业内第一家同时在美国纳斯达克和科创板挂牌的半导体设备企业。
作者 | 若风
编辑 | 吾人
2018年的一场断供，触及了我国半导体自主的软肋，也成就了我国半导体崛起的契机。
作为芯片上游行业，半导体设备对芯片制造起着至关重要的作用，由于与工艺流程密切相关，技术壁垒高，突破难度大，半导体设备也是全球科技竞争最为激烈的领域之一。
因此，中国半导体设备的崛起对于国内集成电路产业的发展至关重要，经过数十年的追赶和创新，中国半导体设备行业在清洗设备、刻蚀设备、薄膜沉积、抛光设备、镀铜设备、热处理设备等领域已经取得一定技术突破，也诞生了一批明星企业。
其中，刚刚登陆科创板的盛美上海尤为引人瞩目。从半导体清洗设备打破国际领先企业的垄断，成为国内清洗设备龙头；从单一的清洗设备，到湿法设备，再跨入干法设备研发；到登陆美国纳斯达克交易所，成为国内首家赴美上市的半导体设备企业；再到拆分上海子公司冲击科创板上市，盛美上海无疑是国内半导体设备厂商中最耀眼的企业之一。
01
从核心环节做单点突破
1997年，IBM研究院往芯片行业投下了一颗重磅炸弹，宣布将用铜互连技术代替铝制造芯片。IBM表示，铜互连技术制造的芯片相比铝会更快、更小、更廉价，而铜线导电电阻低大约40%，使得微处理器的速度可再提高15%。次年9月，IBM就推出了世界上第一个采用铜金属材料的微处理器，半导体制程工艺自此由铝互连进入铜互连时代。
彼时正在美国从事半导体设备研究的王晖博士，敏锐地意识到了机会。毕业于清华大学的他曾在日本留学期间系统学习过精密工学包括镀铜、电抛光、CMP等内容。在IBM的理论基础上，王晖创造性地提出了可用于超薄仔晶层的多阳极局部电镀铜技术，1998年，王晖与一群清华校友在美国硅谷创立了盛美半导体设备公司（简称：ACM Research），主要从事半导体专用设备的研发工作。
21世纪中国经济飞速发展的带动下，半导体设备行业也开始萌芽。2005年，随着全球半导体产线向国内转移，再叠加半导体设备市场需求明显增加，上海市大力发展半导体产业，盛美半导体便作为重点企业被引进上海。在上海市政府的支持下，王晖带领ACM Research美国公司部分团队成员回国二次创业，在上海投资设立了盛美上海的前身盛美半导体，并将其前期研发形成的半导体专用设备相关技术使用权投入盛美半导体。
在近10年的研发积累后，盛美半导体于2008年成功研发SAPS(空间交变相移兆声波清洗)技术，与市场中其他的清洗设备相比，其可利用交替变化的空间移动解决兆声波传递的均匀性，提升颗粒去除率，从而增加厂商产品良率。
而当时的全球十大半导体企业、全球存储器龙头企业韩国SK海力士正受清洗颗粒难度的困扰，盛美半导体的差异化产品吸引了其兴趣，并于2009年引入了SAPS清洗设备，开展产品验证。从产品进厂验证到正式获得订单，盛美半导体花了近2年的时间。
王晖认为，最后能拿下韩国海力士的订单，是盛美半导体发展过程中的里程碑事件。在此之前，国际大客户的订单都掌握在国外制造业龙头手中，国产化设备都还处于非常早期的阶段，更不要提开拓国际市场。
而在长达2年的测试过程中，盛美半导体也遇到过非常多的挑战和困难，“当时设备进入海力士，中间做了12个月、15个月，依然看不到订单，还是非常郁闷的。”王晖表示，但庆幸的是，这些问题均得到了解决，并获得客户的认可。
在盛美半导体不断的测试、研发、优化下，最终SAPS清洗设备帮助海力士的两道工艺良率提高了1.5%。若是10万平生产线，良率能够提升1.5%，一年可以创造利润约7000万美金。2011年，盛美半导体获得的第一笔清洗设备订单，便是海力士采购用于12英寸45nm工艺的SAPS清洗设备。自此，盛美半导体正式开启清洗设备的批量化生产。
有了海力士的认可和品牌背书，也让盛美半导体开始受到市场的关注。2015年后，中国大陆半导体行业进入了快速发展期，对半导体专用设备的需求增长迅速。凭借在国际行业内取得的业绩和声誉，盛美半导体于2015年后顺利取得了长江存储（武汉新芯）、中芯国际及华虹集团等客户的SAPS清洗设备订单。
同年，盛美半导体TEBO技术研发成功，并于2017年成功装机至华虹集团；2018年，其Tahoe技术研发成功，使得其半导体清洗设备领域的技术和产品线更加丰富。
从单一的清洗设备，到湿法设备，再跨入干法设备，盛美半导体不断增加产品矩阵，向着“多设备产品的国际化公司”方向迈进。经过多年差异化竞争和创新的发展战略，盛美半导体产品已经不断获得行业知名半导体企业的认可，一跃成为国内半导体设备龙头企业。
2017年11月3日，盛美半导体成功登陆美国纳斯达克交易所，成为国内首家赴美上市的半导体设备企业；2021年11月18日，盛美半导体分拆盛美上海在登陆上交所科创板，成为业内第一家同时在美国纳斯达克和科创板挂牌的半导体设备企业。上市当天盛美上海股票发行价为85元/股，最高股价为141元/股，涨幅达到66%，总市值为562亿元。
02
扩充产品矩阵
提升潜在成长空间
从市场角度来看，虽然当前我国半导体设备整体上仍较为落后，但在清洗设备、炉管设备、干法去胶设备、刻蚀设备、抛光设备、镀铜设备等环节，国产化设备已经开始取得技术性突破。根据亚化咨询《中国半导体晶圆厂设备国产化季度报告》数据显示，当前半导体设备产业中，国产化率最高的便是清洗设备环节，在2020年已突破20%。
而据财报显示，清洗设备目前在国内的市占率为23%，与国内市场份额大体一致。这意味着，盛美上海几乎以一己之力实现了当前清洗设备的国产化，凸显出其在半导体产业细分领域龙头地位。
清洗设备作为晶圆厂新建产线中至关重要的设备之一，需要针对不同工艺的需求对晶圆表面进行无损伤清洗，从而去除半导体制造过程中的颗粒、金属污染、有机物等杂质，直接影响着集成电路的成品率，重要程度不言而喻。
而盛美上海最初选择聚焦于清洗设备领域发力，主要也是源于两方面的考量：其一是清洗设备市场的规模在整个晶圆制造设备体量中的占比6%左右，巨头在这样相对较小的环节中“注意力”相对有限，有机会实现单点突破；其二，清洗设备市场在整个制造工艺流程中极为关键，不可或缺。当前的芯片制造流程在光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后均设置了清洗工序，清洗步骤数量约占所有芯片制造工序步骤的30%以上，是所有芯片制造工艺步骤中占比最大的工序。
最终，盛美上海凭借在战略上的精准定位和技术上的创新突破，迅速打开市场并奠定领先地位。截至目前，盛美上海清洗设备已经覆盖80%的清洗工艺，还在持续开发几款用于先进制程的清洗工艺及干燥技术，预计到明年可覆盖90%以上的清洗设备市场，将成为全球产品线最齐全的半导体清洗设备企业之一。
在不断拓展清洗设备产品矩阵的同时，盛美上海在电镀设备、抛铜设备领域也有较高的技术储备，并向干法领域立式炉管等设备发起挑战，持续扩充公司产品结构，推出平台化发展策略。即扩大不同环节的产品组合，提升公司产品的潜在成长空间。目前，公司已在镀铜、先进封装湿法设备、立式炉管系列设备等多个环节实现供货。
在镀铜方面，盛美上海是全球少数掌握芯片铜互连电镀铜技术核心专利并实现产业化的企业。其中，自主开发的芯片制造前道铜互连镀铜技术(Ultra ECPmap)可在无空穴填充后实现更好的沉积铜膜厚的均匀性，可针对20-14nm及更先进技术节点，已持续接到客户订单。
差异化开发的先进封装电镀则可提高封装环节的良率，用于后道先进封装的电镀设备已进入市场并获得重复订单。且公司的ECP系列产品包括了用于大马士革铜互连的map设备、前端tsv设备和ap先进封装设备。虽然2021年第二季度内ECP未录得收入，但已向三个客户交付了验证设备，下半年ECP产品将持续放量，预计全年交货量将达到20台。
而在先进封装湿法设备方面，盛美上海基于先进的集成电路前端湿法清洗设备的技术，将产品应用拓展至先进封装应用领域。以先进封装的凸块封装的典型工艺流程为例，在整个工艺流程中涉及的单片湿法设备包括清洗设备、涂胶设备、去胶设备、湿法刻蚀设备、无应力抛光设备等。
与此同时，在湿法工艺的基础上，盛美上海开始干法设备的研发，公司研发的立式炉设备首先集中在LPCVD，再向高温氧化炉和扩散炉发展，最后逐步进入到ALD设备应用。2020年时，盛美上海发布UltraFn立式炉设备进军干法工艺市场，可应用于氧化物、氮化硅低压化学气相沉积(LPCVD)和合金退火工艺功能。今年3月，公司的300mm UltraFn产品系列增加了非掺杂的多晶硅沉积、掺杂的多晶硅沉积、栅极氧化物沉积、高温氧化和高温退火等半导体制造工艺。
据了解，盛美上海的第一台SiNLPCVD已于2020年初交付给一家重要的逻辑制造商，并在该工厂进行大规模量产验证;同时，另一台合金退火工艺立式炉设备已于2020年底交付给一家功率器件制造客户;其他相关设备的产品也陆续开始在与客户进行测试。
03
平台化战略初显成效
营收再超预期
虽然多项新产品仍在验证期或部分新产品仍未放量，但盛美上海的平台化发展策略已取得明显成效。据盛美半导体的招股说明书显示，2018年-2021年上半年，盛美上海营收分别为5.50亿元、7.57亿元、10.1亿元和6.2亿元；同期净利润分别为0.93亿元、1.35亿元、1.97亿元和0.9亿元，业绩增长较为明显。
其中，2021年上半年，公司清洗设备收入为7787.4万元，占总收入的比例为79.79%，较2020年同期的88.53%下降近9个百分点;而先进封装设备和服务的收入占比则升至14.52%，同比提升超10个百分点。前端和封装的ECP产品、Furnace立式炉及其他产品则共计营收555万美元。
显然，盛美上海平台化战略已开始初显成效。在2021年第二季度的电话会议上，盛美上海管理层表示，公司正加大对ECPmap设备以及Ultra Fn立式炉干法工艺设备两大现有产品的研发投入，预计其他两种全新产品将分别在2022年初及2022年下半年推出，公司未来产品组合的目标市场空间有望突破100亿美元，这也意味着公司的成长性将发生根本性变化。
而据国际半导体产业协会（SEMI）发布的最新报告显示，2021年第二季度，全球半导体设备出货金额达到了创纪录的249亿美元，环比增长5%，同比增长48%。从地区来看，中国大陆是最大的半导体设备市场，销售额同比增长79％，达到82.2亿美元，是全球市场增长的主要动力。
半导体专用设备市场与半导体产业景气状况紧密相关，随着半导体市场规模持续增大，半导体设备市场增长迅猛。可以预期，随着全球集成电路制造业不断向中国大陆转移，以及中国大陆大量晶圆厂的扩建和产能开出，未来中国市场对半导体设备的需求量有望迎来井喷式增长，巨大的市场空间和扩产空间给国产设备带来了更大的发展机遇。
而随着公司在科创板上市，公司的融资能力、生产产能、知名度等方面都将再迈上新台阶。
对此，王晖表示，“半导体设备是一个全球化的行业，不论是中国市场还是全球市场都是在不断增加的，我们同时在美国纳斯达克和A股科创板上市，能提升公司在全球范围内的知名度，更便于公司在全球市场上做强做大。”
据了解，得益于行业的高景气周期以及公司有效的平台化策略致业绩再超预期，盛美上海已经将2021年的收入预测上调至2.25亿美元至2.4亿美元，而之前的指引为2.05亿美元至2.3亿美元。
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