(Parhad o Ran I: Dylunio Cylched Integredig, Rhan II: Gweithgynhyrchu Cylched Integredig, Rhan III: Pecynnu Sylfaenol, Prawf, a Phecynnu Uwch)

5. Offer gweithgynhyrchu cynnyrch lled-ddargludyddion

(1) Amlinelliad o Offer Gweithgynhyrchu Lled-ddargludyddion Mentrau Bach a Chanolig

Mae yna lawer o fathau o offer prosesu a gweithgynhyrchu cynhyrchion lled-ddargludyddion a ddefnyddir gan fentrau bach a chanolig ym mhob proses o'r llinell gynhyrchu lled-ddargludyddion. Mae offer lled-ddargludyddion-benodol (cyn-brosesu) ar gyfer gweithgynhyrchu wafferi noeth (deunyddiau), offer ar gyfer prosesu wafferi noeth yn wafferi terfynol (ôl-brosesu), ac offer ar gyfer gweithgynhyrchu masgiau ffoto (cynhyrchu masgiau). Mae angen amrywiaeth o offer pen blaen ar wneuthurwyr sglodion ar eu llinellau cynhyrchu. Mae cost offer gwneuthuriad lled-ddargludyddion pen blaen cymhleth yn brif reswm dros gost uchel fabs lled-ddargludyddion, gan gynnwys cost adeiladu fabs uwch-lân.

Mae offer saernïo lled-ddargludyddion pen blaen yn cynnwys offer ar gyfer prosesau saernïo sglodion fel ffotolithograffeg, ysgythru, dopio neu fewnblannu ïon, dyddodiad, caboli, neu gynllunio mecanyddol cemegol. O bwys arbennig yw offer dyddodiad anwedd cemegol metel-organig (MOCVD), math penodol o offer dyddodi sy'n dyddodi haenau tenau o fetelau penodol, a ddefnyddir yn bennaf i gynhyrchu lled-ddargludyddion cyfansawdd, gan gynnwys y rhai sy'n seiliedig ar GaAs a GaN.

Offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion pen ôl Mae SME yn cynnwys ATP ac offer pecynnu uwch.

(2) Y sefyllfa bresennol

Mae offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn cael ei ddominyddu gan gwmnïau yn yr Unol Daleithiau (cyfran o 41.7% o ran refeniw gwerthiant), Japan (31.1%) a'r Iseldiroedd (18.8%). Mae gan Dde Korea gyfran o 2.2%, gyda'r tua 6.2% sy'n weddill yn cael ei rannu gan Tsieina, yr Almaen, Taiwan, Israel, Canada, a gwledydd eraill yn Ne-ddwyrain Asia ac Ewrop. Mae'r rhan fwyaf o gynhyrchwyr offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion De Corea yn eiddo i Samsung neu SK Hynix, prif gwsmeriaid y cwmnïau offer lled-ddargludyddion De Corea hyn yw cwmnïau lled-ddargludyddion De Corea. Er bod yna hefyd gwmni Tsieineaidd sy'n cynhyrchu gwahanol fathau o offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, nid oes gan gwmnïau Tsieineaidd gyfran sylweddol o unrhyw gategori offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion ac eithrio cynulliad pen ôl, offer pecynnu a MOCVD.

Ar y cyfan, mae'r Unol Daleithiau yn cyfrif am gyfran fawr o gynhyrchiad byd-eang y rhan fwyaf o offer cynhyrchu lled-ddargludyddion pen blaen, ac eithrio cynhyrchu offer lithograffeg sydd wedi'i grynhoi yn yr Iseldiroedd a Japan. Mae'r UD hefyd yn cyfrif am gyfran fawr o gynhyrchiad byd-eang o offer prawf pen ôl. Mewn cyferbyniad, mae gan yr Unol Daleithiau gyfran gymharol fach o'r farchnad yn y gweithgynhyrchu offer cynhyrchu lled-ddargludyddion cefn byd-eang (offer cydosod a phecynnu), tra bod gan Tsieina gyfran sylweddol. Er bod Tsieina ar hyn o bryd yn ddibynnol iawn ar offer cynhyrchu lled-ddargludyddion o ffynonellau nad ydynt yn Tsieineaidd (ac eithrio pecynnu a MOCVD), mae'n buddsoddi'n drwm i ganolbwyntio ar gynhyrchu offer o'r fath. Mae'r buddsoddiadau hyn yn rhoi mantais sylweddol i'r cwmnïau buddiolwyr wrth ddatblygu a chynhyrchu offer sglodion blaengar o'i gymharu â chwmnïau eraill.

Fel y dengys y siart isod, er bod gan yr Unol Daleithiau gyfran sylweddol o'r farchnad o ran cynhyrchu'r mwyafrif o BBaChau pen blaen, yr eithriad nodedig yw offer sganio/stepper lithograffeg, a wneir bron yn gyfan gwbl gan gwmni ASML o'r Iseldiroedd a chwmnïau Japaneaidd Nikon a Canon. Ar gyfer peiriannau lithograffeg, ASML (Yr Iseldiroedd) yw'r unig gynhyrchydd stepwyr / sganwyr EUV, sy'n hanfodol ar gyfer cynhyrchu cylchedau integredig gyda lled llinell o 5 nm neu lai. Fodd bynnag, dim ond dau wneuthurwr lled-ddargludyddion, TSMC a Samsung, sy'n defnyddio peiriannau EUV wrth gynhyrchu ar hyn o bryd, gydag un ddyfais yn costio mwy na $100 miliwn. Mae ASML a Nikon ill dau yn cynhyrchu peiriannau lithograffeg uwchfioled dwfn (DUV) sy'n taflu pelydryn o olau trwy fwgwd ffoto ac yn creu delwedd lai o faint o'r patrwm mwgwd ffoto ar y wafer. Y tu allan i'r Iseldiroedd a Japan, mae cyfran yr Unol Daleithiau a gwledydd eraill o offer lithograffeg yn bennaf ar gyfer sglodion cyfaint isel penodol neu ar gyfer gwneud masgiau ffoto.

Gall set o offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion fod â chymaint â 100+ o rannau, a rhannau ac ategolion offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yw'r categori masnach mwyaf yn y diwydiant. Yn ôl arolwg y Cyfrifiad Gweithgynhyrchwyr, mae hanner refeniw gwerthu offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yr Unol Daleithiau yn mynd i gydrannau a deunyddiau eraill. Mae mwy na 130 o gwmnïau UDA yn cyflenwi cydrannau hanfodol ar gyfer offer a werthir gan gwmnïau tramor. Yn nodedig, mae Cymer (UDA) yn cynhyrchu laserau ar gyfer peiriannau lithograffeg stepiwr/sganiwr EUV ASML. Prynodd ASML Cymer yn 2013, ond mae Cymer yn parhau i fod yn uned weithredu ASML annibynnol yn yr Unol Daleithiau.

Oherwydd natur gylchol gwerthiannau oherwydd marchnadoedd a chwsmeriaid cyfyngedig, mae'r rhan fwyaf o gwmnïau offer mawr yn cynhyrchu mwy nag un math o offer er mwyn darparu cyfres lawn o offer a dewisiadau cynnal a chadw i gwsmeriaid. Mae cwmnïau offer stepiwr/sganiwr lithograffeg fel ASML yn eithriadau i'r rheol hon oherwydd technoleg unigryw'r offer. Mae Lam Research, Tokyo Electron (TEL) yn canolbwyntio ar ddyddodi ac ysgythru, tra bod KLA yn canolbwyntio ar fesureg ac arolygu.

Un eithriad i'r plwm yn Japan a'r Iseldiroedd yw offer MOCVD, a ddefnyddir i gynhyrchu lled-ddargludyddion wedi'u gwneud o ddeunyddiau heblaw silicon fel GaN a GaAs, gan gynnwys LEDs, deuodau laser a sglodion ffotonig eraill, dyfeisiau pŵer / RF a chelloedd solar. Fel y soniwyd uchod, mae gan sglodion GaN oblygiadau amddiffynnol strategol. Mae offer MOCVD yn cael ei gynhyrchu gan Veeco (UDA), Aixtron (yr Almaen) ac AMEC (Tsieina). Mae Tsieina yn ceisio ennill cyfran o'r farchnad yn y farchnad MOCVD trwy gaffaeliadau. Yn 2016, ceisiodd yr endid Tsieineaidd Fujian Grand Chip Investment Fund, cwmni a ffurfiwyd ar gyfer y fargen, gan gynnwys sefydliadau dan berchnogaeth y wladwriaeth a rhanbarthol, gaffael Aixtron, ond rhwystrwyd y fargen gan yr Arlywydd Obama ar ôl adolygiad gan y Pwyllgor Buddsoddi Tramor. yn yr Unol Daleithiau (CFIUS), o bosibl y caffaelwr wedi rhoi'r gorau i'r cynnig i gymryd drosodd.

Y tri chwmni gorau ar gyfer offer ysgythru yw Lam Research (UD), Tokyo Electron (Japan), a Applied Materials (UD). Mae gan gwmnïau Tsieineaidd, gan gynnwys AMEC, rywfaint o arbenigedd mewn ysgythru a gallant ddarparu offer ar gyfer cymwysiadau pen isel, fodd bynnag, dim ond tua 1% yw eu cyfran o'r farchnad.

Mae gan yr Unol Daleithiau gyfran gymharol fach o'r farchnad (4.9%) mewn BBaChau pecynnu cefn o'i gymharu ag offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion pen blaen. Japan sydd â'r gyfran fwyaf o offer pecynnu (35.7%), ac yna Tsieina (22.9%) a'r Iseldiroedd (11.1%). Fodd bynnag, mae Kulicke and Soffa o'r Unol Daleithiau yn gwmni offer pecynnu lled-ddargludyddion blaenllaw. Mae'r Unol Daleithiau a Japan yn arwain y ffordd mewn offer prawf pen ôl (ATP) gyda chyfran o'r farchnad o 33.5% a 48.6%, yn y drefn honno.

(3) Offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion, risg yr Unol Daleithiau

Dibyniaeth ar werthiannau tramor (nad ydynt yn UDA):

Er bod gan yr Unol Daleithiau gyfran fawr o'r farchnad offer cynhyrchu lled-ddargludyddion, mae cynhyrchwyr yr Unol Daleithiau yn ddibynnol iawn ar werthiannau tramor. Fel y gweithgynhyrchwyr lled-ddargludyddion mwyaf, Taiwan, Tsieina a De Korea yw'r marchnadoedd mwyaf ar gyfer offer cynhyrchu lled-ddargludyddion. Er y disgwylir i Taiwan adennill ei safle fel y farchnad fwyaf ar gyfer offer cynhyrchu lled-ddargludyddion yn 2021 a 2022, oherwydd y gwariant trwm sy'n ofynnol gan sglodion fabs, mae Deunyddiau Cymhwysol a Lam Research yn adrodd y bydd tua 90% o gyfanswm ei refeniw 2020 yn dod o ffynonellau eraill. - Gwerthiant yr Unol Daleithiau. Cynyddodd refeniw Lam Research o Tsieina o 16% yn 2018 i 31% yn 2020. O ganlyniad, mae gwneuthurwyr offer cynhyrchu lled-ddargludyddion yr Unol Daleithiau mewn perygl o gael eu heffeithio'n sylweddol gan gyfyngiadau masnach yr Unol Daleithiau-Tsieina neu newidiadau galw annisgwyl yn Asia. Gallai'r effaith ddilynol fynd ymhell y tu hwnt i'r gostyngiad presennol mewn refeniw, gan fod gweithgynhyrchwyr lled-ddargludyddion yn profi rhywfaint o gloi dyfeisiau i mewn, ac mae newid cyflenwyr dyfeisiau yn gofyn am ailgynllunio costus. Er enghraifft, nododd Lam Research yn ei adroddiad blynyddol 2020, "Unwaith y bydd gwneuthurwr lled-ddargludyddion yn ymrwymo i brynu offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion cystadleuydd, mae'r gwneuthurwr fel arfer yn parhau i brynu offer y cystadleuydd hwnnw, gan ei gwneud yn anoddach i ni ein gwerthu i'r cwsmer hwnnw yn y dyfodol. offer.” Yn ogystal, mae gwerthiant offer cynhyrchu lled-ddargludyddion yn gyfyngedig i brifysgolion a chwmnïau gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion sy'n berchen ar fabs.

Mae cymorthdaliadau Tsieineaidd ar gyfer cynhyrchu offer gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion yn ystumio'r farchnad:

Yn ogystal, mae Tsieina yn bwriadu darparu cymorthdaliadau sylweddol i ariannu cynhyrchu offer cynhyrchu lled-ddargludyddion yn y wlad. Mae ail gam Cronfa Fuddsoddi Diwydiant Cylched Integredig Cenedlaethol Tsieina yn canolbwyntio ar beiriannau ysgythru, offer dyddodi, profi a chyfarpar glanhau wafferi, gyda chyllid yn amrywio o $28.9 i $47 biliwn. Mae'r cymorthdaliadau yn cadw cwmnïau Tsieineaidd mewn busnes, er bod y mwyafrif yn ymddangos yn amhroffidiol. Er enghraifft, yn ôl y Sefydliad ar gyfer Cydweithrediad a Datblygiad Economaidd (OECD), “mae chwistrelliadau cyfalaf y llywodraeth wedi cael effaith amlwg ar berfformiad ariannol cynhyrchwyr lled-ddargludyddion Tsieineaidd,” lle nad yw cynnydd mewn asedau corfforaethol wedi'u cyfateb gan dwf mewn proffidioldeb. . Mae'r cymorthdaliadau hyn yn rhoi arian i gwmnïau Tsieineaidd fuddsoddi mewn ymchwil a datblygu mewn gweithgynhyrchu lled-ddargludyddion cenhedlaeth nesaf, gan roi mantais sylweddol iddynt dros gwmnïau nad ydynt yn Tsieineaidd nad ydynt yn derbyn cymorthdaliadau o'r fath. Yn wahanol i'r gorffennol, mae gweithgynhyrchwyr offer cynhyrchu lled-ddargludyddion heddiw yn amharod i fuddsoddi mewn ymchwil a datblygu ar gyfer meintiau wafferi cenhedlaeth nesaf, o ystyried y gwariant ymchwil a datblygu a chyfalaf sylweddol i weithgynhyrchu offer cynhyrchu lled-ddargludyddion a'r ansicrwydd ynghylch pryd a ble y bydd cynhyrchu sglodion blaengar yn cael ei wneud. .