第三章 高科技設備業簡介
第二節 半導體設備產業
國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
第二節 半導體設備產業
產業基本資料
半導體設備產業中技術的高低層次以兩項指標：晶圓大小及線路寬度。
晶圓的大小可分為四吋、五吋、六吋、八吋、及十二吋。
線路的寬度由 1.9 微米 (1.9 X 10-6公尺)至 28 奈米（28 X 10-9公尺）。
一般低價的家用品晶片（如遙控器、玩具、家用電器所需晶片）所要求的是低成 本，沒有晶片尺寸的問題，因此大都採用六吋（含）以下的晶圓及 1.9 微米以上 的製程。
昂貴、較精密、或有尺寸限制的晶片（如手機、CPU、Wii、或 PS3、等）則需要 如 40 奈米或大呎吋的晶圓以提高規模經濟，降低生產成本。
右圖為 2008 年 8 月至 2010 年 2 月的半導體 設備銷售額，目前每個 月約維持在二十億美 元左右，但相較於 2008 年低迷的景氣，2009 年 9 月開始，半導體成 長率開始呈現強勁的 復甦現象。2010 年全球 半導體產值為 US$290B，
年成長率為 28.6%，其中以記憶體的成長最為亮眼，產值預估為 US$65B，年成 長幅度達 45.6%。
圖表 3: 2008/8 - 2010/2 半導體設備銷售額 (日經產業新聞)
‧
2009 2010 2011 2012 2009 2010 2011 2012
Americas 38,520 48,125 50,401 52,088 1.7 24.9 4.7 3.3
Europe 29,865 38,183 40,103 41,805 -21.9 27.9 5.0 4.2
Japan 38,300 44,756 47,277 49,187 -21.0 16.9 5.6 4.0
Asia Pacific 119,628 159,887 169,606 177,081 -3.5 33.7 6.1 4.4
Total World - $M 226,313 290,951 307,388 320,161 -9.0 28.6 5.6 4.2 Discrete Semiconductors 14,175 18,429 19,242 20,275 -16.3 30.0 4.4 5.4 Optoelectronics 17,043 21,970 24,679 27,491 -4.8 28.9 12.3 11.4
Sensors 4,753 6,552 6,996 7,363 -7.0 37.8 6.8 5.2
Integrated Circuits 190,342 244,001 256,471 265,031 -8.8 28.2 5.1 3.3
Analog 32,001 42,502 44,833 46,736 -10.2 32.8 5.5 4.2
Micro 48,330 59,302 64,445 68,844 -9.1 22.7 8.7 6.8
Logic 65,215 76,986 81,494 84,673 -11.3 18.0 5.9 3.9
Memory 44,797 65,211 65,699 64,777 -3.3 45.6 0.7 -1.4
Total Products - $M 226,313 290,951 307,388 320,161 -9.0 28.6 5.6 4.2
Spring 2010 Amounts in US$M Year on Year Growth in %
主要設備業廠商
主要的設備商依規模大小，依序為應用材料 (Applied Materials)、愛斯摩爾 (ASML)、東京威力 (TEL)、科林研發 (Lam Research)、及科磊 (KLA-Tencor)。但由 於產品不完全相同，這些廠商之間並不完全是絕對的競爭者。 Applied Materials（應用材料）、荷商 ASML（愛斯摩爾）、及美商 KLA-Tencor（科 磊）囊括了整個產業 77%的市占率。往下細分市占率：
TEL 占了 28.5%，
圖表 4: 全球半導體產值分佈 (WSTS, World Semiconductor Trade Statistics, 2010-06-08)
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
Applied Materials 占了 26.2%，
ASML 13.9%，而
KLA-Tencor 為 8.1%
由於半導體晶片的製程相當複雜，一片空白的矽晶片從投入到完成，約需經過兩 個月及六十多個製程步驟方能完成。上述四家主要的設備廠在各製程步驟中，皆 各占有其主要的利基市場，而不見得在每一個製程上相互競爭。例如：TEL 的主 要營收來源之一來自另外三家廠商不生產的爐管(Furnace) 設備；ASML 主要的產 品是光罩製程的黃光設備，也與另外三家廠商的產品不衝突；KLA-Tencor 主要的 產品為檢測設備，與 Applied Materials 互為競爭者，但與 TEL 在八吋及十二吋晶 圓的製程上卻不衝突，因為 TEL 的檢測設備是以三、四、及六吋製程為其目標市 場。
下表為前五大設備廠在半導體設備上的四年營收表現。
廠商名稱 (US$M) 2007 2008 2009 2010 應用材料 6,788 4,088 2,441 5,946 愛斯摩爾 4,609 3,525 1,653 5,043 東京威力 5,362 3,453 1,558 4,122 科林研發 2,245 1,502 779 2.433 科磊 2,326 1,771 839 1,812
圖表 5: 前五大高科技電子設備商四年營收表現
商業模式與策略
半導體設備業依技術更新的頻率，將半導體的變革依晶圓的大小分為三個階段。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
四吋轉為六吋設備（1987 – 1995 年）：主要的客戶是個人電 腦及一般家電用品。業界中開始出現專業的代工廠，
也引發一股大量 IC 設計相關公司。
六吋轉為八吋設備（1996 – 2000 年）：主要的客戶為通訊 產業及手機廠。由於八吋設備的生產技術及效率遠超 過六吋設備，吸引業界大量的換機潮並快速地擴充產 能而導致生產過剩，造成 1996 年半導體產業的衰退。
當時在 .com 的風潮帶領之下，整個半導體產業在 1996 – 2000 年之間急速地升溫，平均年成長率約有 14%左右並在 2000 年達到巔峰。在過度樂觀的網路 熱潮泡沫化後，2001 年及其後四年，半導體產業進 入了第一次大蕭條時期。2001 年半導體產業較 2000 年衰退 32%。
八吋轉為十二吋設備（2001 年至今）：2002 年十二吋設備 開始量產，生產的產能及效率又再一次獲得大幅的提 昇。雖然當時的 PC 產業業績不佳，但受惠於消費性 電子產品及 3G 通訊技術的抬頭，整個半導體產業又 開始復甦。
半導體的設備由於每部設備的售價昂貴，一部十二吋的設備約台幣一億三千萬左 右，而一座十二吋廠的投資也至少三十億美元。再加上半導體產業中，客戶的製 程大都仰賴上游設備商在科技上的研發才得以突破，因為絕大部份的新設備皆採 接單生產的方式製造。一般的銷售與交貨的流程依客戶在市場上的領先程度，可 簡單劃分為以下幾種類別：
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
科技先驅導向的客戶是設備商的重點市場。因此設備商常以下列幾種方 式來鞏固市場：
Demo Wafer（業界簡稱 Demo）：晶片科技市場的領先者為了隨時 保持其市場的領導地位，通常有很強的晶片研發能力，他們的研發 部門通常會很注意上游設備商最新的半導體製程研發動態。當然，
這一類的廠商也是設備商最大的機台買主，因此設備商也會很主動 而積極地更新他們最新的製程技術給這些領先廠商。當某項更新技 術引起這些晶片領先廠商的興趣時，設備商會先在自己的研發中心 中做出能證明那一項新製程技術的晶片（稱為 Demo Wafer）以取 信客戶。
Evaluation Tool（業界簡稱 Eval）：當某項新技術是無法透過升級或 改裝客戶現有機台而達成，而必須採購新機台才能達成時（例如，
由傳統鋁製程升級為銅製程，或由八吋晶圓升級為十二吋晶圓）， 設備商通常會將一至兩部這樣的新機台運至客戶的廠區，免費提供 廠商數月的試用。來自設備商與客戶雙方的研發及工程人員會在這 段試用期間針對客戶所將要生產的目標產品做測試及調校，在測試 期滿後，如果機台能夠滿足客戶的要求，則客戶依約會將此 Eval 機台購入，反之則設備商將會將此設備移出客戶廠房。
BKM (Best Known Method)：由於每一部半導體機台都是客制化生產，
根據客戶所打算生產的產品，在設備商將機台交給客戶時，一般設 備商都會將機台調校成客戶所需的生產條件，也就是所謂的 BKM recipe。較具有研發能力的廠商之後會依此 BKM 整調成自己所需的 製程。設備商在未來數年會經由與客戶相互授權的合作共識（或條
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
N a tio na
l C h engchi U ni ve rs it y
考。
規模經濟導向的客戶：（如 ST、茂德、海力士、Global Foundry，…, 等）
這一類的廠商的市場策略並不是要成為晶片市場中創新的先驅。而 是以成熟的製程技術取得市場占有率。也由於所採用的技術都已成 熟，在 Demo 或 Eval 上的需求就相當地較少。一般來說設備商著重 的策略是機台的穩定及相容於客戶既有製程的標準化。
亞洲半導體設備業的特性
各個亞洲國家由於商業環境及人力資源素質不同，在半導體晶片市場中漸漸形成 不同市場區隔，也各占有不同的利基市場，
日本：客戶以東芝、爾必達、及瑞薩半導體為首，著重於尖端高效 能晶片。
韓國：客戶以三星及海力士為首，著重於大量生產低價的記憶體晶 片。但近年來三星也積極地搶攻代工市場。
台灣：客戶以台積電及 UMC 為首，著重於尖端 Foundry (代工)晶 片。
中國：客戶以 SMIC 為首，著重於內銷低價泛用型晶片代工（玩具、
遙控器）。
東南亞：客戶以 Global Foundry (前 Charter)為首，著重於手機晶片 及汽車電子晶片代工。