国产替代正当时，半导体清洗设备龙头快速发展
半导体清洗作为芯片生产中最基本的环节贯穿硅片制造、晶圆制造、封装始末。随着技术节点的进步，清洗工序也愈加精细化，对清洗设备的需求也将相应增加。
近年来，我国半导体清洗技术及设备不断精进，盛美上海、至纯科技、北方华创等企业成果比肩国际领先企业。
壹
聚焦湿法清洗设备
公开资料显示，根据清洗介质不同，半导体清洗技术分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线，其中湿法清洗为主流技术路线。
所谓湿法清洗，指的是用溶液、酸碱、表面活性剂、水及其混合物，通过腐蚀、溶解、化学反应等方法，使硅片表面的杂质与溶剂发生化学反应生成可溶性物质、气体或直接脱落，从而达到清洁硅片的目的。
而具体到湿法清洗，又可以分为化学方法和物理方法两个方向。
△来源：盛美上海招股书
化学方法主要通过将硅片浸入不同的化学药剂从而达到清洗的目的，根据药剂的不同又有RCA清洗、改进RCA清洗、臭氧清洗、IMEC清洗等多条分支。
物理方法则是将化学药剂与物理方法结合，通过机械刷洗法、超声波/兆声波清洗法、二流体清洗法、旋转喷淋法等物理技术，对硅片进行全面清洗的过程。由于各大企业所用的药液基本相同，其辅助的物理方法成为不同工艺的主要差别。
贰
国内企业差异化竞争趋势明显
目前，全球清洗设备市场主要被迪恩士SCREEN、东京电子TEL、泛林LAM与细美事SEMES把持，四家公司合计市场占有率达到90%以上，其中，迪恩士市场份额超过50%。在清洗方法上，国际巨头主要采用容器浸泡法、旋转喷淋法和机械刷洗法，其中旋转喷淋法是主流路线，目前已经能够完成7nm及以上规格的硅片清洗。而国内情况则差异较大，各大清洗设备企业路线迥异，各有突破。
1/盛美上海清洗设备底蕴深厚
在清洗设备上，盛美上海底蕴深厚，查阅公司财报数据可知，半导体清洗设备收入为主要收入来源，该公司清洗设备主要包括单片清洗设备、全自动槽式清洗设备、单片槽式组合清洗设备、TEBO兆声波清洗设备。
该公司成功研发出全球首创的SAPS、TEBO兆声波清洗技术和Tahoe单片槽式组合清洗技术，可应用于45nm及以下技术节点的晶圆清洗领域，可有效解决刻蚀后有机沾污和颗粒的清洗难题，并大幅减少浓硫酸等化学试剂的使用量。
此外，业界也对盛美上海今年7月中旬推出的新型化学机械研磨后（Post-CMP）清洗设备较为关注。该清洗设备6英寸和8英寸的配置适用于碳化硅（SiC）衬底制造；8英寸和12英寸配置适用于硅晶圆制造。
近日，盛美上海公告拟投资建设高端半导体设备拓展研发项目，据披露，该项目拟研发产品包括干法设备拓展领域产品和超临界CO2清洗干燥设备，计划总投资7.48亿元，其中研发费用2.6亿元。
2/至纯科技对标国际巨头
至纯科技则较擅长单片清洗设备和槽式清洗设备，该公司单片式湿法设备为旋转喷淋Spin-Spray类型，其对标迪恩士SCREEN、泛林LAM等企业。业界消息显示，至纯科技能提供全部28nm节点湿法设备，有望成为高端湿法设备的领头者。
据至纯科技财报数据显示，2021年，该公司湿法设备已经在数个成熟工艺的产线上拿到了整条线的设备订单，有效替代了此前的厂商；公司还在氮化镓和碳化硅产线上拿到了整条线的湿法设备订单；该公司在先进制程的28纳米节点也获得全部工艺的设备订单；在14纳米以下制程也拿到了4台湿法设备订单。
2021 年公司的单片湿法设备和槽式湿法设备全年出机超过了97台。同时12英寸湿法设备新增订单金额超过6亿元，其中单片式湿法设备新增订单金额超过3.8亿元。2021年，公司子公司至微科技成功引入了多家战略投资者，助力业务加速发展。
此外今年一季报至纯科技公司主营收入5.48亿元，同比上升136.98%。恰逢半导体设备发展黄金期，至纯科技近两年合同负债与存货持续增长，2021年至纯科技合同负债与存货分别为2.40亿元和11.95亿元，创历史新高，这也代表着该公司在手订单规模不断扩大，今年该公司的新增订单目标为超过40亿元。
3/北方华创重视设备全链条发展
北方华创作为国产半导体设备龙头企业，公司产品线较为齐全，经过多年的深入研发，该公司完成了刻蚀机、磁控溅射、氧化炉、低压化学气相沉积、清洗机、原子层沉积等集成电路设备90/55/40/28纳米工艺验证，部分设备已突破先进制程，实现产业化。
在清洗设备上发展丧，北方华创于2018 年收购了美国半导体清洗设备公司 Akrion，完善了清洗设备产线。目前该公司能提供多种类型的单片清洗设备和全自动槽式清洗设备，可适用于技术节点为65nm、28nm工艺的芯片制造。
通过对比上述三家企业可明显得知，北方华创重视企业产品的全链条发展，盛美上海则在清洗设备环节愈加精细化，并逐步开拓其他链条，至纯科技则高度对标国际企业，聚焦高端产品，各家公司差异化竞争趋势明显。
叁
清洗设备优势显现，国产化率提高
总体而言，受到全球扩产潮影响，国产半导体设备景气上行。全球半导体观察对中国国际招标网数据的整理后发现，国内设备厂商在薄膜沉积、刻蚀、湿法清洗等环节上占据较大优势，对应设备国产化率不断提高。
从开标数据看，2022 年上半年国内主要晶圆厂共开标765台工艺设备，其中清洗设备86台，数量排名第五。
而结合中标数据看，2022 年上半年国内主要设备厂共中标379台工艺设备，湿法清洗设备81台，数量排名第一，中标较多厂商为北方华创、中微公司、拓荆科技、芯源微、盛美上海等。
受益于全球扩产大潮，全球半导体湿法清洗设备业务步入高速成长期，我国龙头企业业务也在近两年迎来高速发展期。目前各大设备企业纷纷铆足劲头加速扩产，并加快技术研发，业界对清洗设备企业前景较为看好。
清洗设备国产化加速 至纯科技拿下中芯国际订单
整个半导体产业设备市场中，80%份额为晶圆处理设备，在此环节中，清洗步骤约占整体步骤的33%，清洗设备对生产线的良率和经济效益均起着至关重要的的影响。
作为国产半导体清洗设备“三剑客”之一，至纯科技受到了投资机构的关注，日前迎来了浙商证券、海富通基金、申万宏源、光大证券等一众投资机构调研，谈及其半导体清洗设备领域布局。
对标国际巨头 5年目标200台
至纯科技成立于2000年，致力于为高端先进制造业企业提供高纯工艺系统的解决方案，2018年上半年其半导体行业收入占比为69.4%，客户包括上海华力、中芯国际、长江存储、合肥长鑫、士兰微等企业。
相较于盛美半导体和北方华创，至纯科技涉足半导体清洗设备领域的时间不算长，据悉其于2015年开始启动湿法工艺装备研发，2017年底成立独立的半导体湿法事业部。
据至纯科技在调研活动中透露，其湿法事业部目前共有员工近40人，未来团队规模有望达到300~400人。其中，槽式清洗设备主要引进日本团队近20人，团队人员均有国际大厂相关经验；单片式清洗设备则与海力士专属供应商——韩国公司MUJIN合作，双方均贡献技术、共享IP。
至纯科技表示，目前槽式清洗设备是在日本制造，将来会放在启东新厂。据悉，至纯科技启东新厂占地100亩、规划两期，产能贡献主要在系统集成和湿法制造，乐观估计10月份部分交付使用，明年下半年产能有望开始释放，但达产仍需过程。
启东基地产能释放后，至纯科技预计高纯系统集成方面的产能将是目前的4~5倍，清洗设备一期设计产能则为年产48台。根据至纯科技2017年年报提出的目标，未来5年内实现清洗设备累计销售200台。
值得一提的是，目前至纯科技湿法槽式清洗设备已获得6台的量产订单，客户是中芯国际和万国半导体，9月下旬交付两台，乐观估计今年第四季度或明年第一季度确认收入。根据自身产能及产业链调研情况，至纯科技认为其2019年清洗设备新增订单规模将在20台水平。
至纯科技表示，公司在半导体清洗设备领域的目标很明确——就是做进口替代，对标的是国际半导体设备巨头Lam Research和DNS，计划从零配件到整机，从高端产品到全产品覆盖，逐步实现国产化。
国产清洗设备与国际的差距
数据显示，2017年全球半导体清洗设备市场规模为27亿美元，随着工艺节点的升级以及良率要求提高，清洗设备用量需求将持续增加，预计2020年将达到35-40亿美元，其中中国市场有望突破600亿元人民币。
据悉，清洗设备在晶圆制造设备中的采购费用占比约为5%。至纯科技指出，从清洗设备的配备量来看，以4万片产能的产线为例，一般情况下，8寸线匹配50台设备，12寸线国内匹配70台设备左右，包括槽式和单片，国外有的厂商能够达到120台清洗设备水平。
价格方面，市面上最便宜的单片清洗设备是两个腔体的50-60万美元，6-8个腔体的单片式清洗设备的价值大概300-400万美元，槽式价格100-200万美元市场价格，一个Fad厂在清洗设备上采购费用需要约2亿美元。
纵观全球清洗设备市场，日系企业占据主导地位，DNS、Tokyo Electron分别占据约60%、30%市场份额，剩下的则由美国Lam Research、韩国SEMES等企业瓜分，中国企业与国际水平仍有较大差距。
至纯科技表示，目前国外单片式清洗设备已发展到12个、16个腔体了，腔体越多、对应的附属设备的介质供应也越多，可需要满足智能化、软件控制、压力均等和清洗后的存放等需求。而国产清洗设备，以种类众多的湿法清洗设备为例，从种类和功能上国产设备目前实现只有其中的10%。
国内的清洗设备企业除了至纯科技外，主要厂商还有盛美半导体和北方华创，这“三剑客”正在通过各自的方式发展壮大。
盛美半导体成立于1998年，一直主攻单片式清洗设备，拥有独创的兆声波清洗（SAPS）技术、通电气泡震荡兆声波清洗（TEBO）技术，是国内唯一进入14nm产线验证的清洗设备厂商，在技术上已具备与国际企业竞争的实力。
在产品上，盛美半导体集中在基于SAPS和TEBO技术的单片清洗设备，近三年营收占比均超过70%；客户方面，盛美半导体与海力士有着长期合作关系，并已进入长江存储、中芯国际、华力微电子、长电科技等企业生产线。
尽管盛美半导体在国内清洗设备产业处于领先地位，但与国际巨头相比，其在规模、产品系列数、利润和研发投入绝对值上尚不在一个量级。
另观北方华创，与盛美半导体长期通过自主创新主攻单片清洗设备不同，北方华创作为国内拥有最丰富产品线的半导体设备企业，其清洗设备产品覆盖了单片和槽式。
2017年8月，北方华创以1500万美元收购了美国半导体清洗设备企业Akrion，该交易已于今年1月宣布正式完成交割。Akrion在清洗设备方面拥有多年的技术积累和客户基础，进一步丰富了北方华创的产品线。
截至目前，北方华创在清洗设备领域，已经形成涵盖应用于集成电路、先辈封装、功率器件、微机电系统和半导体照明等半导体领域的8-12英寸批式和单片清洗机产品。
盛美半导体走自主创新之路，北方华创结合创新与吸收、收购，至纯科技则基于自身优势与国际厂商合作，三者均已取得一定成绩，但总体而言，国内清洗设备国产化仍有很长的路要走。
不过，随着半导体产业明显向中国转移，国产清洗设备企业将迎来良好的机遇。至纯科技在调研中提及，其与下游客户的沟通结果来看，2018-2019是建厂高峰期，2019-2021是设备的高峰期，整体行业正进入清洁设备采购期。
如此一来，国产清洗设备企业有望在这波晶圆建厂浪潮中异军突起。
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