北方华创崭露头角下,赛默飞一家独大的千亿市场中国公司集体缺席

7月28日赛默飞(TMO.N)披露了2021财年上半年业绩。第二财季公司实现营收92.73亿美元,同比增长34.06%;实现营业利润22.82亿美元,同比增长62.65%;净利润18.28亿美元,同比增长58.13%。上半年公司实现营收191.79亿美元,同比增长45.88%,营业利润与净利润较去年同期翻倍,四大部门营收均实现20%以上的增速,部门营业利润率也明显改善,公司也将全年营收指引上调至359亿美元,同比增长11.4%。

北方华创崭露头角下,赛默飞一家独大的千亿市场中国公司集体缺席

赛默飞是全球最大、技术领先的科学仪器供应商,业务遍及生命科学、实验室解决方案、工业和应用科学以及临床和诊断四大领域,尤其是在工业和应用科学领域,公司推出的Helios G4等离子体聚焦离子束系统、FlexProber纳米探针量测系统等可用于半导体器件逆向剥层处理及SEM分析和快速电性失效分析等,是半导体器件良率管控的重要设备。国内企业在这些关键科学仪器上的基础非常薄弱,产业化水平与国外有很大差距,对外依赖性很强,科学仪器国产化也对中国半导体产业安全有重要意义。

赛默飞分析仪器为高纯电子化学品品质保驾护航

赛默飞面向半导体产业的分析仪器分为色谱分析、生产和工艺设备、光谱、同位素与元素分析和电子显微镜等几大类,其中用于半导体产业的色谱分析设备主要有离子色谱质谱分析系统(IC-MS)、电感耦合等离子体质谱分析(ICP-MS)和辉光放电质谱分析(GD-MS)及相关的质谱分析软件。

电子级氢氟酸是集成电路制造中清洗和湿法刻蚀的关键材料,按照用途不同,其纯度分为EL、UP、UPS及最高等级UPSS等级别。在SEMI标准中UPSS级氢氟酸要求氯化物、硝酸盐、硫酸盐和磷酸盐的浓度不高于0.1mg/kg,部分企业甚至要求杂质浓度不超过0.01mg/kg,这对其分析检测提出极大挑战。

赛默飞的二维离子色谱技术是通过二维离子色谱去除电子级氢氟酸中的高氟基体,其他强酸和中强酸酸根进入二维离子分析柱进行分离和测定。氢氟酸中的氟硅酸选用柱后衍生-紫外检测-离子色谱方案,通过硅酸盐间接测定氟硅酸含量,消除高浓度氟离子基体干扰,确保其准确定量低至微克/千克级水平,而且整个过程只用超纯水作为流动相,操作简单方便:

北方华创崭露头角下,赛默飞一家独大的千亿市场中国公司集体缺席

资料来源:赛默飞二维离子色谱技术原理等,公司官网整理,阿尔法经济研究

赛默飞的二维离子色谱技术还可用于光刻胶、包括氢氟酸和超纯水在内的高纯超净化学品、PCB材料及配套化学品、液晶及配套化学品等对纯度和杂质含量控制要求极高的电子化学品检测,可进行ppm、ppb甚至ppt等级别的成分分析。

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资料来源:赛默飞部分色谱仪,公开资料整理,阿尔法经济研究

赛默飞还开发了DGLC双三元液相色谱二维分离技术和全二维色谱分离技术,因为二维或多维色谱分离的实现往往需要更复杂仪器系统的配置和管路连接,并需要软件的繁琐设置和支持,而DGLC双三元液相色谱对处理过程实现了简化,解决了二维色谱分离技术上的一些瓶颈。

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资料来源:DGLC双三元液相色谱原理,公司官网整理,阿尔法经济研究

此外赛默飞的IC-MS系列、ICP-MS还可用于锂电材料中的金属、离子和有机电解质等的分析,比如ICP-MS中iCAP7000 Plus系列可以实现元素周期表中70多种元素的定性及精确定量分析,可最大化保证锂电材料中各金属元素的高效、准确分析。ISQTM7000 GC-MS单四极杆系统拥有高稳定性和灵敏度,号称可满足客户最具挑战性的分析需求,用于电解液成分中有机物分析需求。

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资料来源:赛默飞部分色谱仪器,公开资料整理,阿尔法经济研究

高性能光刻机是国产半导体产业中"卡脖子"的关键环节,而目前在高纯电子化学品分析仪器上赛默飞拥有强大的技术研发和产品研发能力。

赛默飞电子显微镜——专注先进的故障分析和过程控制分析能力

2020年9月赛默飞中国区材料与结构分析高级商务总监陈厅行在ACCSI2020高峰论坛上表示,赛默飞重点关注仪器在电路编辑、电器时效分析、物理系统时效分析、环境分析和在线监测等环节的应用,赛默飞用最新的技术、稳定可靠的产品、非常专业的技术人员来支持半导体产业的发展。

赛默飞的电子显微镜是除了用于生命科学、材料科学和地球科学等学科研究,还用于半导体制造与分析。早在2018年SEMICON China展会上赛默飞便发布了Verios G4极高分辨率扫描电子显微镜,改型显微镜无需使用TEM或其他成像技术便可获得高分辨率、高对比度图像,将亚纳米分辨率扩展到整个1keV到30keV的能量范围,能处理纳米管、孔隙度、催化剂颗粒、界面和其他纳米结构等新型材料,提供先进工艺的光束敏感材料所需的低电压环境,可用于缺陷分析、产品故障分析等。

在半导体领域,赛默飞的电子显微镜主要用于先进节点的设备开发、工艺开发和良率提升、大规模生产下的良率控制和电气故障分析。比如在高级逻辑IC中需要对FinFET的栅极高度、Fin高度和侧壁角度进行测量,而且这种分析还要兼顾工作效率和成本。

2017年赛默飞发布的Helios G4等离子体聚焦离子束扫描电子显微镜具有从快速剥层、扫描电子显微镜截面成像到投射电子显微镜样品制备在内的多种功能。半导体剥层技术在 14 nm 以下技术节点器件上的缺陷定位应用变得越来越重要。等离子聚焦离子束搭配Dx 化学气体可用于均匀展露金属层,使赛默飞的纳米探针测量系统能够进行电性故障的定位与分析。

Helios G4 等离子聚焦离子束系统可支持 7 nm 技术节点以下器件的逆向剥层处理并提供自动终点检测,以在指定的金属层或通过层显露时自动停止蚀刻。它提供比传统 (Ga+) 聚焦离子束系统快 10 到 20 倍的蚀刻速率,使客户能够为纳米探针测量系统、透射电子显微镜以及扫描电子显微镜制备更大面积的样品,并可广泛地应用于先进 (2.5D) 封装、发光二极管 (LED)、显示屏以及微电子机械系统 (MEMS) 。

flexProber 系统旨在帮助客户对电性失效做出快速定位,并利用低电压扫描电子显微镜来引导精密机械探针到故障电路元件上。准确定位有助于提高后续分析的效率和成本的效益,确保由此定位而制取的透射电镜样品包含了故障区域。专为探针设计的flexProber 系统的扫描电镜,与其前代产品 nProber II 相比分辨率提升了 2 倍。它融入了赛默飞高端纳米探针量测系统的许多功能,适用于广泛的半导体器件类型和不同的制程技术。它提供了入门级配置,同时保留了未来升级到完整纳米探针测量系统的可能性。

北方华创崭露头角下,赛默飞一家独大的千亿市场中国公司集体缺席

资料来源:赛默飞Helios G4和flexProber系统,公司官网整理,阿尔法经济研究

公司的Helios5 DualBeam聚焦离子束扫描电子显微镜是Helios DualBeam系列第五代产品,具有极高分辨率成像,除了能快速、精确的实现S/TEM成像和原子探针断层扫描样品制备,还可以获得高质量亚表面和3D特征,可用于10nm以下复杂结构的快速、准确、精确加工和沉积:

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资料来源:赛默飞Helios5 DualBeam在半导体中的应用,公开资料整理,阿尔法经济研究

深耕中国35年营收占比不足10%,赛默飞在中国遭遇了什么?

赛默飞进入中国市场超过35年,其总部位于上海,在北京、广州、香港和成都等地设有分公司,在上海、苏州和北京等地设有8家工厂,贴近中国市场,满足中国市场需求。

三聚氰胺事件让赛默飞在中国市场一举成名。2009年三聚氰胺事件爆发后,由于国内没有相关的检测方法鉴别市场上的奶粉,赛默飞抓住良机推出三聚氰胺检测手段和仪器,不仅提高了国内市场的检测能力,也扩大的公司的影响力。

不过从区域收入来看,中国市场的营收占比很低。2018-2020财年赛默飞营收由243.58亿美元增长至322.18亿美元,其中亚太地区收入分别为52.5亿美元、55.24亿美元和58.22亿美元,年复合增长率为5.3%,是北美、欧洲、亚太和其他地区四大区域中增长最低的。赛默飞在中国市场的营收为25.04亿美元、27.52亿美元和27.97亿美元,年复合增长率为5.7%,与亚太区营收增速相当,营收占比由10.3%下降至8.7%:

北方华创崭露头角下,赛默飞一家独大的千亿市场中国公司集体缺席

资料来源:赛默飞区域营收,2020财报,阿尔法经济研究

相比应用材料和拉姆研究等其他半导体设备厂商,赛默飞在中国市场的占比确实偏低。

赛默飞的业务分为生命科学解决方案、分析仪器、专业诊断和实验室产品与服务四大类。2018-2020财年生命科学解决方案营收由62.69亿美元增长至121.68亿美元,实验室产品与服务营收由100.35亿美元增长至122.45亿美元,营收占比合计由66.9%提升至75.8%,贡献了公司近8成的营收:

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资料来源:赛默飞业务部门营收及营业利润,2020财报,阿尔法经济研究

盈利能力方面,生命科学解决方案营业利润率最高,2020财年高达50.2%,今年二季度也达到48.3%。第二季度赛默飞的经营亮点:一是推出用于复杂小分子研究的Orbitrap IQ-X Tribrid质谱仪等一系列新产品,二是与梅奥诊所等在内的学术医疗中心等机构合作,加快开发更精确和个性化的血液癌症诊断方法等相关项目:

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资料来源:赛默飞业务部门营业利润率,2020财报及2021Q2季报,阿尔法经济研究

赛默飞在中国市场发展缓慢或许与国内分析仪器市场发展缓慢有关。2020年全球实验室分析仪器市场规模达到637.5亿美元,与全球半导体设备市场规模相当,其中赛默飞一家公司营收达到322.18亿美元,市场份额达到50.5%,占据半壁江山。从市场分布来看,目前北美是全球最大的分析仪器市场,美国和加拿大的市场份额达到37%,紧随其后的是欧洲,市场份额达到27%,中国分析仪器市场份额为12%,约合75亿美元的市场规模。

从实验分析仪器的细分市场来看,生命科学、表面科学是最大的两个领域,分别占有26%和13%的市场空间,可用于半导体行业的色谱、质谱仪、光谱仪和实验室设备合计占到37%:

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资料来源:全球实验室分析仪器细分市场及市场分布,公开资料整理,阿尔法经济研究

半导体设备领域北方华创、中微公司等成为国产的代名词,在全球具备一定竞争力和影响力,但在分析仪器领域中国产业化水平仍然很低。2020财年赛默飞在中国的营收为27.97亿美元,约占国内市场的37%。2017年C&EN杂质公布的全球实验室分析仪器TOP20名单中,前二十均为国外企业,其中赛默飞、丹纳赫为代表的美国企业有8家,岛津、JEOL为代表的日本企业有5家,没有一家中国公司:

北方华创崭露头角下,赛默飞一家独大的千亿市场中国公司集体缺席

资料来源:全球前20大分析仪器厂商,公开资料整理,阿尔法经济研究

分析仪器市场中国企业何时崛起?


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页面更新:2024-05-16

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