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之前的报道中，我们曾多次报道了日本在半导体原材料和设备方面的强悍。而在早几个月的日韩纠纷发生之后 ，韩国似乎也“开窍”了，直接加大投入自主的设备生产。据最新消息显示，他们在清洗设备方面发展迅猛。
在深入谈这个之前，我们先来谈一下什么是半导体的清洗设备。
什么是清洗设备？
所谓清洗设备，是指用于清洗原材料及每个步骤中半成品上可能存在的杂质，避免杂质影响成品质量和下游产品性能，这是一个贯穿整个芯片生产流程的动作。熟悉半导体生产流程的读者应该知道，PC以及智能手机的处理器、DRAM、NAND等存储半导体的生产工艺中有500-1000多到工序，其中30%-40%为清洗工序。
清洗设备目前分为两种：，一种是一次可以清洗25-50个硅晶圆的“批量式（Batch）”清洗设备（别名Wet Station）；另一种是一个个晶圆逐个清洗的“单片式”清洗设备（别名Spray式）。
批量式清洗方式存在“原本从晶圆上除去的异物再次附着到晶圆上的问题”，但是，它可以一次同时清洗大批量的晶圆，所以处理效率（Through Out）比较高。在2009年之前都是效率优先，因此批量式清洗设备是当时的“主角”。（如图1）
图1：清洗设备的出货金额。（图片出自：笔者以《全球半导体生产设备、测试和检查设备的市场年鉴（2016,2019）》的数据为基础，制作了此表。）
另一方面，单片式清洗设备虽然没有“再次附着异物”的问题，但是由于只能一个个晶圆单个清洗，因此存在效率（Through Out）低的问题。所以在2009年之前并没有怎么普及。
但是，可以在1台单片式清洗设备的内部把清洗层增加至8cup、16cup、32cup，不仅解决了原本效率低的问题，工作效率甚至超过了“批量式”。
于是，就没有继续使用存在“再次附着异物”问题的批量式清洗设备的理由了，以2009年为分界线，清洗设备的“主人公”从批量式转移到了单片式。总之，清洗设备领域发生了“典范转移”（Paradigm Shift）的现象。
结果就是，2009年以后批量式清洗设备的出货金额就一直在1,000亿日元（约人民币64.1亿元）前后徘徊，而单片式清洗设备2018年的销售额是批量式清洗设备的4倍多，创造了新的历史记录。
SCREEN的单片式清洗设备“SU-3300”。（图片出自：SCREEN官网）
日本在这个领域的强大
下图展示了2012年-2019年单片式清洗设备的出货金额及各家企业的全球占比。可以看到2012年位居首位的SCREEN占比为53.4%，逐渐丧失其TOP1的地位，在2015年下降到了29.3%，但我们无法否认日本在这个领域的强大。
从日前于美国乔治亚州的亚特兰大举行的半导体表面的清洗、干燥和表面处理（Conditioning）技术的国际会议“The 16th International Symposium on Semiconductor Cleaning Science and Technology”（SCST16:第十六届 半导体清洗科学技术国际会议）的演讲者的分布，我们也能看到日本在这个领域的领先。
数据显示， 在29篇演讲中，按照演讲人所属单位的国籍来看，日本有11家，占整体的4成左右，名列第一。其次为美国8家，韩国7家，比利时2家，法国1家。从主题演讲者的国籍来看，由于是imec（总部位于比利时），可实际上发表演讲的imec的员工也是日本人。日本人在会议上的活跃程度颇受瞩目。
根据Gartner 2017年的调查调查显示，SCREEN占42%，东京电子（Tokyo Electron，TEL）占25%，仅两家日本公司就占了将近7成，可以说这是日本势力占据绝对优势的、为数不多的领域。前段工序（Wafer Process）的设备方面，日本势力占据较高比例的仅有清洗设备和光刻胶(Photo Resist)涂覆设备、成像设备（Clean Track）。
但正如我们前面所说，日本在这个领域的统治力正在下滑，造成这个结果的主要原因如下：SCREEN与三星电子合作成立了SEMES（原K-DNS），三星电子吸收了清洗设备的技术要领之后，就不再向SCREEN采购设备了。此外，我们在之前的文章中也曾经说过，SCREEN为了保住市场占比（或者说为了扩大市场占比），应该进攻用于3D NAND的清洗设备的市场（原因是随着大数据的普及，全球范围内正在大批量建设数据中心，而数据中心的服务器需要的3D NAND的数量十分庞大）。
再看SEMES方面，伴随着全球存储半导体市场2015年-2018年的爆发式增长，SEMES获得了飞跃式地增长，SEMES的单片式清洗设备的出货数量已经超过SCREEN。
数据也显示，2014年，SCREEN位居首位（290台），TEL次之（182台），TOP3为美国的Lam Research（111台），TOP4为SEMES（99台）。但是，2015年以后，SEMES开始突飞猛进地增长，2015年SCREEN出货283台，TEL出货295台，美国的Lam Research出货153台，然而SEMES以483台的绝对优势位居首位。
在2017年，SEMES的出货数量稍有降低（479台），与TOP2的SCREEN（375台）的差距缩小为104台，但是，2018年以后，SEMES再次迅速增长。而且，在2019年，TOP1的SEMES（686台）与TOP2的SCREEN（412台）的差距扩大至274台。
从2019年之前的SEMES与SCREEN的单片式清洗设备的出货数量推移表来看， 未来两者的差距应该还会继续扩大。于是，在不远的将来，SEMES的单片式清洗设备的出货金额很有可能会一跃成为全球最高。
2018年下半年起，存储半导体市场低迷，但是2019年下半年起，存储半导体市场似乎又出现了回暖。于是，三星电子应该会对DRAM、NAND进行大规模投资。如此一来，三星旗下的SEMES也会获得更好的发展。
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今天是《半导体行业观察》为您分享的第2121期内容，欢迎关注。
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