自動化產品在半導體行業中的應用

文:2020年第四期

導語:半導體做為高端制造業的代表,工藝對于精密性要求較高,對于自動化產品有著較為廣泛的需求,受到業內的普遍關注。

半導體做為高端制造業的代表,工藝對于精密性要求較高,對于自動化產品有著較為廣泛的需求,受到業內的普遍關注。

半導體行業政策概況

1.稅收優惠政策

● 2019年5月22日,為支持集成電路產業發展,財政部、稅務總局就有關企業所得稅符合條件企業將自2018年開始兩免三減半。

2.02專項-對設備商的補貼

● 2019年1月26日,北廣科技承擔的“射頻發生器研發與產業化”國家科技重大專項02專項課題,通過國家正式驗收。

● 2019年8月26日,湖北鼎匯微電子材料有限公司獲準成為國家重大科技專項——02專項子課題的聯合承擔單位。

3.大基金投資動態

● 10月22日,“大基金二期”正式注冊成立,注冊資本為2041.5億元。

● 11月14日,“大基金一期”正式投資國產存儲芯片公司深圳市江波龍電子股份有限公司,直接持有6.93%股權。

4.地方政府政策

● 江蘇南京、無錫、昆山,浙江杭州、福建晉江、深圳以及長沙等地相繼出臺優惠政策,助力地方集成電路產業發展。

5.半導體行業典型事件

● 7月1日日本政府宣布,7月4日起日本將對韓國執行經濟制裁,限制日本半導體材料、OLED顯示面板材料的對韓出口。

● 10月29日,華為自研的PA(功率放大器)芯片將交給國內公司三安集成代工,并計劃在2020年Q1小幅量產,Q2大量生產。

半導體行業投資建廠概況

1.半導體公司M&A

● 2019H2,半導體行業收并購活動有所放緩,主要有英飛凌收購賽普拉斯、蘋果收購英特爾手機調制解調器業務以及美國達爾科技收購敦南科技

2.半導體公司積極申報科創板

● 目前科創板上市的半導體公司有13家:華興源創、睿創微納、光峰科技、瀾起科技、新光光電、中微公司、樂鑫科技、安集科技、瀚川智能、晶晨股份、西部超導、晶豐明源、嘉元科技

3.半導體行業投資動態

● 多個半導體材料、集成電路以及功率半導體器件相關項目在遼寧、四川、浙江、江西、武漢、濟南、紹興等地落戶

4.半導體行業開工建廠動態

● 2019H2,多個半導體產業、光電芯片以及IC項目正式開工建廠

5.半導體行業投產新聞

● 2019H2,多條半導體產線即將竣工投產或已經量產,其中多個項目有技術上的突破,如中欣晶圓半導體大硅片項目的竣工投產,打破了國外企業壟斷;銳駿半導體12英寸MOSFET的成功投產,填補了國內這一領域的空白。

市場規模

2019年全球半導體行業景氣度下行,但國內半導體行業受產業政策支持以及國產替代訂單增加影響,對于自動化產品的采購依然保持較高增速。2019年,全球自動化產品在半導體行業實現銷售83.5億元人民幣,同比增長10.2%,其中國內市場占比31.9%,達到26.6億元人民幣,同比增長18.5%(圖1、圖2)。

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圖1 2016~2023年全球半導體行業自動化產品市場規模增長及預測

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圖2 2016~2023年中國半導體行業自動化產品市場規模增長及預測

展望2020-2023年,因全球半導體產業向中國轉移增長強勁,中國的半導體行業將會保持較高景氣度,對于自動化設備的采購也會維持在較高增速。

市場結構

從結構上來看,自動化產品應用領域分為半導體設備和半導體廠務,國內市場主要以半導體設備為主,占比68%;廠務的風機、泵、空調等環節主要使用變頻器、PLC等,占比32%(圖3、圖4)。

圖三.jpg

圖3 2019年半導體行業自動化產品市場規模-分應用領域

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圖4 2019年半導體設備自動化產品市場規模-分設備商與Fab廠

半導體前道技術較為先進,設備主要以進口為主,國產設備主要應用在材料端和后道,因此材料設備和后道設備自動化產品采購規模大,分別占比40%和37%。近年來,前道設備國產替代開始提速。

國內自動化產品大客戶包括北方華創、中微半導體、晶盛機電、連城數控、大族激光等,市場較為分散,大客戶采購金額在千萬數量級。

典型的半導體行業廠務系統包括:潔凈室系統、純水系統、廢水系統、冷凍水系統、特殊氣體系統、冷卻塔系統、空調系統和電梯系統(表1)。

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表1 典型的半導體行業廠務系統自動化設備配置

  1.潔凈室系統

● 潔凈系統的控制是由PLC+HMI完成的

● 風機通過變頻器調節新風和排風風速

2.純水系統

●純水系統通過PLC控制出口閥門、水位、壓力、流量和溫度

●變頻器控制水泵電機

3.廢水系統

● 廢水系統采用PLC控制

● 變頻器控制現場設備風機和泵

4.冷凍水系統

● 冷凍水系統的自動控制是由DDC控制臺完成,不使用PLC

● 7個水泵中,3個水泵會安裝變頻器來控制速度

5.特殊氣體系

● 特氣系統采用PLC自動控制和人機界面控制,警報輸出至遠端

6.冷卻塔系統

● 在10個冷卻塔里面,有2個冷凍機循環冷卻水冷凍塔為變頻器

● 在冷卻塔系統中會有一個PLC來控制各個子系統

7.空調系統

● 中央控制是由PLC自動控制完成的

● 6個主機系統會通過各自變頻器來調節溫度和壓強

8.電梯系統

● 電梯控制系統硬件由轎廂操縱盤、廳門信號、PLC、變頻器、調速系統構成

● 變頻器只完成調速功能,而邏輯控制部分是由PLC完成的

據調研,以國內某晶圓代工龍頭企業的廠務系統為例,其中自動化產品配置如下:

國內廠務市場大客戶包括中芯國際、臺積電、海力士和三星等,市場相對半導體設備較為集中。

分產品來看,半導體行業自動化市場規模TOP3分別為伺服系統(SV)、PC-based、變頻器(INV),分別占比25.6%、17.8%和13.4%(圖5)。

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圖5 2019年半導體行業自動化產品市場規模-分產品

競爭格局

伺服系統作為最大的細分市場,目前以松下、安川、三菱三家日系品牌為主,國內廠商份額較低。

PC-based市場前三家供應商為研華、固高、倍福。研華主要為OEM廠商提供搭配運動控制卡產品行程控制器,由于性能穩定,因此受到OEM廠商的歡迎。固高主要集中在清洗、固晶機等設備上,為這些設備提供運動控制卡產品。倍福主要集中在裝片機、貼片機等中高端設備上,主要為這些設備提供嵌入式控制器和軟PLC產品。

變頻器市場以丹佛斯、ABB、施耐德三家歐美系品牌為主。

半導體設備的自動化產品配套,主要競爭優勢來源于用戶需求的快速響應,產品精度和穩定性以及成本等方面。

松下在半導體行業的市場占有率第一,達到8%(圖6),優勢在于本地化工廠,使得松下對半導體行業客戶需求的把握更為直接,更有利于實現用戶需求和產品研發的銜接。同時松下伺服產品的穩定性和可靠性高,半導體客戶認可度高。

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圖6 2019年國內半導體行業自動化產品市場規模-分供應商

歐姆龍在半導體行業市場占有率第二,達到7%。歐姆龍進入半導體行業多年,早在2003年就在中國成立半導體行業事業部,針對半導體行業類用戶具備提供一整套解決方案的能力。

歐姆龍“PLC+伺服系統”解決方案是半導體行業自動化主流,競爭對手以三菱、西門子、基恩士等外資廠商為主。國產廠商目前沒有實現整體解決方案的供應,但國產廠商以成本優勢可以實現伺服系統的國產替代,代表為匯川、臺達等。

半導體廠務業務,人脈因素較為重要,其次是配電產品配套和價格等因素、人脈因素。

● 廠務中的自動化產品采購決定權基本掌握在業主與SI手中,所以做業主與SI的商務工作顯得十分重要;

● 歐美系廠商進入中國市場較早,區域銷售長期做當地業主與SI工作,深入了解當地Fab廠需求與技術要求,具有較強的人脈資源;

● 日系廠商做業主與SI的工作較少,主要靠代理商分銷產品,所以在廠務中的占比較小。

配電產品:

● 廠務中除了自動化產品以外,同時需要大量的配電產品。擁有較強的配電產品體系可以很好的輔助自動化產品的銷售。

價格:

● 廠務中的自動化產品基本已經成熟,在同等商務攻略的條件下,優先選擇性價比高的品牌。所以與配電產品打包銷售,或者行業特價是比較常見的價格策略。

行業技術方案:

● 半導體的工藝段發展很快,廠務中某些子系統也需要及時的更新。例如潔凈室系統,需要根據需求改進技術方案,所以長期與業主與SI的溝通也顯得尤為重要。

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表2 自動化各主要品牌優劣勢分析

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