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自动化产品在半导体行业中的应用

2021-06-22 09:18:51

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半导体做为高端制造业的代表,工艺对于精密性要求较高,对于自动化产品有着较为广泛的需求,受到业内的普遍关注。

半导体行业政策概况

1.税收优惠政策

● 2019年5月22日,为支持集成电路产业发展,财政部、税务总局就有关企业所得税符合条件企业将自2018年开始两免三减半。

2.02专项-对设备商的补贴

● 2019年1月26日,北广科技承担的“射频发生器研发与产业化”国家科技重大专项02专项课题,通过国家正式验收。

● 2019年8月26日,湖北鼎汇微电子材料有限公司获准成为国家重大科技专项——02专项子课题的联合承担单位。

3.大基金投资动态

● 10月22日,“大基金二期”正式注册成立,注册资本为2041.5亿元。

● 11月14日,“大基金一期”正式投资国产存储芯片公司深圳市江波龙电子股份有限公司,直接持有6.93%股权。

4.地方政府政策

● 江苏南京、无锡、昆山,浙江杭州、福建晋江、深圳以及长沙等地相继出台优惠政策,助力地方集成电路产业发展。

5.半导体行业典型事件

● 7月1日日本政府宣布,7月4日起日本将对韩国执行经济制裁,限制日本半导体材料、OLED显示面板材料的对韩出口。

● 10月29日,华为自研的PA(功率放大器)芯片将交给国内公司三安集成代工,并计划在2020年Q1小幅量产,Q2大量生产。

半导体行业投资建厂概况

1.半导体公司M&A

● 2019H2,半导体行业收并购活动有所放缓,主要有英飞凌收购赛普拉斯、苹果收购英特尔手机调制解调器业务以及美国达尔科技收购敦南科技

2.半导体公司积极申报科创板

● 目前科创板上市的半导体公司有13家:华兴源创、睿创微纳、光峰科技、澜起科技、新光光电、中微公司、乐鑫科技、安集科技、瀚川智能、晶晨股份、西部超导、晶丰明源、嘉元科技

3.半导体行业投资动态

● 多个半导体材料、集成电路以及功率半导体器件相关项目在辽宁、四川、浙江、江西、武汉、济南、绍兴等地落户

4.半导体行业开工建厂动态

● 2019H2,多个半导体产业、光电芯片以及IC项目正式开工建厂

5.半导体行业投产新闻

● 2019H2,多条半导体产线即将竣工投产或已经量产,其中多个项目有技术上的突破,如中欣晶圆半导体大硅片项目的竣工投产,打破了国外企业垄断;锐骏半导体12英寸MOSFET的成功投产,填补了国内这一领域的空白。

市场规模

2019年全球半导体行业景气度下行,但国内半导体行业受产业政策支持以及国产替代订单增加影响,对于自动化产品的采购依然保持较高增速。2019年,全球自动化产品在半导体行业实现销售83.5亿元人民币,同比增长10.2%,其中国内市场占比31.9%,达到26.6亿元人民币,同比增长18.5%(图1、图2)。

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图1 2016~2023年全球半导体行业自动化产品市场规模增长及预测

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图2 2016~2023年中国半导体行业自动化产品市场规模增长及预测

展望2020-2023年,因全球半导体产业向中国转移增长强劲,中国的半导体行业将会保持较高景气度,对于自动化设备的采购也会维持在较高增速。

市场结构

从结构上来看,自动化产品应用领域分为半导体设备和半导体厂务,国内市场主要以半导体设备为主,占比68%;厂务的风机、泵、空调等环节主要使用变频器、PLC等,占比32%(图3、图4)。

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图3 2019年半导体行业自动化产品市场规模-分应用领域

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图4 2019年半导体设备自动化产品市场规模-分设备商与Fab厂

半导体前道技术较为先进,设备主要以进口为主,国产设备主要应用在材料端和后道,因此材料设备和后道设备自动化产品采购规模大,分别占比40%和37%。近年来,前道设备国产替代开始提速。

国内自动化产品大客户包括北方华创、中微半导体、晶盛机电、连城数控、大族激光等,市场较为分散,大客户采购金额在千万数量级。

典型的半导体行业厂务系统包括:洁净室系统、纯水系统、废水系统、冷冻水系统、特殊气体系统、冷却塔系统、空调系统和电梯系统(表1)。

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表1 典型的半导体行业厂务系统自动化设备配置

  1.洁净室系统

● 洁净系统的控制是由PLC+HMI完成的

● 风机通过变频器调节新风和排风风速

2.纯水系统

●纯水系统通过PLC控制出口阀门、水位、压力、流量和温度

●变频器控制水泵电机

3.废水系统

● 废水系统采用PLC控制

● 变频器控制现场设备风机和泵

4.冷冻水系统

● 冷冻水系统的自动控制是由DDC控制台完成,不使用PLC

● 7个水泵中,3个水泵会安装变频器来控制速度

5.特殊气体系

● 特气系统采用PLC自动控制和人机界面控制,警报输出至远端

6.冷却塔系统

● 在10个冷却塔里面,有2个冷冻机循环冷却水冷冻塔为变频器

● 在冷却塔系统中会有一个PLC来控制各个子系统

7.空调系统

● 中央控制是由PLC自动控制完成的

● 6个主机系统会通过各自变频器来调节温度和压强

8.电梯系统

● 电梯控制系统硬件由轿厢操纵盘、厅门信号、PLC、变频器、调速系统构成

● 变频器只完成调速功能,而逻辑控制部分是由PLC完成的

据调研,以国内某晶圆代工龙头企业的厂务系统为例,其中自动化产品配置如下:

国内厂务市场大客户包括中芯国际、台积电、海力士和三星等,市场相对半导体设备较为集中。

分产品来看,半导体行业自动化市场规模TOP3分别为伺服系统(SV)、PC-based、变频器(INV),分别占比25.6%、17.8%和13.4%(图5)。

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图5 2019年半导体行业自动化产品市场规模-分产品

竞争格局

伺服系统作为最大的细分市场,目前以松下、安川、三菱三家日系品牌为主,国内厂商份额较低。

PC-based市场前三家供应商为研华、固高、倍福。研华主要为OEM厂商提供搭配运动控制卡产品行程控制器,由于性能稳定,因此受到OEM厂商的欢迎。固高主要集中在清洗、固晶机等设备上,为这些设备提供运动控制卡产品。倍福主要集中在装片机、贴片机等中高端设备上,主要为这些设备提供嵌入式控制器和软PLC产品。

变频器市场以丹佛斯、ABB、施耐德三家欧美系品牌为主。

半导体设备的自动化产品配套,主要竞争优势来源于用户需求的快速响应,产品精度和稳定性以及成本等方面。

松下在半导体行业的市场占有率第一,达到8%(图6),优势在于本地化工厂,使得松下对半导体行业客户需求的把握更为直接,更有利于实现用户需求和产品研发的衔接。同时松下伺服产品的稳定性和可靠性高,半导体客户认可度高。

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图6 2019年国内半导体行业自动化产品市场规模-分供应商

欧姆龙在半导体行业市场占有率第二,达到7%。欧姆龙进入半导体行业多年,早在2003年就在中国成立半导体行业事业部,针对半导体行业类用户具备提供一整套解决方案的能力。

欧姆龙“PLC+伺服系统”解决方案是半导体行业自动化主流,竞争对手以三菱、西门子、基恩士等外资厂商为主。国产厂商目前没有实现整体解决方案的供应,但国产厂商以成本优势可以实现伺服系统的国产替代,代表为汇川、台达等。

半导体厂务业务,人脉因素较为重要,其次是配电产品配套和价格等因素、人脉因素。

● 厂务中的自动化产品采购决定权基本掌握在业主与SI手中,所以做业主与SI的商务工作显得十分重要;

● 欧美系厂商进入中国市场较早,区域销售长期做当地业主与SI工作,深入了解当地Fab厂需求与技术要求,具有较强的人脉资源;

● 日系厂商做业主与SI的工作较少,主要靠代理商分销产品,所以在厂务中的占比较小。

配电产品:

● 厂务中除了自动化产品以外,同时需要大量的配电产品。拥有较强的配电产品体系可以很好的辅助自动化产品的销售。

价格:

● 厂务中的自动化产品基本已经成熟,在同等商务攻略的条件下,优先选择性价比高的品牌。所以与配电产品打包销售,或者行业特价是比较常见的价格策略。

行业技术方案:

● 半导体的工艺段发展很快,厂务中某些子系统也需要及时的更新。例如洁净室系统,需要根据需求改进技术方案,所以长期与业主与SI的沟通也显得尤为重要。

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表2 自动化各主要品牌优劣势分析


作者: 广东精工自动化科技有限公司
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