(Continuación de la Parte I: Diseño de circuitos integrados, Parte II: Fabricación de circuitos integrados, Parte III: Embalaje básico, prueba y embalaje avanzado)

5. Equipos de fabricación de productos semiconductores.

(1) Descripción general de las pequeñas y medianas empresas de equipos de fabricación de semiconductores

Existen muchos tipos de equipos de procesamiento y fabricación de productos semiconductores utilizados por las pequeñas y medianas empresas en cada proceso de la línea de producción de semiconductores. Hay equipos específicos para semiconductores (preprocesamiento) para fabricar obleas desnudas (materiales), equipos para procesar obleas desnudas en obleas finales (postprocesamiento) y equipos para fabricar fotomáscaras (producción de máscaras). Los fabricantes de chips necesitan una variedad de equipos iniciales en sus líneas de producción. El costo de los complejos equipos de fabricación de semiconductores iniciales es una de las principales razones del alto costo de las fábricas de semiconductores, incluido el costo de construir fábricas ultralimpias.

Los equipos de fabricación de semiconductores frontales incluyen equipos para procesos de fabricación de chips como fotolitografía, grabado, dopaje o implantación de iones, deposición, pulido o planarización mecánica química. De particular interés son los equipos de deposición química de vapor metal-orgánico (MOCVD), un tipo específico de equipo de deposición que deposita capas delgadas de ciertos metales, utilizados principalmente para producir semiconductores compuestos, incluidos los basados ​​en GaAs y GaN.

Los equipos de fabricación de semiconductores back-end para PYME incluyen ATP y equipos de envasado avanzados.

(2) Situación actual

Los equipos de fabricación de semiconductores están dominados por empresas de EE. UU. (41.7% de participación en términos de ingresos por ventas), Japón (31.1%) y Países Bajos (18.8%). Corea del Sur tiene una participación del 2.2%, y el restante aproximadamente 6.2% lo comparten China, Alemania, Taiwán, Israel, Canadá y otros países del Sudeste Asiático y Europa. La mayoría de los fabricantes de equipos de fabricación de semiconductores de Corea del Sur son propiedad de Samsung o SK Hynix; los principales clientes de estas empresas de equipos de semiconductores de Corea del Sur son empresas de semiconductores de Corea del Sur. Aunque también hay una empresa china que fabrica diferentes tipos de equipos de fabricación de semiconductores, las empresas chinas no tienen una participación significativa en ninguna categoría de equipos de fabricación de semiconductores, excepto el ensamblaje final, los equipos de embalaje y los MOCVD.

En general, Estados Unidos representa una gran proporción de la producción mundial de la mayoría de los equipos de producción de semiconductores de primera línea, con la excepción de la producción de equipos de litografía que se concentra en los Países Bajos y Japón. Estados Unidos también representa una gran parte de la producción mundial de equipos de prueba de back-end. Por el contrario, Estados Unidos tiene una participación de mercado relativamente pequeña en la fabricación de equipos de producción de semiconductores (equipos de ensamblaje y embalaje) a nivel mundial, mientras que China tiene una participación considerable. Si bien actualmente China depende en gran medida de equipos de producción de semiconductores no chinos (excepto embalajes y MOCVD), está invirtiendo mucho para centrarse en producir dichos equipos. Estas inversiones otorgan a las empresas beneficiarias una ventaja significativa en el desarrollo y producción de equipos de chips de última generación en comparación con otras empresas.

Como muestra el gráfico a continuación, si bien Estados Unidos tiene una participación de mercado considerable en la producción de la mayoría de las PYME de front-end, la excepción notable son los equipos de escaneo/paso a paso de litografía, que son fabricados casi en su totalidad por la empresa holandesa ASML y las empresas japonesas Nikon y Canon. Para las máquinas de litografía, ASML (Países Bajos) es el único productor de escáneres/pasos EUV, que son fundamentales para la producción de circuitos integrados con anchos de línea de 5 nm o menos. Sin embargo, sólo dos fabricantes de semiconductores, TSMC y Samsung, utilizan actualmente máquinas EUV en su producción, y un solo dispositivo cuesta más de 100 millones de dólares. ASML y Nikon fabrican máquinas de litografía ultravioleta profunda (DUV) que proyectan un haz de luz a través de una fotomáscara y crean una imagen reducida del patrón de la fotomáscara en la oblea. Fuera de los Países Bajos y Japón, la proporción de equipos de litografía de Estados Unidos y otros países se destina principalmente a chips específicos de bajo volumen o a la fabricación de fotomáscaras.

Un conjunto de equipos de fabricación de semiconductores puede tener hasta más de 100 piezas, y las piezas y accesorios de equipos de fabricación de semiconductores son la categoría comercial más grande de la industria. Según la encuesta del Censo de Fabricantes, la mitad de los ingresos por ventas de equipos de fabricación de semiconductores en EE. UU. se destinan a componentes y otros materiales. Más de 130 empresas estadounidenses suministran componentes críticos para equipos vendidos por empresas extranjeras. En particular, Cymer (EE. UU.) fabrica láseres para las máquinas de litografía con escáner/paso EUV de ASML. ASML adquirió Cymer en 2013, pero Cymer sigue siendo una unidad operativa independiente de ASML con sede en EE. UU.

Debido a la naturaleza cíclica de las ventas debido a mercados y clientes limitados, la mayoría de las grandes empresas de equipos fabrican más de un tipo de equipo para brindar a los clientes un conjunto completo de equipos y opciones de mantenimiento. Las empresas de equipos de litografía paso a paso/escáner como ASML son excepciones a esta regla debido a la tecnología única del equipo. Lam Research, Tokyo Electron (TEL) se centran en la deposición y el grabado, mientras que KLA se centra en metrología e inspección.

Una excepción al liderazgo en Japón y los Países Bajos son los equipos MOCVD, que se utilizan para producir semiconductores hechos de materiales distintos del silicio, como GaN y GaAs, incluidos LED, láser diodos y otros chips fotónicos, dispositivos de energía/RF y células solares. Como se mencionó anteriormente, los chips de GaN tienen implicaciones defensivas estratégicas. Los equipos MOCVD son fabricados por Veeco (EE.UU.), Aixtron (Alemania) y AMEC (China). China está tratando de ganar participación de mercado en el mercado MOCVD mediante adquisiciones. En 2016, la entidad china Fujian Grand Chip Investment Fund, una empresa formada para el acuerdo, que incluía instituciones de propiedad estatal y regional, intentó adquirir Aixtron, pero el presidente Obama bloqueó el acuerdo después de una revisión por parte del Comité de Inversión Extranjera. en Estados Unidos (CFIUS), potencialmente el adquirente abandonó la oferta pública de adquisición.

Las tres principales empresas de equipos de grabado son Lam Research (EE.UU.), Tokyo Electron (Japón) y Applied Materials (EE.UU.). Las empresas chinas, incluida AMEC, tienen cierta experiencia en grabado y pueden proporcionar equipos para aplicaciones de gama baja; sin embargo, su cuota de mercado es sólo de alrededor del 1%.

Estados Unidos tiene una participación de mercado relativamente pequeña (4.9%) en las PYME de embalaje de back-end en comparación con los equipos de fabricación de semiconductores de front-end. Japón tiene la mayor proporción de equipos de embalaje (35.7%), seguido de China (22.9%) y los Países Bajos (11.1%). Sin embargo, Kulicke and Soffa, con sede en Estados Unidos, es una empresa líder en equipos de envasado de semiconductores. Estados Unidos y Japón lideran el mercado de equipos de prueba back-end (ATP) con una participación de mercado del 33.5% y el 48.6%, respectivamente.

(3) Equipos de fabricación de semiconductores, el riesgo de los Estados Unidos

Dependencia de las ventas en el extranjero (fuera de los EE. UU.):

Si bien Estados Unidos tiene una gran participación en el mercado de equipos de producción de semiconductores, los productores estadounidenses dependen en gran medida de las ventas al exterior. Como mayores fabricantes de semiconductores, Taiwán, China y Corea del Sur son los mayores mercados para equipos de producción de semiconductores. Aunque se espera que Taiwán recupere su posición como el mayor mercado de equipos de producción de semiconductores en 2021 y 2022, debido al fuerte gasto requerido por las fábricas de chips, Applied Materials y Lam Research informan que alrededor del 90% de sus ingresos totales en 2020 provendrán de empresas no relacionadas. - Ventas en Estados Unidos. Los ingresos de Lam Research procedentes de China aumentaron del 16 % en 2018 al 31 % en 2020. Como resultado, los fabricantes estadounidenses de equipos de producción de semiconductores corren el riesgo de verse afectados significativamente por las restricciones comerciales entre Estados Unidos y China o por cambios inesperados en la demanda en Asia. El impacto resultante podría ir mucho más allá de la actual caída de los ingresos, ya que los fabricantes de semiconductores experimentan cierto grado de bloqueo de los dispositivos y cambiar de proveedor de dispositivos requiere costosos rediseños. Por ejemplo, Lam Research señaló en su informe anual de 2020: "Una vez que un fabricante de semiconductores se compromete a comprar el equipo de fabricación de semiconductores de un competidor, el fabricante normalmente continúa comprando el equipo de ese competidor, lo que nos dificulta vendernos a ese cliente en el futuro". . equipo." Además, las ventas de equipos de producción de semiconductores se limitan a universidades y empresas de fabricación de semiconductores que poseen fábricas. Las empresas de equipos de producción de semiconductores no pueden aumentar su base de clientes fuera de estas categorías porque dichos equipos son exclusivos de la industria de semiconductores.

Los subsidios chinos a la producción de equipos de fabricación de semiconductores distorsionan el mercado:

Además, China planea otorgar subsidios sustanciales para financiar la producción de equipos de producción de semiconductores en el país. La segunda fase del Fondo Nacional de Inversión en la Industria de Circuitos Integrados de China se centra en máquinas de grabado, equipos de deposición, equipos de prueba y limpieza de obleas, con una financiación que oscila entre 28.9 y 47 millones de dólares. Los subsidios mantienen a las empresas chinas en el negocio, aunque la mayoría parece no ser rentable. Por ejemplo, según la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE), “las inyecciones de capital gubernamental han tenido un claro impacto en el desempeño financiero de los productores chinos de semiconductores”, donde los aumentos en los activos corporativos no han sido acompañados por un crecimiento en la rentabilidad. . Estos subsidios brindan a las empresas chinas fondos para invertir en investigación y desarrollo en la fabricación de semiconductores de próxima generación, lo que les otorga una ventaja significativa sobre las empresas no chinas que no reciben dichos subsidios. A diferencia del pasado, los fabricantes de equipos de producción de semiconductores se muestran hoy reacios a invertir en I+D para tamaños de obleas de próxima generación, dados los importantes gastos de capital e I+D para fabricar equipos de producción de semiconductores y la incertidumbre sobre cuándo y dónde se realizará la producción de chips de última generación. .