文︱郭紫文

图︱网络

 

20世纪60年代,半导体产业从晶体管时代跃入集成电路时代。“硅”成了新时代淘金热的白色金子,以美国加州海岸为原点,集成电路正处于商业化发展的黄金时期。

 

1967年,围绕光刻技术,David Mann(GCA子公司)、Perkin-Elmer等公司开始了最初的技术与市场积累,而远在荷兰的飞利浦科学家们也终于得到了展示其最新发明的机会,尽管这台重复曝光光刻机在当时备受冷遇。

 

与此同时,林杰屏(David K·Lam,泛林半导体创始人)刚刚从加拿大多伦多大学工程物理系毕业,先进半导体材料公司(ASM)也才成立不足三年。集成电路领域的创业公司如雨后春笋,全球半导体市场格局未定,而Michael McNeilly则看到了半导体器件制造领域的全新契机,美国应用材料公司(AMAT)的征途由此开启。

 

扩张危机与救生员

 

如今,提及半导体设备供应商,美国应用材料公司(AMAT)是当之无愧的龙头老大。这家成立于1967年的企业,自1992年营收达到7.5亿美元以来,始终把控着全球半导体设备市场的头把交椅。

 

成立之初,AMAT专注于薄膜沉积设备领域,并于1968年推出了高温外延硅沉积系统AMV 800D、低温外延氧化物薄膜沉积系统(CVD)AMS 2600 Silox,以及集成电路塑料封装氧化物钝化膜沉积系统Nitrox MN-710。截至1972年上市时,AMAT业务营收突破630万美元,以每年超40%的增长率高速增厚。

 

1972-2018年AMAT营收(图源:方正证券)

 

靠着薄膜沉积设备起家,AMAT超额完成了初期的财富积累。而随着公司规模持续扩大,单单薄膜沉积设备已经无法满足AMAT的半导体市场扩张野心。1974年,AMAT终于将触手伸向了上游硅晶圆制造,先是收购了Galamar Industries,又于次年与仙童相机仪器公司合资成立硅片生产中心,以拓展自身硅片制造业务。

 

1975年代前后,全球半导体行业遭遇衰退危机,持续的扩张没有给AMAT带来应得的利益,反而严重拖累了公司发展。这一年,AMAT深受打击,年销售额同比骤降55%,一度濒临破产。

 

在这样的窘境之下,James C. Morgan被推上总裁兼CEO之位,成为了救AMAT于水火的救生员。硅晶圆制造业务被砍掉,AMAT业务重新聚焦半导体设备领域。对于AMAT而言,这是一次“修剪旁枝,聚焦主干”的改革,效果也是立竿见影。截至1983年,AMAT营收首次突破1亿美元。

 

并购整合与全球化版图

 

在AMAT经历了营收增长、扩张危机,又满血复活的时段内,半导体设备市场的同行们也没闲着。1980年,在英特尔创始人Robert Noyce的资金支持下,林杰屏从刻蚀设备入局,创立了泛林半导体(Lam Research)。1984年,飞利浦也终于为其光刻业务找到了下家,与ASM合资成立了ASML。

 

1970年代中后期,全球半导体制造产业逐渐从美国向日本转移,在光刻机市场,日本的尼康、佳能已经显露出强劲的发展势头。日本东京电子也逐渐转移阵地,专注于前景广阔的半导体制造设备领域。到了1989年,东京电子已经成为半导体制造设备龙头,连续三年蝉联营收冠军。

 

在全球半导体制造产业从美国到日本再到韩国的转移进程中,AMAT开始了其全球商业版图的描绘。1971年,AMAT在欧洲设立了第一个海外办事机构,同时向日本客户出售了第一台外延设备。随后近二十年间,AMAT陆续在日本、中国、韩国、欧洲各国设立了办事处及销售服务中心。

 

半导体市场竞争愈加激烈,无论是半导体设备产业,还是整体半导体产业链,均以一种狂热的姿态迅速袭卷全球,不断吞食围猎,企图抢先一步获取市场领导权。自1997年开始,AMAT开始了其疯狂的扩张之路,同时也拉开了全球半导体设备市场的并购整合序幕。紧盯着集成电路生产过程监测和控制设备市场,AMAT先后以1.75亿美元和1.1亿美元收购了两家以色列公司Opal Technologies和Orbot Instruments。

 

自1997年以来,AMAT又陆续收购了Consilium、Etec Systems、Gramir、Applied Films、Semitool和Varian等诸多企业,涉及半导体和电子制造执行系统软件、光罩生产市场和薄膜晶体管阵列测试、半导体晶片激光清洗技术、晶圆表面预处理设备、离子注入系统设计等多个细分领域市场。

 

AMAT并购史(图源:方正证券)

 

据方正证券显示,1997年至2009年,并购外延扩充业务范围成为AMAT的重要战略支点。自1992年起,AMAT稳固在全球前列的水平,并逐渐向“全盘解决方案(Total Solutions)”战略转型。

 

与之相应,泛林半导体、东京电子、ASML、KLA等厂商也积极参与其中,根据公司发展战略选择并购标的,不断拓展延伸自身产品线。全球半导体设备产业逐渐从百家争鸣走向高度聚焦。

 

必争的原子层沉积

 

前面提到,作为半导体设备市场龙头,AMAT是以薄膜沉积设备起家的。而说到薄膜沉积工艺,指的是在硅片衬底上沉积一层功能薄膜。按照工艺原理可分为物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和原子层沉积(ALD)。

 

ALD的起源可以追溯到1970年代,芬兰科学家Dr. Tuomo Suntola于1974年为电致发光(EL)平板显示器开发的“原子层外延(ALE)”技术。荷兰的ASM于1999年和2004年先后收购了芬兰微化学公司和韩国Genitech,开始自主研制ALD技术。2009年,英特尔看中了ASM的High-K/ALD技术,并参与投资此项目。而后ASM于2013年凭借High-K/ALD技术冲出重围,成为全球最大、市占率最高的ALD设备供应商。

 

对于AMAT而言,原子层沉积技术是必争的一城。该公司曾于次贷危机期间直接或间接地接触过ASM,企图通过收购完善公司ALD布局。2013年,AMAT宣布合并东京电子(TEL),由于未获得美国司法部批准而以失败告终。随后2019年,AMAT公布了22亿美元收购半导体装备公司国际电气(KE)的计划,因中国未批准又一次搁浅。

 

近日,美国应用材料公司(AMAT)宣布收购了芬兰半导体设备公司Picosun Oy。这也是自其收购ASM、TEL和KE失败之后,AMAT又一次展开对ALD的追逐。从AMAT自身而言,对于ALD技术的研发和投入极具前瞻性,2011年研发了Centura系统原子层沉积技术,一次可只沉积一个原子。2015年推出Olympia原子层沉积系统,为先进3D内存和逻辑芯片制造服务。

 

Olympia原子层沉积系统(图源:AMAT官网)

 

自成立以来,AMAT已有55年的发展历史,产品与服务覆盖了原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、刻蚀、快速热处理、离子注入、测量和检测、清洗等半导体生产制造流程,打造了多品类、全方位的“半导体设备超市”。据公司年报显示,2021年AMAT营收达230.6亿美元,与上市之初相比收入规模扩大了3660倍。