(Շարունակություն Մաս I-ից. Ինտեգրված սխեմաների ձևավորում, Մաս II. Ինտեգրված սխեմաների արտադրություն, Մաս III. Հիմնական փաթեթավորում, փորձարկում և առաջադեմ փաթեթավորում)

5. Կիսահաղորդչային արտադրանքի արտադրության սարքավորումներ

(1) Փոքր և միջին ձեռնարկությունների կիսահաղորդչային արտադրական սարքավորումների ուրվագիծ

Գոյություն ունեն կիսահաղորդչային արտադրանքի վերամշակման և արտադրության բազմաթիվ տեսակներ, որոնք օգտագործվում են փոքր և միջին ձեռնարկությունների կողմից կիսահաղորդիչների արտադրության գծի յուրաքանչյուր գործընթացում: Գոյություն ունեն կիսահաղորդչային հատուկ սարքավորումներ (նախամշակում) մերկ վաֆլի (նյութեր) արտադրելու համար, մերկ վաֆլիները վերջնական վաֆլի վերամշակելու սարքավորումներ (հետմշակում) և ֆոտոդիմակների արտադրության սարքավորումներ (դիմակների արտադրություն): Չիպարտադրողներին անհրաժեշտ են մի շարք առջևի սարքավորումներ իրենց արտադրական գծերում: Առջևի կիսահաղորդիչների արտադրության բարդ սարքավորումների արժեքը կիսահաղորդչային ֆաբրիկայի բարձր արժեքի հիմնական պատճառն է, ներառյալ ծայրահեղ մաքուր ֆաբրիկաների կառուցման արժեքը:

Առջևի կիսահաղորդիչների արտադրության սարքավորումները ներառում են չիպերի արտադրության գործընթացների սարքավորումներ, ինչպիսիք են ֆոտոլիտոգրաֆիան, փորագրումը, դոպինգը կամ իոնային իմպլանտացիան, նստեցումը, փայլեցումը կամ քիմիական մեխանիկական հարթեցումը: Հատկանշական է մետաղ-օրգանական քիմիական գոլորշիների նստեցման (MOCVD) սարքավորումները, հատուկ տեսակի նստվածքային սարքավորումներ, որոնք նստեցնում են որոշակի մետաղների բարակ շերտեր, որոնք հիմնականում օգտագործվում են բաղադրյալ կիսահաղորդիչների արտադրության համար, ներառյալ GaAs-ի և GaN-ի վրա հիմնվածները:

Հետևի կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումներ ՓՄՁ-ն ներառում է ATP և առաջադեմ փաթեթավորման սարքավորումներ:

(2) Ներկա իրավիճակը

Կիսահաղորդիչների արտադրության սարքավորումներում գերակշռում են ԱՄՆ-ի (41.7% մասնաբաժինը վաճառքից ստացված հասույթի առումով), Ճապոնիայի (31.1%) և Նիդեռլանդների (18.8%) ընկերությունները: Հարավային Կորեան ունի 2.2% մասնաբաժին, իսկ մնացած մոտ 6.2%-ը կիսում են Չինաստանը, Գերմանիան, Թայվանը, Իսրայելը, Կանադան և Հարավարևելյան Ասիայի և Եվրոպայի այլ երկրներ: Հարավային Կորեայի կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումներ արտադրողների մեծ մասը պատկանում է Samsung-ին կամ SK Hynix-ին, հարավկորեական կիսահաղորդչային սարքավորումների այս ընկերությունների հիմնական հաճախորդները հարավկորեական կիսահաղորդչային ընկերություններն են: Թեև կա նաև չինական ընկերություն, որն արտադրում է տարբեր տեսակի կիսահաղորդչային սարքավորումներ, չինական ընկերությունները զգալի մասնաբաժին չունեն կիսահաղորդչային արտադրական սարքավորումների կատեգորիայում, բացառությամբ հետին մասի հավաքման, փաթեթավորման սարքավորումների և MOCVD-ի:

Ընդհանուր առմամբ, ԱՄՆ-ին բաժին է ընկնում առջևի կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների համաշխարհային արտադրության մեծ մասը, բացառությամբ լիտոգրաֆիկ սարքավորումների արտադրության, որը կենտրոնացած է Նիդեռլանդներում և Ճապոնիայում: ԱՄՆ-ին բաժին է ընկնում նաև հետին պլանային փորձարկման սարքավորումների համաշխարհային արտադրության մեծ բաժինը: Ի հակադրություն, Միացյալ Նահանգները համեմատաբար փոքր մասնաբաժին ունի կիսահաղորդչային արտադրության համաշխարհային սարքավորումների (հավաքման և փաթեթավորման սարքավորումների) արտադրության մեջ, մինչդեռ Չինաստանը զգալի մասնաբաժին ունի: Թեև Չինաստանը ներկայումս մեծապես կախված է ոչ չինական արտադրության կիսահաղորդչային սարքավորումներից (բացառությամբ փաթեթավորման և MOCVD-ի), այն մեծ ներդրումներ է կատարում՝ կենտրոնանալու նման սարքավորումների արտադրության վրա: Այս ներդրումները շահառու ընկերություններին զգալի առավելություն են տալիս այլ ընկերությունների համեմատ առաջադեմ չիպային սարքավորումներ մշակելու և արտադրելու հարցում:

Ինչպես ցույց է տալիս ստորև բերված գծապատկերը, թեև ԱՄՆ-ն ունի շուկայական զգալի մասնաբաժին առջևի ՓՄՁ-ների արտադրության մեջ, ուշագրավ բացառությունը լիտոգրաֆիկ սկանավորման/ստեպերի սարքավորումներն են, որոնք գրեթե ամբողջությամբ պատրաստված են հոլանդական ASML և ճապոնական Nikon և Canon ընկերությունների կողմից: Լիտոգրաֆիայի մեքենաների համար ASML-ը (Նիդեռլանդներ) EUV ստեպպերների/սկաներների միակ արտադրողն է, որոնք կարևոր նշանակություն ունեն 5 նմ կամ ավելի փոքր գծերի լայնությամբ ինտեգրալ սխեմաների արտադրության համար: Այնուամենայնիվ, կիսահաղորդիչների միայն երկու արտադրող՝ TSMC-ն և Samsung-ը, ներկայումս արտադրության մեջ օգտագործում են EUV մեքենաներ, որոնց մեկ սարքն արժե ավելի քան 100 միլիոն դոլար: ASML-ը և Nikon-ը երկուսն էլ արտադրում են խորը ուլտրամանուշակագույն (DUV) լիտոգրաֆիայի մեքենաներ, որոնք լուսային ճառագայթներ են արձակում լուսադիմակի միջով և ստեղծում վաֆլի վրա ֆոտոդիմակի փոքրացված պատկերը: Նիդեռլանդներից և Ճապոնիայից դուրս ԱՄՆ-ի և այլ երկրների լիտոգրաֆիայի սարքավորումների բաժինը հիմնականում նախատեսված է հատուկ ցածր ծավալային չիպերի կամ ֆոտոդիմակների պատրաստման համար:

Կիսահաղորդչային արտադրական սարքավորումների հավաքածուն կարող է ունենալ մինչև 100+ մասեր, իսկ կիսահաղորդչային արտադրական սարքավորումների մասերն ու պարագաները արդյունաբերության ամենամեծ առևտրային կատեգորիան են: Ըստ արտադրողների մարդահամարի հետազոտության՝ ԱՄՆ կիսահաղորդչային արտադրական սարքավորումների վաճառքից եկամտի կեսը բաժին է ընկնում բաղադրիչներին և այլ նյութերին: Ավելի քան 130 ԱՄՆ ընկերություններ մատակարարում են արտասահմանյան ընկերությունների կողմից վաճառվող սարքավորումների կարևոր բաղադրիչները: Հատկանշական է, որ Cymer-ը (ԱՄՆ) լազերներ է արտադրում ASML-ի EUV ստեպեր/սկաներ լիտոգրաֆիայի մեքենաների համար: ASML-ը ձեռք է բերել Cymer-ը 2013 թվականին, սակայն Cymer-ը մնում է ASML-ի ԱՄՆ-ում գործող անկախ ստորաբաժանումը:

Սահմանափակ շուկաների և հաճախորդների պատճառով վաճառքների ցիկլային բնույթի պատճառով սարքավորումների մեծ ընկերությունները արտադրում են մեկից ավելի տեսակի սարքավորումներ՝ հաճախորդներին սարքավորումների և սպասարկման ամբողջական փաթեթ տրամադրելու համար: Լիտոգրաֆիայի ստեպեր/սկաներ սարքավորման ընկերությունները, ինչպիսիք են ASML-ը, բացառություններ են այս կանոնից՝ սարքավորումների յուրահատուկ տեխնոլոգիայի պատճառով: Lam Research-ը, Tokyo Electron-ը (TEL) կենտրոնանում է նստվածքի և փորագրման վրա, մինչդեռ KLA-ն կենտրոնանում է չափագիտության և ստուգման վրա:

Ճապոնիայում և Նիդեռլանդներում առաջատարի հետ կապված բացառություններից մեկը MOCVD սարքավորումներն են, որոնք օգտագործվում են սիլիցիումից բացի այլ նյութերից, ինչպիսիք են GaN-ը և GaAs-ը, պատրաստված կիսահաղորդիչներ արտադրելու համար, ներառյալ LED-ները, լազերային դիոդները և այլ ֆոտոնային չիպերը, էներգամատակարարման/RF սարքերը և արևային մարտկոցները: Ինչպես նշվեց վերևում, GaN չիպերն ունեն ռազմավարական պաշտպանական նշանակություն: MOCVD սարքավորումները արտադրվում են Veeco (ԱՄՆ), Aixtron (Գերմանիա) և AMEC (Չինաստան) ընկերություններում: Չինաստանը փորձում է շուկայական մասնաբաժին ձեռք բերել MOCVD շուկայում ձեռքբերումների միջոցով: 2016 թվականին չինական Fujian Grand Chip Investment Fund կազմակերպությունը, որը գործարքի համար ստեղծված ընկերություն էր, որը ներառում էր պետական ​​և տարածաշրջանային սեփականության հաստատություններ, փորձեց ձեռք բերել Aixtron-ը, սակայն գործարքը կասեցվեց նախագահ Օբամայի կողմից՝ Միացյալ Նահանգների Արտասահմանյան ներդրումների կոմիտեի (CFIUS) կողմից վերանայումից հետո, հնարավոր է՝ ձեռքբերողը հրաժարվի ձեռքբերման առաջարկից:

Փորագրման սարքավորումների լավագույն երեք ընկերություններն են Lam Research (ԱՄՆ), Tokyo Electron (Ճապոնիա) և Applied Materials (ԱՄՆ): Չինական ընկերությունները, ներառյալ AMEC-ը, ունեն որոշակի փորձ փորագրման մեջ և կարող են սարքավորումներ տրամադրել ցածր մակարդակի ծրագրերի համար, սակայն նրանց շուկայական մասնաբաժինը կազմում է ընդամենը 1%:

ԱՄՆ-ն ունի համեմատաբար փոքր շուկայական մասնաբաժին (4.9%) հետին փաթեթավորման ՓՄՁ-ներում՝ համեմատած առջևի կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների հետ: Փաթեթավորման սարքավորումների ամենամեծ բաժինն ունի Ճապոնիան (35.7%), որին հաջորդում են Չինաստանը (22.9%) և Նիդեռլանդները (11.1%): Այնուամենայնիվ, ամերիկյան Kulicke and Soffa-ն կիսահաղորդչային փաթեթավորման սարքավորումների առաջատար ընկերություն է: ԱՄՆ-ը և Ճապոնիան առաջատար են հետին փորձարկման սարքավորումների (ATP) ոլորտում՝ համապատասխանաբար 33.5% և 48.6% շուկայական մասնաբաժինով:

(3) Կիսահաղորդիչների արտադրության սարքավորումներ, Միացյալ Նահանգների ռիսկը

Կախվածություն արտասահմանյան (ոչ ԱՄՆ) վաճառքից.

Թեև ԱՄՆ-ն ունի կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների շուկայի մեծ մասնաբաժին, ԱՄՆ արտադրողները մեծապես կախված են արտասահմանյան վաճառքից: Որպես կիսահաղորդչային խոշորագույն արտադրողներ՝ Թայվանը, Չինաստանը և Հարավային Կորեան կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների ամենամեծ շուկաներն են: Թեև ակնկալվում է, որ Թայվանը կվերականգնի իր դիրքը որպես կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների ամենամեծ շուկան 2021 և 2022 թվականներին, քանի որ չիպերի ֆաբրիկաները պահանջում են մեծ ծախսեր, Applied Materials-ը և Lam Research-ը հայտնում են, որ 90-ի իր ընդհանուր եկամտի մոտ 2020%-ը կգա ոչ: - ԱՄՆ վաճառք: Lam Research-ի եկամուտը Չինաստանից աճել է 16-ի 2018%-ից մինչև 31% 2020-ին: Արդյունքում, ԱՄՆ-ի կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումներ արտադրողները վտանգի տակ են հայտնվել ԱՄՆ-Չինաստան առևտրային սահմանափակումներից կամ Ասիայում պահանջարկի անսպասելի փոփոխություններից: Արդյունքում ստացված ազդեցությունը կարող է գերազանցել ընթացիկ եկամտի անկումը, քանի որ կիսահաղորդչային արտադրողները զգում են սարքի կողպման որոշակի աստիճան, և սարքերի մատակարարների փոփոխությունը պահանջում է թանկարժեք վերանախագծումներ: Օրինակ, Lam Research-ը իր 2020 թվականի տարեկան զեկույցում նշել է. «Երբ կիսահաղորդչային արտադրողը պարտավորվում է գնել մրցակցի կիսահաղորդչային արտադրական սարքավորում, արտադրողը սովորաբար շարունակում է գնել այդ մրցակցի սարքավորումները, ինչը մեզ համար դժվարացնում է ապագայում մեզ վաճառել այդ հաճախորդին։ սարքավորում»։ Ի լրումն, կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների վաճառքը սահմանափակվում է համալսարաններով և կիսահաղորդչային սարքավորումներ արտադրող ընկերություններով, որոնք ունեն կիսահաղորդչային սարքավորումների արտադրություն:

Կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների արտադրության չինական սուբսիդիաները խեղաթյուրում են շուկան.

Բացի այդ, Չինաստանը նախատեսում է զգալի սուբսիդիաներ տրամադրել երկրում կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների արտադրության ֆինանսավորման համար։ Չինաստանի Ազգային Ինտեգրված Շրջանային Արդյունաբերության Ներդրումային Հիմնադրամի երկրորդ փուլը կենտրոնացած է փորագրման մեքենաների, նստեցման սարքավորումների, փորձարկման և վաֆլի մաքրման սարքավորումների վրա, որոնց ֆինանսավորումը տատանվում է $28.9-ից մինչև $47 մլրդ: Սուբսիդիաները պահում են չինական ընկերություններին բիզնեսում, թեև դրանց մեծ մասը ոչ եկամտաբեր է թվում: Օրինակ, ըստ Տնտեսական համագործակցության և զարգացման կազմակերպության (ՏՀԶԿ), «պետական ​​կապիտալի ներարկումները հստակ ազդեցություն են ունեցել չինական կիսահաղորդչային արտադրողների ֆինանսական արդյունքների վրա», որտեղ կորպորատիվ ակտիվների աճը չի համընկել շահութաբերության աճի հետ։ . Այս սուբսիդիաները չինական ընկերություններին միջոցներ են տրամադրում հաջորդ սերնդի կիսահաղորդիչների արտադրության հետազոտությունների և զարգացման մեջ ներդրումներ կատարելու համար, ինչը նրանց զգալի առավելություն է տալիս ոչ չինական ընկերությունների նկատմամբ, որոնք չեն ստանում նման սուբսիդիաներ: Ի տարբերություն անցյալի, այսօր կիսահաղորդչային սարքավորումների արտադրողները չեն ցանկանում ներդրումներ կատարել հաջորդ սերնդի վաֆլի չափսերի համար R&D-ում՝ հաշվի առնելով կիսահաղորդչային արտադրության սարքավորումների արտադրության համար զգալի R&D և կապիտալ ծախսերը և անորոշությունը, թե երբ և որտեղ կիրականացվի առաջատար չիպերի արտադրությունը: .