盛美半导体Ultra C Tahoe引领差异化技术创新,树立良性“技术流内卷”新典范

来源:爱集微 #盛美上海# #专利#
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在竞争日益激烈的全球半导体市场中,差异化技术创新已成为企业生存和发展的关键。王晖博士,盛美半导体设备公司的领军人物,提出了一个引人深思的观点:“如果‘内卷’是‘卷’新的差异化技术,满足下一代技术产品的技术挑战,潜心研发属于自己的核心专利技术,这才是良性的‘技术流内卷’,是值得鼓励的。”随着中国半导体自主化进程进入深水区,低价内卷是产业健康发展面临的最大挑战之一,这种低质量竞争带来的低毛利无法支持企业持续的高研发投入,更遑论迭代升级现有技术或研发新技术。只有在核心技术上做差异化创新、原始创新,才能打破这一困境,实现产业的可持续发展。

这种以差异化技术创新为驱动的良性“技术流内卷”,将是中国半导体产业突破重围、实现跨越式发展的关键。作为中国半导体设备行业的领军企业之一,盛美上海始终秉持着 “技术差异化、产品平台化、客户全球化”的发展战略打造核心竞争力,铸就产品壁垒。近期公司在清洗设备领域再次取得重要性能突破,升级版的Ultra C Tahoe平台可满足更先进的晶圆代工、逻辑器件及存储器件的严格技术要求,盛美上海也借由原始创新进一步提升了在全球半导体设备市场中的竞争力。

差异化技术创新才是“良性技术流内卷” SAPS技术打响原始创新第一枪

 

(Ultra C SAPS II)

盛美半导体董事长王晖博士认为真正的竞争力来源于持续的、原创性的技术创新。只有通过深入研究和开发,掌握并拥有自己的核心专利技术,企业才能在专利法的保护下享受长达20年的高毛利时期,而这样的企业不仅能够在中国市场得到验证和推广,还能在国际市场上昂首阔步,以差异化技术创新为驱动力,赢得全球客户的信任和尊重。

王晖博士引用了马俊如先生提出的“设备领域有三种创新模式,分别是消化创新、集成创新和原始创新”,王晖博士认为中国已经从早期的“消化创新”到如今的“集成创新”,中国的科技在国际上具有竞争力的关键在于实现“原始创新”,国产设备公司只有靠“原始创新”才能在全球赢得一席之地。

在中国的半导体设备历史上,盛美上海的SAPS技术打响了差异化技术原始创新的第一枪。

在芯片制造流程中,光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后均设置了清洗工序,清洗步骤数量约占所有芯片制造工序步骤的30%以上,是所有芯片制造工艺步骤中占比最大的工序。并且随着工艺节点的演进,清洗工序的次数和重要性将持续快速上升,设备体量比例也会提升。盛美上海成立后,就选择了清洗设备领域来攻克。

历时三年,盛美上海研发的SAPS(空间交变相移兆声波清洗)技术通过利用交替变化的空间移动,解决了兆声波传递的均匀性问题,显著提升了颗粒去除率,从而增加了半导体厂商的产品良率。在2009年,全球存储器龙头企业韩国SK海力士面临清洗颗粒的挑战,对盛美上海的差异化SAPS产品产生了兴趣,并开始进行产品验证。经过近两年的严格测试、研发和优化,SAPS清洗设备成功帮助海力士提高了两道工艺良率1.5%,对于10万平生产线而言,这相当于一年可以创造约7000万美元的利润。这一技术突破最终在2011年转化为盛美上海获得的第一笔清洗设备订单,用于12英寸45nm工艺。该技术已经用于最先进的DRAM及3D NAND制程,持续对良率的提升作出贡献,可以期待未来将在先进逻辑工艺中得到应用。

这不仅打破了国际巨头在清洗设备领域的市场垄断,也标志着盛美上海在全球半导体设备市场中取得了一席之地,成为中国半导体设备国产化进程中差异化技术原始创新的重要里程碑,也改写了核心半导体装备基本都在中国以外几个发达国家研发诞生的历史。

在近几年下游晶圆厂持续扩产以及技术进步驱动下,清洗设备需求不断提升,市场空间广阔。如今盛美上海在清洗设备领域已布局形成SAPS兆声波清洗设备、TEBO兆声波清洗设备(在图形硅片上实现了无破坏清洗)、TAHOE清洗设备、单晶圆清洗设备、背面清洗设备、刷洗设备、槽式湿法清洗设备等完整产品线,并通过SAPS、TEBO、Tahoe三大技术构筑起清洗设备技术壁垒,覆盖的清洗步骤已达大约90%-95%。同时,公司研发推出两款与TEBO清洗工艺配合的IPA及超临界CO2干燥技术,打造核心竞争力,有望快速实现中国市场55%~60%市占率目标。 

环保经济双重奏,Ultra C Tahoe引领湿法清洗技术革新

(Ultra C Tahoe)

随着工艺制程向前演进,单凭槽式清洗无法满足28nm及以下技术节点的制程要求,因此,清洗技术逐渐从槽式清洗转变为单片清洗,由此提高清洗制程效果。然而,这一转变大大地增加了硫酸消耗量,硫酸废液的处理成为先进集成电路制造中的重要挑战。由于全球AI芯片对环境问题的日益关注,加上各国对半导体工业产生的废液排放进一步加强监管和限制,因此迫切需要一款既能降低化学药液用量,又不牺牲清洗制程效果的清洗设备。

在此背景下,继SAPS之后,盛美上海在2019年再次推出了第二项半导体设备应用技术的原始创新——Ultra C Tahoe清洗设备,该技术在单个湿法清洗设备中集成了槽式模块和单片模块,兼具二者的优点;Tahoe清洗设备的清洗效果与工艺适用性可与单片清洗设备相媲美,还可大幅减少硫酸使用量,帮助客户降低生产成本又能更好地符合节能环保的政策,可被应用于光刻胶去除、刻蚀后清洗、离子注入后清洗和机械拋光后清洗等几十道关键清洗工艺中。

近期盛美上海宣布Ultra C Tahoe取得重要性能突破,此次提升能够满足更先进的晶圆代工、逻辑器件及存储器件的严格技术要求。

Ultra C Tahoe的专利混合架构率先实现将槽式清洗模块和单片晶圆清洗腔体结合到同一SPM设备中。该架构具备更强的清洗性能、更高的产能和更好的工艺灵活性。此次更新的Ultra C Tahoe功能突破和优势主要包括:该平台在26纳米颗粒测试中展现了平均颗粒数小于6个的清洗效果,满足了先进节点制造的严格要求。未来,通过增加更精密的微粒过滤系统,能够去除10纳米级的颗粒,适应最先进的逻辑和内存应用;升级后的25片晶圆的槽式模块和9个单晶圆腔体使其每小时产能超过200片晶圆,与业界12腔体单片SPM系统相媲美;Ultra C Tahoe通过减少高达75%的硫酸消耗量,仅硫酸一项每年就可节省高达50万美元的成本,且在硫酸废液处理上可进一步降低成本并对环境更友好,满足了环保法规,推动了可持续发展。此外,Tahoe平台已通过30多个生产层认证,覆盖了轻掺杂漏极(LDD) 和源极/漏极(SD)在内的多个关键生产流程,并且支持多种单晶圆清洗应用,可选配置包括新型喷涂技术、SAPS/TEBO技术和HOT IPA干燥技术等,增强了该设备在不同工艺中的通用性。在环保法规日趋严格的背景下,能够减少化学品消耗和废水处理费用的设备正逐渐成为企业的首选。目前多家大型晶圆厂已经将升级后的Ultra C Tahoe投入生产,多家逻辑器件和存储器的客户也在评估这一设备,这表明市场对于此项技术的信心与期待。

Ultra C Tahoe平台凭借其卓越的技术性能和经济性,在市场竞争中展现出了显著的优势。此外,该技术的持续创新有望进一步巩固盛美上海在全球湿法清洗领域的领导地位。王晖博士对Tahoe平台的潜力充满信心,认为其完全有实力在占据整个清洗市场20%份额的SPM中低温应用领域中扮演关键角色。此外,盛美上海的SAPS和Tahoe设备在全球湿法清洗市场中拥有巨大的增长潜力,可服务约30%的市场份额,相当于20亿美元的市场规模,这将为盛美上海在全球清洗设备领域的领先地位提供坚实的基础。

凭借技术创新与平台化战略,向世界集成电路设备企业十强稳步推进

除了SAPS、Ultra C Tahoe等创新平台,盛美上海还通过 TEBO无损兆声波清洗、边缘刻蚀清洗等创新技术,持续推动公司技术多元化和市场扩张。公司凭借战略上的精准定位和技术创新,迅速在市场中占据领先地位,其产品线覆盖超过90%的半导体清洗工艺,成为全球清洗设备产品线最全面的半导体设备企业之一,同时也是国内少数具有国际竞争力的半导体清洗设备供应商。

作为中国半导体设备行业的领军企业,盛美上海始终秉持着 “技术差异化、产品平台化、客户全球化”的发展战略,从研发半导体清洗设备起步,逐步成长为平台型设备企业。近二十年的发展历程中,盛美上海坚持差异化竞争和原始创新的发展战略,以清洗设备为轴向外拓展,形成“清洗+电镀+先进封装湿法+立式炉管+涂胶显影Track设备+PECVD”的六大产品系列,可覆盖前道半导体制造、后道先进封装、硅片制造三大类工艺设备应用领域,致力于为全球集成电路行业提供先进的设备及工艺解决方案。

凭借多项清洗设备国际领先技术,以及电镀/炉管及先进封装湿法设备等差异化竞争优势,盛美上海稳居2023年国内半导体设备厂商营收规模前三。

深究盛美上海能够持续迭代升级新工艺、新产品的秘诀,正是得益于其在研发领域持续不断的大力投入。公司财报显示,盛美上海2023年的研发投入合计达到6.58亿元,同比增长53.95%;研发投入总额占营业收入比例达16.93%。今年前三季度,研发投入累计已达6.12亿元,同比大增42.14%;第三季度研发投入达2.22亿元,同比增长16.48%。

研发领域的持续加码为公司的产品创新和技术升级提供了坚实的资金支持,更带来了显著的业绩增长。盛美上海2023年实现营业收入38.88亿元,同比增长35.34%;归母净利润9.11亿元,同比增长36.21%。今年前三季度,实现营业收入39.77亿元,已超2023年全年业绩,同比增长44.62%;归母净利润7.58亿元,同比增长12.72%;扣非净利润7.41亿元,同比增长15.84%。第三季度,营业收入15.73亿元,同比增长37.96%;归母净利润3.15亿元,同比增长35.09%;扣非净利润3.06亿元,同比增长31.41%,单季度营收利润指标均实现超30%的增速。数据显示,2018年-2024年Q1期间盛美上海毛利率显著高于海内外可比公司均值,平台型优势初步显现,足以印证技术创新才是企业可持续发展的“良性技术流内卷”。

盛美上海并未就此止步。在人工智能、数据中心和自动驾驶汽车的推动下,新兴的面板级先进封装日益获得更多厂商的青睐。盛美上海也适时推出了用于面板级先进封装应用的Ultra C vac-p负压清洗设备。该设备利用负压技术去除芯片结构中的助焊剂残留物,显著提高了清洗效率——标志着盛美半导体成功进军高增长的面板级封装市场,再次兑现了盛美上海始终致力于满足不断演变的行业需求的坚定承诺。目前盛美上海已陆续发布了面板级封装应用的系列产品,包括Ultra C bev-p面板级边缘刻蚀设备和Ultra ECP ap-p面板级水平式电镀设备。面板级先进封装将成为继300mm硅片级先进封装后的下一代先进封装技术,满足AI芯片大面积、高密度、高产出封装需求的同时,可以大幅降低AI芯片的封装成本。盛美上海未来将继续推出几款面板级核心先进封装设备,抢占未来全球面板级先进封装的制高点。

SEMI报告显示,2024年全球半导体设备总销售额预计达到1090.4亿美元,创下历史新高。2025年的半导体设备总销售额将重返快速增长轨道,达到1275.3亿美元,较今年预期数据大增16.5%。从区域来看,中国2024年半导体设备支出将达创纪录的350亿美元,占全球总额约32%,稳居全球榜首地位。

尽管市场前景广阔,但唯有掌握自主且具有差异化的技术优势,并不断追求半导体设备技术的前沿创新,才是在全球市场竞争中赢得优势的关键。盛美上海正抓住晶圆厂扩产、先进封装和国产化带来的黄金机遇,凭借其独特的差异化技术创新为基础的 “技术流内卷”战略,正快速向平台化与产业生态的规模化、国际化发展阶段迈进,稳步实现其跻身“世界集成电路设备企业十强”的宏伟目标。展望未来,盛美半导体设备公司将继续依托其核心专利技术和差异化产品,引领全球半导体设备行业的发展趋势。

责编: 张轶群
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朱秩磊

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