鑽石舞台

在我（本文作者湯之上隆，下同）之前的文章《日本半導體設備和材料為何那麼強？》中，我們描述了日本半導體製造設備的強。

但是，如圖1所示，從 2013 年左右開始，整個日本的前端設備份額一直在下降。

圖1：前端工藝設備出貨量及地區占比變化（至2021年）來源：作者根據野村證券數據製作

這篇文章似乎已經向四面八方發出了漣漪。這是因為，7月20日，日經Crosstech發表了一篇題為「日本的半導體製造設備，以下一代技術應對全球市場份額下降」的文章。另外，7月28日，日經新聞電子版發表了一篇內容完全相同的文章，標題為「日本的半導體製造設備，下一代技術奪回市場份額」。

但為什麼日本在前端工藝設備中的份額卻在下降？

在我自己之前的文章中，我指出從 2011 年到 2021 年的十年間，所有前端工藝設備的份額（不包括掩模檢測設備）將下降（圖 2）。我還認為，這與日本前端設備份額的下降直接相關。

圖2：前端設備市場份額（2011年和2021年）來源：作者根據野村證券數據製作

但是，我覺得僅此分析是不夠的。因此，在本文中，我們將再次探討日本前端設備份額下降的問題。分析結果顯示，歐美企業集中在市場規模較大的設備領域，市場份額有所增加。

除非日本企業的增長速度趕上並超過西方和韓國企業，否則這個問題將無法解決。畢竟可以說事態嚴重。

圖 3顯示了 2021 年各公司各前端工藝的市場份額、歐洲、美國和日本的份額以及市場規模。日本在設備領域具有市場占有率高的特點，但市場規模並不大。具體來看，90.6%份額的鍍膜機/顯影機33億美元，94.7%份額的熱處理設備38億美元，61.4%份額的單片清洗設備41億美元，90.7%的批量清洗設備設備成本9億美元，占68.7%份額的CD-SEM成本8億美元。沒有日本壟斷的設備領域，市場規模超過50億美元。

圖 3：各公司前端設備市場份額、日本、美國和歐洲市場份額（2021 年）來源：作者根據野村證券數據製作

另一方面，在市場規模超過100億美元的設備領域，歐美設備製造商占據市場份額。具體來說，ASML 在 164 億美元的曝光設備中占據 95%，Lam Research (Lam) 和 Applied Materials (AMAT) 合計占 189 億美元的干法蝕刻設備的 64.8%，約 100 億美元。在價值 104 億美元的外觀檢測設備中，KLA 和 AMAT 占據了 73% 的份額。

在其他市場規模小於100億美元的領域中，AMAT在濺射設備44億美元中占據86%的份額，在CMP設備28億美元中占據68%，在圖案檢測領域占據35億美元。KLA和AMAT合計壟斷設備87.5%。

ASML、AMAT、Lam和KLA是在各類設備市場占據主導地位的四家西方公司，其中四類設備價值超過100億美元。總之，歐美四家設備製造商在市場規模較大的領域牢牢占據了設備的份額。這顯示了西方公司獨有的戰略性質和集中度。

從目前的分析來看，4家歐美設備製造商在設備領域壟斷了市場份額，市場規模較大。這四家公司是什麼時候開始占據市場份額的？

圖4顯示了 2000 年至 2021 年設備製造商的前 10 名銷售排名。從這張圖可以看出，從2007年開始，前五名的排名已經固定為AMAT、ASML、Lam、Tokyo Electron（TEL）、KLA。

圖 4：設備製造商前 10 名銷售排名（2000-2021） 來源：作者根據電子期刊《半導體製造設備數據手冊》和野村證券數據製作。

但是，前五名的排名不時發生變化。例如，AMAT 位居榜首，而 ASML 在 2011 年僅位居榜首。此外，從2000年到2008年排名第二的TEL，從2015年開始排名逐漸下滑，從2015年開始排名第四。

因此，從 2017 年到 2021 年，順序已轉移到第一 AMAT、第二 ASML、第三 Lam、第四TEL 和 第五 KLA。

從2007年開始，前5名已經確定，但前6名及以下每年都在劇烈波動。其中，自2013年以來，清潔設備市場占有率全球第一的SCREEN已經占據了第6位。然而，2016年首次進入前10名的韓國SEMES已經躍居第6位，2021年取代了SCREEN。

這有點偏題，但我將解釋 SEMES 的歷史以及它是如何發展的。

1993年，三星電子（Samsung）成為全球DRAM銷量第一的公司。據說，三星當時已經委託尼康、TEL、大日本屏幕製造（簡稱DNS，後來的SCREEN）等日本設備製造商在韓國為三星製造設備。

然而，許多日本製造商拒絕這樣做，擔心技術泄漏。但是，應三星的要求，SCREEN 於 1993 年 1 月與三星合資成立了 K-DNS。K-DNS 可能意味着「韓國的 DNS」。向K-DNS派遣了大量的SCREEN工程師，在這裡生產三星的清洗設備（圖5）。

圖5：SCREEN（原DNS）和SEMES（原K-DNS）設備銷量 來源：作者根據電子期刊《半導體製造設備數據手冊》和野村證券數據製作

事實上，第一台本地生產的清洗設備已於 1994 年 5 月交付給三星的器興工廠。此後，K-DNS 繼續為三星提供清潔設備。K-DNS 於 2005 年 1 月更名為 SEMES。SEMES 中的「SE」代表三星電子。

2010 年，SCREEN 出售了其在 SEMES 的股份（或者更確切地說，它被三星收購），使 SEMES 成為三星的全資子公司。以此為契機，三星所有的清潔設備均由SEMES製造，據悉，SCREEN已無法再向三星供應任何設備。總之，SCREEN把屋檐租出去了，主樓被接管了。

2021年，SEMES在設備銷售方面最終將超越SCREEN，儘管差距很小。

現在，回到主題。下面，我們來看看各大設備廠商的銷售趨勢。

圖 6顯示了歐洲、美國、日本和韓國主要設備製造商的銷售趨勢。許多設備製造商在 2000 年 IT 泡沫期間出現了一個大高峰，在 2008 年雷曼衝擊後出現下滑，在 2018 年內存泡沫期間達到峰值，在 2019 年出現內存衰退，在 2020 年出現新冠風暴。似乎正在增加銷量不管。

圖6：主要設備製造商銷售趨勢（2000-2021）來源：作者根據電子期刊《半導體製造設備數據手冊》和野村證券數據製作

2013年以來，前四名（AMAT、ASML、Lam、TEL）與第5名的KLA差距拉大，第5名和第6名及以下的KLA差距也拉大。如果把它比作馬拉松，領先的團體是AMAT、ASML、Lam和TEL，而KLA的位置稍微遠一點，排在第5位。我猜是這個位置。

因此，下面我們將分析排名第5位及以上的設備製造商和排名第6位及以下的設備製造商的增長潛力。

每個設備製造商都在 2000 年 IT 泡沫時期出現了一個高峰。因此，我繪製了一個圖表，將 2000 年每家公司的銷售額標準化為「1」（圖 7）。簡而言之，我想澄清自 2000 年以來的 21 年間，排名前五的公司增長了多少。

圖 7：2000 年標準化設備製造商銷售額排名前五 來源：作者根據電子期刊《半導體製造設備數據手冊》和野村證券數據製作

因此，Lam 增長最快，銷售額在 21 年內增長了 8.9 倍。下面，按照增長率從高到低排列，ASML 為 5.45 倍，KLA 為 3.11 倍，TEL 為 2.76 倍，AMAT 為 1.75 倍。

接下來，我繪製了一張圖表，將每家公司在 2011 年的銷售額標準化為「1」（圖 8）。這個結果比圖4更重要。這是因為這有可能導致日本自 2013 年以來前端設備的份額迅速下降。

圖8：2011年標準化設備製造商銷售額排名前五 來源：作者根據電子期刊《半導體製造設備數據手冊》和野村證券數據製作

從圖 8 來看，Lam 再次顯示出最高的增長，在過去十年中增長了 4.62 倍。排名第二的小組正在激烈角逐。第二名是AMAT的2.49倍，第三名是TEL的2.29倍，第四名是ASML的2.06倍，第五名是KLA的1.90倍。

可以說，唯一一家進入前五名的日本公司TEL表現不錯，但與Lam的增長潛力相差甚遠。那麼為什麼Lam會變得如此之大呢？

首先，2008 年，Lam 收購了奧地利單晶圓清洗設備製造商 SEZ。大約在 2008 年左右，清洗設備的範式從批量型轉變為單片型，使 SEZ 為 Lam 的成長做出了貢獻。

2011年，Lam收購了CVD設備製造商Novellus。2016年以來，NAND型閃存向3D化，CVD設備的需求急劇增加，因此Novellus對Lam的增長做出了極其巨大的貢獻。

此外，Lam 原本在柵極和金屬導電薄膜的干法蝕刻設備市場占有率最高。在這裡，Lam 開始蠶食 TEL 在 2000 年後投入使用的 Cu/Low-k 介質蝕刻設備的市場份額。基於這項技術，他們幾乎壟斷了 3D NAND 存儲單元的 HARC（高縱橫比接觸）蝕刻的世界份額。

綜上所述，相信收購SEZ和Novellus以及擴大3D NAND閃存用HARC等絕緣膜干法刻蝕設備的銷售是高增長的源泉。

Lam和TEL在干法刻蝕設備、CVD設備、單晶圓清洗設備方面處於競爭關係，但TEL在整體增長方面落後於Lam。這被認為是日本前端工藝設備份額下降的原因之一。

現在我們來分析一下前六名及以下設備製造商的增長潛力。圖9是以2000年IT泡沫的銷量為「1」，將前6名及以下主要設備製造商的銷售額標準化的圖表。

圖 9：2000 年標準化前 6 名以下設備製造商的銷售額 來源：作者根據電子期刊《半導體製造設備數據手冊》和野村證券數據製作

請注意，垂直軸上的標準化銷售額是對數的。令人驚訝的是，韓國的 SEMES 增長了 31.6 倍。如果把圖表畫在線性軸上，除了SEMES以外的設備製造商的增長几乎無法理解，所以我只好把它畫在對數軸上。即便如此，SEMES的增長潛力也是巨大的。

SEMES以外，增長率從高到低依次為Kokusai electric2.91倍、歐洲ASMI 2.02倍、SCREEN 1.98倍、日立高新技術1.31倍、荏原株式會社0.81倍、佳能0.67倍、尼康0.15 倍。荏原公司、佳能和尼康的負增長不到 1 倍。

接下來，我繪製了一張圖表，將每家公司在 2011 年的銷售額標準化為「1」（圖 10）。再次，SEMES 的增長率最高，為 4.33 倍。緊隨其後的是 ASMI 3.46 倍、Kokusai electric 2.47 倍、荏原株式會社 1.81 倍、佳能 1.47 倍、SCREEN 1.04 倍、日立高新技術 0.97 倍、尼康 0.16 倍。

圖10：2011年標準化6強以下設備廠商銷售額 資料來源：作者根據電子期刊《半導體製造設備數據手冊》和野村證券數據製作

在這裡，Kokusai electric是唯一一家增長一倍以上的日本設備製造商，總體而言，日本企業的增長率並不高。SCREEN和日立高新技術幾乎沒有增長，尼康的增長率明顯為負。

設備銷售排名前10的日本設備製造商很多。但是，如果我們分析其增長潛力，與韓國的SEMES和歐洲的ASMI相比，可以說是相形見絀。

圖 11顯示了歐洲、美國、日本和韓國主要設備製造商的增長潛力和設備組合。我們通過將設備製造商分為前 5 名或以上和前 6 名或以下，分析了 2000 年和 2011 年的增長率。在圖 11 中，藍色顯示高增長，綠色顯示中等增長，黃色顯示中等增長，粉紅色顯示低增長。

圖11：主要前端設備廠商增長率及設備組合 來源：作者根據電子期刊《半導體製造設備數據手冊》和野村證券數據製作

TEL 是唯一一家進入前五名的日本公司。TEL 從 2000 年和 2011 年開始的增長率都「有點高」。因此，可以說TEL表現不錯，但與Lam的高成長潛力不匹配，後者在干法刻蝕設備、CVD設備、清洗設備等領域展開競爭。

在前六名之下，SEMES 和 ASMI 自 2011 年以來均顯示出高增長率。其中，Kokusai electric是唯一一家被評價為從2000年到2011年增長速度「略高」的日本企業，可以說表現不錯。然而，沒有其他日本設備製造商顯示出高增長潛力。相反，低增長的公司隨處可見。

此外，涉足100億美元以上裝備領域的西方企業普遍表現出「高」或「略高」的增長潛力。另一方面，不幸的是，不得不說，日本設備製造商的增長潛力普遍不如歐美和韓國公司。

我們分析了2013年以來日本前端設備份額快速下降的原因。得出的結論是，歐美四家公司戰略集中在裝備領域突破100億美元，穩占市場份額，而日本在銷售增長方面不及歐美韓。據說是市場份額下降的原因。那麼日本設備製造商應該怎麼做呢？

在文章開頭提到的文章，，我解釋了日本設備製造商的競爭力如下（圖12）。

「在日本市場占有率高的設備，往往處理液體、流體、粉末，初始形狀不固定，因此，需要優化的參數很多，而且非常複雜。在這種情況下，日本人通過經驗和直覺找到了最優解。這個過程有很多無法記錄的隱性知識和訣竅，因此，它可以像一種技能或工藝。

在這些世界中，車間的持續改進和改進很重要，勤奮和耐心的日本人將零件優化到最小的細節。因此，設備、材料和零件是自下而上創建的。相信這些日本特色是高市場占有率的源泉。

圖12：日本與歐美設備發展差異[點擊放大] 來源：Takashi Yunoue / EE Times Japan

然而，隨着各類設備變得極其複雜和高精度，日本的這種設備開發方式或許正在走向轉折點。那麼，在未來的裝備發展中，可能需要在充分發揮日本特色的同時，努力吸收歐美的優點。上述文章對歐美的設備開發方法進行了如下討論。

「首先，我們通過營銷把握需求。科學正處於開發各種設備的開端。基於這些需求和科學，整個設備由一個強大的自上而下的領導者來架構。當時，它通常是模塊化的。

此外，我們在設備開發的每個過程中都充分利用了模擬。此外，技術和專有技術被轉化為軟件並集成到設備中。然後，通過將這些整合在一起，我們將創造出世界標準的設備……（略）

阻止市場份額的下降並再次增加它並非易事。但是，日本要想在前端設備領域保持高水平的競爭力，卻是無法迴避的問題。對於日本設備製造商來說，這是關鍵時刻。我希望這不會重演日本半導體產業的衰落。