有研究數據顯示，2017年晶圓設備需求將迎來爆發，IC設備市場預計將達到735億美元，比2017年增長4.4%。fab供應商樂觀表示主要是受益于10/7nm、內存市場持續推動。

由于對3D NAND和DRAM設備的巨大需求，Fab供應商在2017年迎來了一個繁榮周期。然而，在邏輯/晶圓設備中，設備需求在2017年仍相對不溫不火。在2018年，設備需求看起來強勁，盡管該行業將很難超過2017年所創下的紀錄。事實上，根據目前的預測，IC設備市場預計將在2018年降溫，而后轉為較正常增長模式。

根據VLSI研究數據顯示，預計2017年半導體設備市場將達到704億美元，比2016年的539億美元增長30.6%。而在2018年，IC設備市場預計將達到735億美元，比2017年增長4.4%。

圖1：半導體設備市場增長情況

當然，這些預測可能會發生變化，因為多種因素可能會影響fab行業，比如經濟因素和政治因素就在競技場中扮演著重要角色。

盡管如此，fab供應商還是十分樂觀。應用材料市場營銷和業務發展副總裁Arthur Sherman表示， 預計WFE（晶圓fab設備）市場將在2018年有所增長，因為需求更為強勁。相關人士表示，隨著供應商增加了更多的功能，智能手機和其他移動設備中的硅含量也在不斷增加。此外，還有一些新興的趨勢，如IoT、大數據、人工智能和智能汽車等，它們也都正在期待fab市場的表現。

借此，將在2018年及以后影響設備支出的關鍵市場進行了分析。①一些芯片制造商將在2018年從16nm / 14nm向10nm / 7nm的邏輯節點進行遷移，這一舉動可能會導致鑄造/邏輯領域的設備需求猛增。②3D NAND將在2018年成為設備的主要驅動者。根據IC Insights的數據，在3D NAND中，三星的資本支出在2017年將達到驚人的140億美元。③三星在2017年的資本支出總額為260億美元，其中包括3D NAND、DRAM（70億美元）和foundry（50億美元）。④中國仍是fab設備投資活動的溫床，跨國公司和國內芯片制造商紛紛計劃在中國建設新的晶圓廠。⑤極端的紫外（EUV）光刻技術有望在2018年生產，但傳統的多模式光刻技術仍將是設備制造商迫在眉睫需要解決的事情。⑥ 2018年，200mm的fab持續出現供不應求的情況。

IC市場前景良好，對fab需求迫切

據《世界半導體貿易統計》（WSTS）報告顯示，2017年IC市場將達到4090億美元，比2016年增長20.6%。據WSTS統計，2018年，IC行業將達到4，370億美元，比2017年增長7%。

代工業相對穩定。CLSA分析師Sebastian Hou表示，總體來看，2017年代工行業預計將增長7%。2018年，代工業務預計將增長6%至7%。但在設備領域，預測是有不確定性的。例如，在2016年末，就有許多人預測，晶圓fab設備（WFE）市場2017年將從335億美元到340億美元，比2016年增長約5%。由于3D NAND設備支出激增，WFE市場已經超出預期。KLA-Tencor全球客戶解決方案高級副總裁兼首席營銷官Oreste Donzella說，之前2017年WFE的目標是超過450億美元，比去年同期增長20%到25%，因此說明預測的不確定性。

這種勢頭會延續到2018年嗎？到目前為止，看起來相對穩定，供應商們謹慎樂觀。Donzella說，預計2018年的WFE將比2017年增長個位數的百分比。

在另一項預測中，SEMI預計2017年的設備銷售額為559億美元，比2016年增長35.6%。 SEMI表示，2018年，設備市場將達到601億美元，比2016年增長7.5%。

圖2：年末設備預測

在fab工具供應商DRAM、NAND和foundry / logic的三個主要增長驅動因素中，WFE需求看起來是可靠的。Donzella說，特別是內存市場（DRAM和3D NAND）的收入增長非常強勁，預計明年WFE將會大幅度增長。

DRAM的驅動程序是智能手機和服務器。固態硬盤（ssd）和智能手機正在推動NAND的需求。而FPGAs和處理器的供應商預計將躍入10nm / 7nm。

還有其他的驅動因素。“我們正處于一個不可思議的計算轉換的開始，從翻譯和語音識別到自動駕駛汽車，將機器學習和人工智能的能力添加到一系列的設備和服務中”，Sherman說。“這種轉變有可能在未來幾十年改變我們的經濟。為這些變化提供動力將是新的計算平臺和對許多現有產品、服務和業務模型的補充。這將進一步推動新數據生成、計算和存儲需求。”

那么問題到底出現在了哪里？Sherman說，總有高水平的宏觀經濟影響會影響電子產品的支出，但現在有一些強有力的趨勢讓我們更多地考慮穩定和上升。

其他人也同意。這背后的深度學習技術將影響到半導體設計和制造領域，就像它將影響未來三到十年的每一項業務一樣。精確的模擬將創造出大量的數據來訓練一個深度學習的引擎。雖然從工廠實際數據檢驗和SEM圖像等將作為訓練數據，它是基于仿真的可以自動生成大量具有各種變量的數據來為學習平臺服務，D2S首席執行官Aki Fujimura說。

晶圓市場在持續低迷后，迎來春天

掌握市場動向的一種方法是觀察硅晶圓片和光掩膜板這兩個關鍵細分市場。

多年來，硅片市場一直飽受供過于求的困擾，導致價格持續低迷。但在2017年需求有所增長，硅晶圓市場也朝著均衡狀態邁進，因此價格有所提升。

根據SEMI的數據，預計2018年硅晶片出貨量將達到11，814百萬平方英寸，比2017年增長3.2%。據SEMI說，2017年的增長率為8.2%。

圖3：晶圓出貨量預測

根據SEMI的數據，2016年，光掩膜板市場銷售額為33.2億美元，較2015年增長2%。在2017年和2018年，掩膜市場預計將分別增長4%和3%。

在先進的節點，光掩膜板變得越來越復雜，難以制造。有幾個挑戰，但主要的問題是使用今天的單波束電子束系統花更長的時間去做一個掩膜。因此，對于復雜的掩膜，該行業正開始在掩膜商店中采用一種新的多波束系統。

英特爾公司的子公司IMS Nanofabrication已經在市場上發布了多光束掩膜寫入器。競爭對手NuFlare也在出售類似的系統。

D2S的 Fujimura說，不管是用于193i光刻的多重圖案化的復雜ILT（反向光刻技術）圖案，還是即將具有30nm亞分辨率輔助特征的EUV掩膜，在前沿工藝上的掩模方面都需要多波束復刻。

掩膜制作與光刻相關聯。在光刻技術中，最大的問題是EUV光刻技術是否會在2018年投入生產。芯片制造商想要EUV用于7nm或5nm。理論上，EUV可以降低這些節點的復雜性。但是今天，EUV還沒有準備好。EUV能否投入使用依賴于EUV電源、光刻膠和掩膜等方面是否準備好。

盡管面臨諸多挑戰，三星希望在2018年的 7nm邏輯工藝節點上使用EUV。相比之下，其他芯片制造商將采取更為保守的路線，從傳統的193nm沉浸式和10nm / 7nm的多重曝光開始切入。

Fujimura表示，對于EUV來說，無論其投入生產中是在2018年下半年開始，還是在2019年，很明顯，半導體行業正準備在生產中使用EUV。EUV最初將部署在已經部署了193nm多重曝光的領域。這將使生態系統更順利地過渡，而不是一下子全盤轉換。

芯片制造商可能會在短期內將EUV插入一層或幾層，但實際的大批量生產仍然需要一兩年的時間，EUV光刻及其生態系統將在2018年至2019年繼續發展，2020年的態勢也持續見好。

然而，EUV不會主導整個格局。在插入時，EUV將主要用于代工和邏輯應用的切割和過孔。這大約占據整個曝光市場的20%，其余仍是多重曝光。

Fad尺寸新突破：計劃遷移至10nm/7nm

對于設備供應商來說，前沿的市場/邏輯市場在最近幾年相對低迷。在每個節點上，芯片制造商都需要大量的研發投入和資本投入。而且，在每個節點上，越來越少的代工廠客戶負擔得起研發費用。

2018年，GlobalFoundries、Intel、Samsung和TSMC預計將從16nm / 14nm的FinFET遷移到10nm /7nm FinFET。英特爾正在增加10nm，而代工廠正在準備。簡而言之，Intel的10nm技術相當于其他代工廠的7nm節點。

圖4:FinFET vs. planar

無論如何，芯片制造商都面臨著一些挑戰。例如，英特爾原本預計在2017年下半年進入10nm的批量生產，但是由于技術的挑戰，這一時程延緩到了2018年上半年。

投資銀行Morningstar的分析師Abhinav Davuluri最近接受采訪時說，英特爾是一家以高盈利為目的的公司。根據從他們的產品推出和時間表中看到的情況，他們不得不把（10nm）推掉，轉由年底生產，而在2018年還不一定能全面發力。

時間會告訴我們，GlobalFoundries、三星和臺積電是否會在7nm競爭。據高德納咨詢公司（Gartner）的分析師Samuel Wang表示，看起來這三家代工廠都取得了不錯的進展。

盡管如此，預計到2018年，10nm / 7nm的采用率將逐步提高。Wang說，從預計到2018年，這方面收入將從25億美元增加到30億美元。相比之下，10nm營收預計將在2017年達到50億美元。

應用材料的Sherman表示，隨著時間的推移10nm / 7nm預計會成為一個大而長的節點，與28nm節點不相上下，這個比例還在增加。5nm也同樣如此。

內存領域

在2017年，內存市場一直是fab設備的主要推動力。預計2018年將遵循類似的模式。Sherman說，對內存技術的巨大需求創造了歷史最高出貨量。智能手機中的DRAM和NAND內存持續d增長。最近，智能手機的平均NAND用量已經增長了大約50%，從2016年的大約24G到現在的大約38G。最近，一家主要的內存供應商宣布了512G的產品，以供將來的智能手機使用，前景良好。

SSD也推動了NAND的需求。相關人士說：“內存市場十分健康，NAND的需求增長在40%到50%之間。”

但市場研究公司TrendForce的數據顯示，NAND預計將在2018年第一季度出現季節性放緩，導致供過于求和平均售價下跌。不過，目前還不清楚NAND供應過剩會持續多久。

與此同時，在2018年，Intel、Micron、三星、SK Hynix、東芝和Western Digital將繼續增加3D NAND。因此，3D NAND將出現另一個巨大的支出周期。

3D NAND強勁增長是有原因的。今天的2D NAND已經達到了1xnm節點的物理極限。因此，在一段時間內，NAND供應商有必要從2D NAND遷移到3D NAND。

3D NAND比之前認為的更難制造。不同于2D NAND，它是一個2D結構，3D NAND類似于垂直的摩天大樓，其中水平層被堆疊起來，然后通過微小的垂直通道連接。

圖5:NAND架構

圖6:3D NAND體系結構

所以從2D到3D的轉換時間比預期的長。據應用材料公司的估計，目前，NAND的裝機容量為160萬晶圓片，而目前只有一半的產能被轉化為3D NAND。

除了轉化率之外，還有一些問題是關于3D NAND的規模有多大。在2017年，3D NAND供應商已經從48層遷移至64層，在R&D有96層。我們將在2018年看到96層設備。密度有望每年將增加一倍。

然而，96層的NAND設備開發是具有挑戰性的。因此，該行業正在向一種被稱為串行堆疊的制造技術轉移。為此，供應商將開發兩個48層的3D NAND設備并連接它們，從而形成一個96層的3D設備。所以我們有兩層3D NAND ——48 + 48層。

有了串行堆疊，3D NAND可以擴展到512層或更多。然而，串行堆疊增加了更多的制造成本，給這個行業帶來了困難的挑戰。

中國fab熱度不減

與此同時，據SEMI表示，在2017年，韓國預計將超過***，成為最大的fab設備支出市場。***將排名第二，而中國將排名第三。

根據該行業組織的數據，2018年，韓國預計將保持第一名，中國將進入第二名。

SEMI表示，在中國，總共有15個新的fab項目，其中包括跨國公司和國內芯片制造商。由于中國市場的不穩定性，雖然項目啟動還處于未知狀態。但顯而易見的是，中國正在努力減少其在IC領域持續從外國供應商進口大量芯片導致的巨大貿易失衡。

預計，中國市場將穩步增長。KLA-Tencor已經在中國看到了希望，不乏有重要訂單。KLA-Tencord的Donzella說，KLA-Tencor是投資的前沿，因為需要檢測和計量工具來滿足工藝設備的要求。應用材料的Sherman預計，到2018年，中國晶圓廠的設備投資將比2017年增長約20億美元。

與此同時，在過去兩年里，由于對某些芯片的需求激增，IC行業經歷了200mm fab容量的嚴重短缺。這進而推動了對200mm設備的需求。問題是幾乎沒有200mm設備可用，因此價格相對較高。

“在200mm方面，2018年將與2017年相似。”在2017年，200mm的fab利用率已經達到或接近100%。我們認為，2018年可能整體情況與2017年類似，200mm晶圓廠的利用率將繼續保持在90%以上。根據相關人士的說法，市場上只有500種可用的200mm工具，而且許多工具在今天的fabs中都達不到要求，所以繼續補充短缺的200mm設備迫在眉睫。