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【半导体装备供应商巡礼】东电电子:日本半导体设备国产化的见证者

2019-04-12

以技术贸易公司起家的东电电子,最初承担为NEC、东芝、日立等日本半导体企业引进美国先进技术的任务。在伴随着日本半导体企业的发展过程中,东电电子创始人感觉到了日本半导体时代的来临。于是,决定进军半导体设备领域,立志成为一家独立的半导体设备供应商。


在芯思想研究院新推出的2018半导体设备公司营收排行榜中,东电电子(TEL)排名第二,营收达到116亿美元,较2017年增长27%。


下面跟随笔者了解一下东电电子的发展情况。

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一、依靠代理贸易起家

 

1963年11月11日,久保徳雄(Tokuo Kubo)和小高敏夫(Toshio Kodaka)依靠东京广播公司(Tokyo Broadcasting System,TBS)500万日元的资助,在东京成立了东电电子研究所公司(Tokyo Electron Laboratories, Inc.)。

 

名为研究所,其实就是一家贸易公司,一方面从事IC检测工具和半导体设备零部件的进口;一方面出口日本制造的汽车收音机。

 

据悉,成立公司的初衷是不满其就职的商社“只要商品卖出去了其他都不管了”的短视行为,觉得需要做好产品的售后服务,否则就难以实现长期的顾客满意。

 

1965年,东电电子成为仙童半导体(Fairchild)测试设备在日本的代理商,包括口IC测试设备测试插座以及各类连接器。

 

当时日本半导体产业刚刚起步,加上公司注重售后服务,结果,IC测试设备卖得风生水起,给公司带来了良好的现金流。

 

二、逐步转型设备制造商

 

1968年,东电电子与Thermco Products合资成立TEL-Thermco Engineering Co.,Ltd.,开始在日本本土生产半导体用扩散炉,这是日本第一家半导体设备制造商。1970年,合资公司在横滨制造完成第一台日本本土生产的扩散炉,开始走出日本半导体设备国产化的第一步。

 

笔者认为,让东电电子从商社转型为半导体设备制造商的缘由有二,一是1971年的尼克松冲击(尼克松冲击,指的是美国总统尼克松于1971年8月15日宣布实行“新经济政策”:放弃金本位,停止美元兑换黄金,征收10%的进口附加税。此举导致二战后的“布雷顿森林体系”崩溃,严重损害了许多国家的利益,加剧了国际经济、金融的动荡)和1973年石油危机,日本经济受到沉重打击。


促使东电电子转型的第二个缘由更重要,那就是其看到了日本半导体产业的发展和日本政府对半导体设备国产化的重视。当时,日本政府对一方面对半导体产业实施了进口保护措施,一方面加大扶持半导体的力度,如研发经费的政府补助比例从1970年前的不足2%快速攀升至1973年的13%、1976年的26%。而同期,日本电子产业也开始导入半导体到电子产品中。

 

于是公司决定转向高收益的半导体制造设备制造领域,彻底退出占据业务收入六成的汽车收音机等消费电子产品市场。据悉,此次转型,经历了整整三年,直到1975年才扭转亏损状态。1976年营收增长14%,利润增长了100%。

 

1978年,东电电子研究所公司更名为东电电子株式会社(Tokyo Electron Ltd.),成立日本首个IC测试中心成立。

 

三、通过合资获取进先进技术

 

1976年,TEL-Thermco推出全球第一台高压氧化扩散炉,通过与Thermco公司的合资,东电电子品尝到了获取技术的快感。

 

进入1980年代,东电电子进一步积极推动半导体制造设备的国产化。通过和美国半导体设备公司进行合资,从美国引进先进的技术,并与自身的制造技术融为一体。

 

1981年和GenRad成立合资公司,在日本本土生产在线测试仪;1982年和Varian Associates Inc.成立合资公司,在日本本土生产离子注入装备;1983年和泛林半导体(Lam Research)成立合资公司,在日本本土生产刻蚀机。

 

到时1988年,东电电子将合作伙伴手中的股份全部收购,将合资公司变为独资公司。

 

1989年东电电子的半导体制造设备营收额突破6亿美元,位居全球第一,并连续三年蝉联冠军。

 

1994年东电电子推出单片CVD系统。1998年12英寸设备研发中心成立。

 

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时至今日,东电电子的产品几乎覆盖了半导体制造流程中的所有工序。六大类产品包括:涂胶/显影设备、等离子刻蚀系统、热处理设备、单晶圆沉积系统、晶圆加工中使用的清洁系统、晶圆测试设备。此外,还提供用于先进封装工艺的电化学沉积系统和晶圆键合机。东电电子还提供面板制造设备。

 

其中涂胶/显影设备在全球占有率达到87%。而面板制造设备中,刻蚀机占有率达到七成。

 

四、东电电子海外拓展

 

1990年代前,东电电子只在美国设有销售服务点。1994年东电电子迈出了走向海外的关键一步,开始在欧洲和韩国构建销售与服务网络。此前,东电电子在海外销售收入不足20%。1999财年(1998年4月至1999年3月)海外销售收入超越日本本土营收,成为名副符实的全球企业。

 

在全球逐渐创立研发中心,整合各地的优势资源,加速研发进度。1995年东电电子在美国设立首个海外研发中心,之后在韩国、中国台湾设立三个海外研发中心。


截止2018年3月31日,东电电子在全球16个国家和地区有34家公司,76个业务据点。2018财年(2017年4月至2018年3月)东电电子的海外市场贡献了85%以上的营收。

 

自2002年开始在中国上海设立公司以来,目前在中国大陆拥有三家子公司:东电电子(上海)有限公司,2002年成立,主要从事东电电子在中国的产品销售和服务;东电半导体设备(上海)有限公司,2003年成立,主要从事中国大陆范围内东电电子的部品供给;东电光电半导体设备(昆山)有限公司,2011年成立,主要从事FPD制造设备的生产和维护。

 

2018财年,其半导体装备在中国大陆营收约占其全球营收的10%,而在2000财年,中国大陆营收约占其全球营收不足2%。

 

五、设备国产化助力日本走向霸主位置

 

日本政府及企业在初级阶段对今后如何研发半导体技术以及如何让相关制造设备国产化,均有明确的方针。这是日本当年迅速超越他国的重要原因。

 

首先,在技术方面,日本着重开发微细加工的制造设备,为了将容量从1K提升到1M,需要将半导体电路的间隔缩短,这需要拥有精密加工技术,也需要相关的设备。在日本通产省的协调下,相关装备的研发推进得相当顺利。1975年之前,日本的半导体制造装备基本从国外进口;但到了1980年代初,70%以上的半导体制造装备日本已经可以自己制造了。

 

日本的半导体企业,既有制造技术优势,又能在本土进行更新设备,技术水平得以不断提升,让世界对日本刮目相看。

 

到1985年,日本半导体企业与美国半导体企业在市场占有率方面发生了角色的更换,日本第一,美国第二。当年全球前十大半导体公司中,日本有五家,NEC(第一)、日立(第三)、东芝(第五)、富士通(第六)、松下(第九);到1995年全球前十大中,日本依然有五家,NEC(第二)、东芝(第三)、日立(第四)、富士通(第八)、三菱(第九)。

 

六、中国国产设备崛起思考

 

总体来说,日本半导体设备发展经历了四个时期:一是进口设备主导阶段(1975年之前);二是国产设备确立阶段(1976年至1982年);三是自给自足阶段(1983-1994);四是全面出口海外阶段(1995-至今)。

 

事实上,2008 年之前我国半导体设备基本全靠进口。2009年国家设立了国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺科技项目(02专项)”研发国产化设备。

 

在02专项的统筹规划下,国内半导体设备厂商分工合作,涵盖了半导体的主要设备种类,如刻蚀机、薄膜设备、扩散离子注入设备、湿法设备、CMP。

 

但随着物理极限趋近,技术进步放缓,尽管国内厂商仍处于技术追赶期,但与全球龙头技术差距正在逐渐缩短。

 

但是,现在中国大陆大力发展集成电路制造,一方面要实现制造工艺提升,一方面要提升半导体设备国产化率,这是一个矛盾体。量产中,制造设备一旦出问题,那整条产线上的晶圆都有可能报废,而且需要停工检查维修,对晶圆厂来说,代价非常大,无法给国产设备公司提供更多试错的机会。而国产装备研发出来,如果没有试错机会,何谈改进、迭代。

 

尽管日本依靠合资获取技术成功,我们也无法照搬日本经验。毕竟12英寸设备不同于4英寸和6英寸设备。