)的變化(hua)。
但是，邏輯半(ban)導(dao)體的(de)微縮化(hua)(hua)一直(zhi)沒有(you)停(ting)步，此外，DRAM的(de)微縮化(hua)(hua)也會(hui)繼續(xu)進(jin)步，同(tong)時，3D NAND的(de)積層數量應該也會(hui)繼續(xu)增加(jia)。因此，雖然(ran)半(ban)導(dao)體生產(chan)設備的(de)出貨金額可能會(hui)出現較(jiao)大的(de)浮動，但整(zheng)體是呈現增長(chang)趨勢，至少(shao)不(bu)受新冠肺炎(yan)的(de)影響、且繼續(xu)增長(chang)。