半導體行業協會SEMI於2022年6月13日披露瞭最新的半導體行業預測，其中，用於半導體前段工序的設備投資額較2021年增預計長約20%，增至1090億美元（約人民幣7292.1億元，其中，2021年的實績為910億美元，約人民幣6087.9億元），如下圖1。
圖1：用於半導體前段工序的設備投資額推移表。
（圖片出自：business-journal）
SEMI的總裁兼首席執行官Ajit Manocha先生表示：“正如我們最新發佈的世界晶圓廠預測報告（SEMI World Fab Forecast Report）所示，全球前端晶圓廠設備支出將首次突破1000億美元的門檻（約人民幣7000億元）。這一歷史性裡程碑（Mile Stone）為當前前所未有的行業增長劃上瞭一個驚嘆號！”
從上圖1的確可以看出，在2019年至2022年的三年間，前端半導體設備市場增長瞭兩倍左右。真是令人驚愕的增長率，而且僅前段工序的設備就超過瞭1000億美元（約人民幣7000億元），著實不可思議！
此處統計瞭十種前段工序設備，每種設備的出貨金額具體如何推移的呢？此外，各傢企業的設備市占率如何？以及日本企業的設備市占率如何呢？
在本文中，筆者首先明確各類前段設備的出貨金額。其次，分析各類前段工序設備的出貨金額、各傢企業的市占率，同時明確日本企業市占率較高、較低的設備。最後，指出日本半導體生產設備產業的問題點。
先說結論（同時也是問題點）：就市場規模較大的前段工序設備而言，日本企業市占率較低；日本整體的前段工序設備市占率不高。莫非日本的半導體設備產業已經開始走上瞭衰敗之路？
各類前段工序設備的出貨金額推移
下圖2 是各類前段工序設備的出貨金額推移表。此處的檢測設備包括外觀檢測設備、線路（Pattern）檢測設備、掩膜（Mask）檢測設備。此外，清洗設備包括單片式清洗設備和批量（Batch）式清洗設備。
圖2：各類半導體前段工序設備的出貨金額推移。
（圖片出自：business-journal）
我們再次看圖2，大部分前段工序設備在2000年前後的“IT泡沫”時達到峰值，在2008年的“雷曼沖擊”時出現下跌，自2018年的“存儲半導體泡沫”時開始下滑，2019年繼續下滑。
僅有曝光設備在2019年未曾出現下滑，原因如下：獨霸曝光設備市場的荷蘭ASML的價值180億日元（約人民幣10億元）的尖端EUV曝光量產設備在2018年前後開始出貨。
其次，從市場規模來看，曝光設備的出貨金額占大部分份額；2015年幹蝕刻（Dry Etching）設備規模首次達到最大份額。後來，在2019年，又被曝光設備超過。2020年以後，幹蝕設備再次占據最大份額。
2021年的排名如下，幹蝕設備為189億美元（約人民幣1264億元）、曝光設備為164億美元（約人民幣1097億元）、檢測設備為139億美元（約人民幣930億元）、CVD設備為100億美元（約人民幣670億元）。四種前段工序設備的出貨金額都超過瞭100億美元，刷新瞭歷史記錄！
對半導體生產而言，微縮化技術極其重要。與該技術相關的曝光設備、幹蝕設備的市場規模最大！此外，自2016年以來，受到NAND 3D化的影響，CVD設備的出貨金額也急劇增長。
各傢企業在各類前段工序設備市場中的占比、市場規模
下圖3是各傢企業在各類前段設備中的市占率、日本企業的市占率、市場規模。可以看出，前段工序設備正在呈現“寡頭化”趨勢。比方說，呈現“一超+多強”現象的是如下企業和設備，“一超”為ASML的曝光設備，“多強”為東京電子（TEL）的塗覆顯影設備（Coater Developer），美國應用材料（AMAT）的PVD設備、美國KLA的外觀檢測設備和線路（Pattern）檢測設備等。
圖3：在半導體前段工序設備市場中，各傢企業的市占率、日本的市占率、市場總規模（2021年）。
（圖片出自：business-journal）
此外，“兩強+其他”的企業如下，“兩強”為AMAT和美國Lam Research（Lam）的CVD設備，“其他”為TEL和KOKUSAI的熱處理設備、AMAT和荏原制作所的CMP設備、日本SCREEN和TEL的批量式清洗設備、日本Lasertec和KLA的光罩檢測設備等。
由三傢（甚至更多）企業構成的“混戰模式”主要如下，Lam、TEL、AMAT的幹蝕設備、SCREEN、TEL、韓國SEMES、Lam的單片式清洗設備。但是，就幹蝕設備而言，Lam處於絕對優勢，應該不會發生被對手超越的情況。但是，就單片式清洗設備而言，各廠傢之間可能會出現顛覆性的變化。
日本企業占比較高的設備和占比較低的設備
日本企業占比較高的設備主要有，塗覆顯影設備（Coater Developer）（91%）、熱處理設備（95%）、單片式清洗設備（61%）、批量式清洗設備（91%）、光罩檢測設備（44%）、測長SEM（69%）等。
在2020年之前，KAL的光罩檢測設備位居首位。然而，由於日本的Lasertec發佈瞭EUV專用的光罩檢測設備，因此在2021年超過瞭KAL。就檢測設備整體而言，是KAL位居首位，可以說Lasertec已經“瓜分”瞭一部分KAL的市場份額。
那麼，從日本企業占比較高的設備領域和市場規模來看，呈現以下特征：在規模超1000億美元的市場中，日本企業的占比並不高。換句話說，由歐美企業“瓜分”規模較大的市場蛋糕。
舉例來講，ASML的曝光設備（164億美元，約人民幣1097億元）、Lam和AMAT的幹蝕設備（189億美元，約人民幣1264億元）、AMAT和Lam的CVD設備（1000億美元，約人民幣7000億元）、KAL和AMAT的外觀檢測設備（104億美元，約人民幣696億元）。
日本企業市占率較高的設備市場規模多在50億美元（約人民幣335億元）以下。這樣我們就可以理解，日本企業在前段工序設備市場的占比著實令人擔憂。
日本的前段工序設備行業堪憂
下圖4是各地區的前段工序設備占比推移表。在2012年之前，日本和美國不相上下。在2013年前後，日本占比下滑、且拉大與美國的差距。2021年，各個國傢和地區的市占率如下：美國為40.8%、日本為25.5%、歐洲為22.8%、韓國為3.3%、中國為0.4%。以上結果讓筆者很是意外！
圖4：半導體前段工序所用設備的出貨金額和各地區的占比推移（至2021年）。
（圖片出自：business-journal）
由上圖可以看出，歐洲的市場份額幾乎全部由曝光設備廠傢ASML的出貨金額所貢獻。ASML的一臺曝光設備單價達到180億日元（近十億人民幣），2021年出貨42臺，據預測今年（2022年）將出貨65臺（甚至更多）。如此一來，2022年歐洲市占率可能將超過日本。
20世紀80年代中期，日本半導體產業占全球約50%的份額，後來就一直下滑，在2017年下滑至7%（如下圖5）。市占率一旦下滑，就陷入瞭“持續下滑的旋渦”、無法自拔，很難再次翻身。
圖5：各地區半導體銷售額占比推移（至2017年）。
（圖片出自：business-journal）
強大的日本“半導體生產設備”瀕臨危機
即使日本政府吸引臺灣積體電路制造股份有限公司（TSMC）赴日建廠、對鎂光廣島工廠和鎧俠四日市工廠進行資金補助，也無法挽回日本半導體的市占率。
雖然日本的半導體產業瀕臨衰落的危機，但日本的設備和材料依然極具競爭力。日本的前段工序設備占比自2013年就開始不斷下滑。照此發展下去，日本的半導體生產設備產業將會“重蹈”日本半導體產業的“覆轍”。
2021年6月1日，筆者被日本眾議院邀請為行業專傢發表演講時，提出瞭應該“讓強者更強”的觀點！然而，原本以為很強的日本前段工序設備產業正走向衰落。
日本政府於2022年6月17日決定對TSMC、索尼、電裝在日本熊本縣建設的半導體工廠，最大給與4760億日元（約人民幣233億元）的補助（日本經濟新聞，6月17日版）。但是，筆者認為政府不應該給與如此巨額的補助。如果日本的設備和材料失去競爭力，日本企業在世界上將無立足之地。筆者認為日本政府亟需強化的不是早已經衰敗的半導體元件本身，而應該盡快強化半導體生產設備和相關材料。
來源：內容由半導體行業觀察（ID：icbank）編譯自biz-journal.jp