在競爭日益激烈的全球半導體市場中,差異化技術創新已成為企業生存和發展的關鍵。王暉博士,盛美半導體裝置公司的領軍人物,提出了一個引人深思的觀點:“如果‘內卷’是‘卷’新的差異化技術,滿足下一代技術產品的技術挑戰,潛心研發屬於自己的核心專利技術,這才是良性的‘技術流內卷’,是值得鼓勵的。”隨著中國半導體自主化程序進入深水區,低價內卷是產業健康發展面臨的最大挑戰之一,這種低質量競爭帶來的低毛利無法支援企業持續的高研發投入,更遑論迭代升級現有技術或研發新技術。只有在核心技術上做差異化創新、原始創新,才能打破這一困境,實現產業的可持續發展。
這種以差異化技術創新為驅動的良性“技術流內卷”,將是中國半導體產業突破重圍、實現跨越式發展的關鍵。作為中國半導體裝置行業的領軍企業之一,盛美上海始終秉持著 “技術差異化、產品平臺化、客戶全球化”的發展戰略打造核心競爭力,鑄就產品壁壘。近期公司在清洗裝置領域再次取得重要效能突破,升級版的Ultra C Tahoe平臺可滿足更先進的晶圓代工、邏輯器件及儲存器件的嚴格技術要求,盛美上海也藉由原始創新進一步提升了在全球半導體裝置市場中的競爭力。
差異化技術創新才是“良性技術流內卷” SAPS技術打響原始創新第一槍
(Ultra C SAPS II)
盛美半導體董事長王暉博士認為真正的競爭力來源於持續的、原創性的技術創新。只有透過深入研究和開發,掌握並擁有自己的核心專利技術,企業才能在專利法的保護下享受長達20年的高毛利時期,而這樣的企業不僅能夠在中國市場得到驗證和推廣,還能在國際市場上昂首闊步,以差異化技術創新為驅動力,贏得全球客戶的信任和尊重。
王暉博士引用了馬俊如先生提出的“裝置領域有三種創新模式,分別是消化創新、整合創新和原始創新”,王暉博士認為中國已經從早期的“消化創新”到如今的“整合創新”,中國的科技在國際上具有競爭力的關鍵在於實現“原始創新”,國產裝置公司只有靠“原始創新”才能在全球贏得一席之地。
在中國的半導體裝置歷史上,盛美上海的SAPS技術打響了差異化技術原始創新的第一槍。
在晶片製造流程中,光刻、刻蝕、沉積等重複性工序後均設定了清洗工序,清洗步驟數量約佔所有晶片製造工序步驟的30%以上,是所有晶片製造工藝步驟中佔比最大的工序。並且隨著工藝節點的演進,清洗工序的次數和重要性將持續快速上升,裝置體量比例也會提升。盛美上海成立後,就選擇了清洗裝置領域來攻克。
歷時三年,盛美上海研發的SAPS(空間交變相移兆聲波清洗)技術透過利用交替變化的空間移動,解決了兆聲波傳遞的均勻性問題,顯著提升了顆粒去除率,從而增加了半導體廠商的產品良率。在2009年,全球儲存器龍頭企業韓國SK海力士面臨清洗顆粒的挑戰,對盛美上海的差異化SAPS產品產生了興趣,並開始進行產品驗證。經過近兩年的嚴格測試、研發和最佳化,SAPS清洗裝置成功幫助海力士提高了兩道工藝良率1.5%,對於10萬平生產線而言,這相當於一年可以創造約7000萬美元的利潤。這一技術突破最終在2011年轉化為盛美上海獲得的第一筆清洗裝置訂單,用於12英寸45nm工藝。該技術已經用於最先進的DRAM及3D NAND製程,持續對良率的提升作出貢獻,可以期待未來將在先進邏輯工藝中得到應用。
這不僅打破了國際巨頭在清洗裝置領域的市場壟斷,也標誌著盛美上海在全球半導體裝置市場中取得了一席之地,成為中國半導體裝置國產化程序中差異化技術原始創新的重要里程碑,也改寫了核心半導體裝備基本都在中國以外幾個發達國家研發誕生的歷史。
在近幾年下游晶圓廠持續擴產以及技術進步驅動下,清洗裝置需求不斷提升,市場空間廣闊。如今盛美上海在清洗裝置領域已佈局形成SAPS兆聲波清洗裝置、TEBO兆聲波清洗裝置(在圖形矽片上實現了無破壞清洗)、TAHOE清洗裝置、單晶圓清洗裝置、背面清洗裝置、刷洗裝置、槽式溼法清洗裝置等完整產品線,並透過SAPS、TEBO、Tahoe三大技術構築起清洗裝置技術壁壘,覆蓋的清洗步驟已達大約90%-95%。同時,公司研發推出兩款與TEBO清洗工藝配合的IPA及超臨界CO2乾燥技術,打造核心競爭力,有望快速實現中國市場55%~60%市佔率目標。
環保經濟雙重奏,Ultra C Tahoe引領溼法清洗技術革新
(Ultra C Tahoe)
隨著工藝製程向前演進,單憑槽式清洗無法滿足28nm及以下技術節點的製程要求,因此,清洗技術逐漸從槽式清洗轉變為單片清洗,由此提高畫質洗製程效果。然而,這一轉變大大地增加了硫酸消耗量,硫酸廢液的處理成為先進積體電路製造中的重要挑戰。由於全球AI晶片對環境問題的日益關注,加上各國對半導體工業產生的廢液排放進一步加強監管和限制,因此迫切需要一款既能降低化學藥液用量,又不犧牲清洗製程效果的清洗裝置。
在此背景下,繼SAPS之後,盛美上海在2019年再次推出了第二項半導體裝置應用技術的原始創新——Ultra C Tahoe清洗裝置,該技術在單個溼法清洗裝置中集成了槽式模組和單片模組,兼具二者的優點;Tahoe清洗裝置的清洗效果與工藝適用性可與單片清洗裝置相媲美,還可大幅減少硫酸使用量,幫助客戶降低生產成本又能更好地符合節能環保的政策,可被應用於光刻膠去除、刻蝕後清洗、離子注入後清洗和機械拋光後清洗等幾十道關鍵清洗工藝中。
近期盛美上海宣佈Ultra C Tahoe取得重要效能突破,此次提升能夠滿足更先進的晶圓代工、邏輯器件及儲存器件的嚴格技術要求。
Ultra C Tahoe的專利混合架構率先實現將槽式清洗模組和單片晶圓清洗腔體結合到同一SPM裝置中。該架構具備更強的清洗效能、更高的產能和更好的工藝靈活性。此次更新的Ultra C Tahoe功能突破和優勢主要包括:該平臺在26奈米顆粒測試中展現了平均顆粒數小於6個的清洗效果,滿足了先進節點製造的嚴格要求。未來,透過增加更精密的微粒過濾系統,能夠去除10奈米級的顆粒,適應最先進的邏輯和記憶體應用;升級後的25片晶圓的槽式模組和9個單晶圓腔體使其每小時產能超過200片晶圓,與業界12腔體單片SPM系統相媲美;Ultra C Tahoe透過減少高達75%的硫酸消耗量,僅硫酸一項每年就可節省高達50萬美元的成本,且在硫酸廢液處理上可進一步降低成本並對環境更友好,滿足了環保法規,推動了可持續發展。此外,Tahoe平臺已透過30多個生產層認證,覆蓋了輕摻雜漏極(LDD) 和源極/漏極(SD)在內的多個關鍵生產流程,並且支援多種單晶圓清洗應用,可選配置包括新型噴塗技術、SAPS/TEBO技術和HOT IPA乾燥技術等,增強了該裝置在不同工藝中的通用性。在環保法規日趨嚴格的背景下,能夠減少化學品消耗和廢水處理費用的裝置正逐漸成為企業的首選。目前多家大型晶圓廠已經將升級後的Ultra C Tahoe投入生產,多家邏輯器件和儲存器的客戶也在評估這一裝置,這表明市場對於此項技術的信心與期待。
Ultra C Tahoe平臺憑藉其卓越的技術性能和經濟性,在市場競爭中展現出了顯著的優勢。此外,該技術的持續創新有望進一步鞏固盛美上海在全球溼法清洗領域的領導地位。王暉博士對Tahoe平臺的潛力充滿信心,認為其完全有實力在佔據整個清洗市場20%份額的SPM中低溫應用領域中扮演關鍵角色。此外,盛美上海的SAPS和Tahoe裝置在全球溼法清洗市場中擁有巨大的增長潛力,可服務約30%的市場份額,相當於20億美元的市場規模,這將為盛美上海在全球清洗裝置領域的領先地位提供堅實的基礎。
憑藉技術創新與平臺化戰略,向世界積體電路裝置企業十強穩步推進
除了SAPS、Ultra C Tahoe等創新平臺,盛美上海還透過 TEBO無損兆聲波清洗、邊緣刻蝕清洗等創新技術,持續推動公司技術多元化和市場擴張。公司憑藉戰略上的精準定位和技術創新,迅速在市場中佔據領先地位,其產品線覆蓋超過90%的半導體清洗工藝,成為全球清洗裝置產品線最全面的半導體裝置企業之一,同時也是國內少數具有國際競爭力的半導體清洗裝置供應商。
作為中國半導體裝置行業的領軍企業,盛美上海始終秉持著 “技術差異化、產品平臺化、客戶全球化”的發展戰略,從研發半導體清洗裝置起步,逐步成長為平臺型裝置企業。近二十年的發展歷程中,盛美上海堅持差異化競爭和原始創新的發展戰略,以清洗裝置為軸向外拓展,形成“清洗+電鍍+先進封裝溼法+立式爐管+塗膠顯影Track裝置+PECVD”的六大產品系列,可覆蓋前道半導體制造、後道先進封裝、矽片製造三大類工藝裝置應用領域,致力於為全球積體電路行業提供先進的裝置及工藝解決方案。
憑藉多項清洗裝置國際領先技術,以及電鍍/爐管及先進封裝溼法裝置等差異化競爭優勢,盛美上海穩居2023年國內半導體裝置廠商營收規模前三。
深究盛美上海能夠持續迭代升級新工藝、新產品的秘訣,正是得益於其在研發領域持續不斷的大力投入。公司財報顯示,盛美上海2023年的研發投入合計達到6.58億元,同比增長53.95%;研發投入總額佔營業收入比例達16.93%。今年前三季度,研發投入累計已達6.12億元,同比大增42.14%;第三季度研發投入達2.22億元,同比增長16.48%。
研發領域的持續加碼為公司的產品創新和技術升級提供了堅實的資金支援,更帶來了顯著的業績增長。盛美上海2023年實現營業收入38.88億元,同比增長35.34%;歸母淨利潤9.11億元,同比增長36.21%。今年前三季度,實現營業收入39.77億元,已超2023年全年業績,同比增長44.62%;歸母淨利潤7.58億元,同比增長12.72%;扣非淨利潤7.41億元,同比增長15.84%。第三季度,營業收入15.73億元,同比增長37.96%;歸母淨利潤3.15億元,同比增長35.09%;扣非淨利潤3.06億元,同比增長31.41%,單季度營收利潤指標均實現超30%的增速。資料顯示,2018年-2024年Q1期間盛美上海毛利率顯著高於海內外可比公司均值,平臺型優勢初步顯現,足以印證技術創新才是企業可持續發展的“良性技術流內卷”。
盛美上海並未就此止步。在人工智慧、資料中心和自動駕駛汽車的推動下,新興的面板級先進封裝日益獲得更多廠商的青睞。盛美上海也適時推出了用於面板級先進封裝應用的Ultra C vac-p負壓清洗裝置。該裝置利用負壓技術去除晶片結構中的助焊劑殘留物,顯著提高了清洗效率——標誌著盛美半導體成功進軍高增長的面板級封裝市場,再次兌現了盛美上海始終致力於滿足不斷演變的行業需求的堅定承諾。目前盛美上海已陸續釋出了面板級封裝應用的系列產品,包括Ultra C bev-p面板級邊緣刻蝕裝置和Ultra ECP ap-p面板級水平式電鍍裝置。面板級先進封裝將成為繼300mm矽片級先進封裝後的下一代先進封裝技術,滿足AI晶片大面積、高密度、高產出封裝需求的同時,可以大幅降低AI晶片的封裝成本。盛美上海未來將繼續推出幾款面板級核心先進封裝裝置,搶佔未來全球面板級先進封裝的制高點。
SEMI報告顯示,2024年全球半導體裝置總銷售額預計達到1090.4億美元,創下歷史新高。2025年的半導體裝置總銷售額將重返快速增長軌道,達到1275.3億美元,較今年預期資料大增16.5%。從區域來看,中國2024年半導體裝置支出將達創紀錄的350億美元,佔全球總額約32%,穩居全球榜首地位。
儘管市場前景廣闊,但唯有掌握自主且具有差異化的技術優勢,並不斷追求半導體裝置技術的前沿創新,才是在全球市場競爭中贏得優勢的關鍵。盛美上海正抓住晶圓廠擴產、先進封裝和國產化帶來的黃金機遇,憑藉其獨特的差異化技術創新為基礎的 “技術流內卷”戰略,正快速向平臺化與產業生態的規模化、國際化發展階段邁進,穩步實現其躋身“世界積體電路裝置企業十強”的宏偉目標。展望未來,盛美半導體裝置公司將繼續依託其核心專利技術和差異化產品,引領全球半導體裝置行業的發展趨勢。