半导体设备制造行业的采购特点、现状和发展

半导体行业概述

半导体产业位于电子产品供应链的上游，包括芯片制造、设备制造和设备零部件制造。拿计算机为例，戴尔是计算机生产商，英特尔给戴尔提供芯片（是芯片制造商），应用材料(缩写?)给英特尔提供生产芯片的设备（是设备制造商），应用材料又有自己的供应商（零部件供应商），提供零部件和其它服务。半导体行业的特点之一是公司整合度较高。到目前为止，全球生产芯片的主要厂家也就十来家，包括英特尔、AMD、三星、东芝、台积电、联电、海力士、意法半导体、中芯国际等，远低于2000年前后的二十多家，而且公司并购、联盟之风还在继续。相关设备行业也是如此，全球的主要供应商也就十余家，基本上由美国和日本垄断，包括应用材料、东京电子、Lam Research、KLA-Tencor、Novellus等。这些设备制造商又以硅谷为基地，例如上面5家公司中，除了东京电子，总部都在硅谷，围绕在英特尔、AMD等巨头周围，形成产业聚集区。硅谷的"硅"就是来自半导体行业，因为半导体的主要原料就是硅。围绕这些设备制造商，很多零部件制造商和服务商也以硅谷为中心，分布在周边地区。这种格局随着全球采购而有所改变，但不可否认，流程控制最好、生产技术最先进的供应商，大多还是在硅谷周围几十公里范围内。这些供应商经过几十年的积累，所掌握的经验是低成本国家的竞争对手很难超越的。

半导体行业的特点之二是"严格拷贝"（copy exact），这是整个行业能够大批量生产的关键，也是戴在行业头上的紧箍咒。"严格拷贝"是指：，一旦生产流程、参数、设备确定好了，就不能随意变动。原因在于芯片生产过程的复杂性：熟悉该行业的人都知道，芯片制造是个化学反应过程，几十种化学气体放在一起，再加上电压、温度、气压等参数，反应过程非常复杂，反应结果很难预测。科学家和工程师们经过长年累月的摸索，探讨出一些配方，一旦能够达到既定目的，就固定下来，不能再变。如要扩大生产规模，就建一条一模一样的生产线，以省时省力。 "严格拷贝"的鼻祖是英特尔，是其能够制造辉煌历史的一个因素。这对设备制造商来说，意味着设备、零部件的生产过程一旦锁定，就不能变动，否则引起芯片制造商的流程变动，损失动辄以千百万计。在生产量很小的情况下，要求每次生产的零部件、设备都一样，对流程、质量控制的要求之严，可谓苛刻。半导体行业，听上去很高科技，应该充满活力、创新，但在"严格拷贝"的紧箍咒下，创新、改进就如戴着脚镣跳舞。在变与不变之间寻求平衡，也成了整个行业的必修课。成功的企业之所以成功，是能够在不变中求变。

该行业的特点之三是周期性强。大型设备行业大都有一定周期性，不管是农用机械、医疗设备，还是商用飞机、电力设施。这与它在产业链的上游位置有关：最终消费市场的微小变动，经过一级又一级的放大效应，传到设备制造商就放得很大。例如计算机的需求量上升2%，到处理器就可能放大到10%，传到设备制造商就可能放大到20%，再传到零部件制造商，就可能不止30%了。这种现象在供应链管理上叫"牛鞭效应"。半导体设备制造行业的周期性，在"牛鞭效应"里也算极端，订单在几个月内上升一半和下降一半，都有可能；百分之二十五的变动都算正常波动。套用李敖的话，台湾只有两季：选举季与非选举季；放在半导体设备行业，那就是该行业也只有两季：特旺季和特淡季。旺季时来不及扩张，跟不上订单增长速度；淡季则来不及收缩，动不动就大批裁员。笔者所在的公司，从2000年前后的5000人左右，裁到2003年前后的2000人左右，就是一个例子。杰克.威尔适当年决定通用电气退出半导体行业，也是因为其周期性太强。下图是2000年前后全球主要芯片制造商、设备制造商的总体库存水平变动。库存是业务变动的晴雨表，可见行业变动之一斑。

图1：牛鞭效应在半导体行业：库存量变化为例

数据来源：
Electronics Supply Chain Inventory Study, Merrill Lynch In-depth Report, 10 December 2001, Jerry H. Labowitz, Vice President

芯片制造业数据包括26个美国主要芯片制造公司，例如因特尔、德州仪器等。
设备制造业数据包括17个美国主要设备制造商，如应用材料，Lam Research，Novellus 等。

半导体设备业的采购发展

总体上，高科技行业的采购的发展水平不见得比传统行业高，尤其是在高科技发展的早期。这是因为高科技行业历来由产品设计部门主导（以后基本也是如此，直到不再是高科技为止），采购大多是支持产品设计和生产，谈价、下单、跟单、催单、收货、付款，围绕订单转。重大的采购决策，例如选择供应商、开发供应商，大都由产品设计等技术部门主宰。这些部门的首要目标是出产品，管理供应商、优化供应商的构成等往往得不到重视，采购又没有能力和地位去做这些重要事情，结果形不成系统的采购和供应管理策略。供应商数量庞大、放羊式粗放管理、采购系统陈旧、没有系统的采购战略，是很多高科技行业早期发展的特点。这些问题被行业早期的高利润率掩盖，但等到行业日渐成熟，市场对价格和质量的期望更高、利润率降低、产品的技术水平不再是唯一的决定因素时，低效的供应链就露出水面，成了瓶颈。相应地，公司的注意力也从技术卓越转变到运营卓越。采购与供应管理，由于在供应链中的关键地位，是这一转变的焦点之一。

半导体设备制造行业见证了这一规律。在2000年前，这个行业主要是技术驱动，一个公司只要有好技术、好产品，不管多贵总会卖得掉，客户对设备的全寿命成本也没有今天那么敏感（全寿命成本包括设备采购、维修、备件等成本）。2000年前后对半导体设备行业来说是个分水岭。网络泡沫破灭，订单锐减，再加上技术更成熟，客户的降价压力与日俱增。为了生存，有些设备制造商进行大刀阔斧的改革，反应在采购上，就是针对产品门类，设立供应管理部门，向别的行业招聘高资质的人员；系统地整合供应商，淘汰低效、量小的供应商，集中采购额，获取规模效益。这些都是有些类似行业经历过的。例如飞机制造行业，为应对上世纪九十年代的低迷，系统地采纳供应商管理体系，整合供应商，导入精益生产等。而这些的源头则是多量少种的行业，例如家电、汽车、计算机行业，也反映了供应管理先进做法从多量少种向多种少量过渡的趋势。美国《采购》杂志每年都评当年采购管理的佼佼者，颁发采购金牌，一二十年前是多量少种行业的天下，例如IBM、惠普、摩托罗拉等，近年来却不断涌现多种少量行业的公司，例如2003年的Cessna航天公司、2006年的联合技术，也反映了多种少量行业在迎头赶上。

半导体设备制造的行业特点决定了采购的特点与模式。因为技术含量高、采购对象复杂，分门别类管理就很重要；因为"严格拷贝"，就得确保零部件生产商的流程控制；因为周期性极强，采购就得更加注重外包，增加公司对周期性的免疫力。下面一一阐述。

半导体设备业的采购门类

一台半导体制造设备，动辄要成千上万种零部件，每种部件后面都有一个供应商，供应商管理上的复杂度可想而知。对零部件有针对性地分类管理，是制定系统的采购策略、进行供应商管理必备的。就半导体设备制造商来说，采购的对象大致分为加工件、现成品和外包几大类。

加工件由设备制造商设计，由零部件供应商按图加工。设备制造商拥有设计、规范方面的知识产权，零部件加工商拥有生产工艺方面的知识产权。这类零部件一般都是为特定的设备设计，没法用在其它或别的公司的设备上。加工件根据原材料或加工工艺，又可细分为石英、陶瓷、硅、塑胶、金属加工件、表面处理等。这类零部件往往设计独特，制造工艺复杂；而供应商往往规模大小不一，管理水平层次不齐。笔者管理过的供应商中，营业额在几十万到数亿万美金之间，管理难度较高，尤其是小公司，建制不全、人员流动、财务困难等时时威胁供应商的表现。在原材料方面，加工件往往要求高纯度的材料，例如铝和石英，需要大型矿山特别定制，因为采购量小，交货周期就挺长，交货条件欠佳。所以有些设备制造商会集中几个供应商的量，与矿山、大公司签订合同，以取得更好条款。从技术上讲，这类零部件供应商大都有独到的技术、精准的加工工艺或者生产能力，外来者的进入门槛较高。规模较小的供应商也往往过分依赖半导体设备生产行业，生产经营受周期影响很大，生意好的时候跟不上进度，生意差了则盈利锐减，生存成了问题，左右都是采购方的心头病。为对付这点，采购方及时提供准确的预测，帮助供应商共渡难关就很重要。

现成品由供应商设计、制造，提供给设备制造商，集成到最终设备中。在飞机制造行业，引擎属于典型的现成品，主要生产商包括通用电气、罗尔斯•罗伊斯等。不管是波音还是空中客车，在引擎技术上都没法与这些专业公司媲美。在半导体制造设备行业，移动晶圆的机器人是典型的现成品，由供应商如Brooks Automation制造，集成到各大设备制造商的最终产品。与加工件不同，现成品的知识产权归供应商，产品的通用度较高，同一产品往往供多家设备制造商选用。此类供应商的规模一般都挺大，有些甚至与设备制造商竞争，例如芯片制造商的机器人坏了，理论上可以向设备制造商采购，也可以向机器人的生产厂家直接订购。实际操作取决于设备商与现成品供应商之间的协议，例如设备制造商禁止或允许现成品供应商直接销售给芯片制造商。近几年来，有些设备制造商与现成品供应商达成协议，让后者负责前者相关的设备售后服务。这有一定的规模经济效益，因为现成品供应商可以同时为多家设备制造商的设备服务，从备件库存和售后服务人员的配置上更经济。从管理上讲，这类供应商的内部流程比较健全，而且有独到的技术、专利等，采购方也不需要像管理加工件供应商那样面面俱到。但是，鉴于现成品的高技术含量、高复杂度，质量问题往往是长期的，要根治，非常困难。供应商规模大，"船大难掉头"、"店大欺客"的现象也时有发生，让供应商管理充满挑战。

外包类是对组装件和子模块的处理。长期以来，半导体制造设备行业的竖向集成较高，有些公司除了加工件和现成品外，所有生产过程都在公司内部进行，把加工件和现成品集成为组装件，再组装成子模块，最后合并到整台设备。近年来，随着合同制造行业的崛起，设备制造商在组装件与子模块方面没有什么质量、成本优势，于是越来越多地发包给合同制造业，有的公司甚至把成熟产品的所有组装都发包出去，形成在北美做设计、接订单，在亚洲生产、发送给全世界的客户的模式。由于多种少量的特性，支持半导体设备行业的合同制造供应商一般规模也较小，例如Sanmina，Jabil，Suntron等。外包使得供应链层次更多、组织协调更复杂、变更控制更困难。例如外包前，所有的供应商把货发到设备商；外包后，供应商A给供应商B供货，供应商B做好组装件给供应商C，由C完成子模块，供给设备商。再加上合同制造商的总部在北美，生产设施在亚洲或墨西哥，管理上就更困难。这要求外包商有较高的供应链管理水平，也要求设备商具备高素质的供应商管理人员。合同制造业竞争激烈，行业盈利水平低，有些公司甚至几年不盈利，造成财务困难、人员流动快，影响到质量、交货和服务。设备制造商频频更换合同制造商，客观上也增加了该行业的动荡。

"严格拷贝"的供应商流程控制

前面说过，在芯片制造商的"严格拷贝"要求下，半导体设备制造商如何确保它的零部件的生产、组装是个大难题。"严格拷贝"到哪一步，可能外行人很难想象：有一个供应商买了台刻零件号的新设备，字号的深度和宽度与原来略有不同，结果零件就达不到设计性能，芯片商、设备商和零件供应商费尽周折才找到根源，经济损失超过百万美金。其它诸如用了不同型号的原材料、加工时间长短变化、新模具与老模具不是完全一致、人员变换，都可能造成质量事故。笔者管理清洗供应商时，问题最多的竟然是手套。不同生产厂家、不同型号的手套，金属元素含量不同，在清洗过程中导入的残留元素浓度不同，直接影响最终清洗结果（半导体设备内部的有些部件需要高度清洗，因为粉尘和有些金属元素是芯片良率的大敌）。优秀的供应商把手套信息也保密，防止采购方泄漏给竞争对手，因为这也是他们经过多年的实践、测试，交了很多学费才得来的。这也说明不一定非得是大家都搞不懂的高科技才算知识产权。作为采购方，一定要尊重供应商的知识产权、技术和商业秘密，以建立更好的信任关系。

一台设备，动辄成千上万种零部件；一个公司，动辄几万、几十万个零件号。每一个零件后面都有一个供应商，怎么管得过来呢？帕累托原理是答案：抓住最主要的百分之二十。根据零部件在设备里的位置与作用，制定不同的关键级别，然后针对不同的关键级别，制定不同的供应商流程控制策略。例如接触到晶圆的是关键零件，控制电压、电流的是关键零件，接触化学反应气体的是关键零件，制造等离子环境的是关键零件等。

对非关键零部件，只要能满足设备上的图纸、规范要求，供应商可以自由选材、更换下级供应商、变更生产流程等。但对关键零部件则有多种限制，主要是5个M：材料（Material）、设备（Machine）、生产方法（Method）、测试方法（Measurement）和人员（Man）。这五方面，在资格化时一经敲定，未经设备制造商许可，供应商就不得变更。材料方面，同一型号规格，不同矿山、厂家生产的化学成分往往有轻微不同，可能影响到零件的性能，所以有时候确定规格还不够，还得确定矿山和厂家。原材料生产的批次、选用哪一部位的材料，也往往影响零件性能。生产设备上的"严格拷贝"就更有趣：供应商即使买一台一模一样的设备，也可能得经过严格的重新资格化，换用不同型号的设备就更别提了。生产方法上，如果选定的是点焊，你就不得连续焊；生产工序不得调整也就不足为奇了。测试方面，用什么样的测试方法，由哪个公司来做测试，一经选定，就不能变更，因为不同的测试方法，甚至同一方法，由不同测试公司来做，都意味着重新确定测试基准，影响误差范围和流程控制参数。人员的培训、认证也是控制过程的一部分。人员培训不足、人员流动都可能带来质量问题。如果有一个员工突发奇想，改变加工顺序，或者投机取巧，后果往往是灾难。

所有这一切都是为减少变动因素，控制质量的稳定性。"人类一思考，上帝就发笑"，用在关键零部件的控制上也很贴切，不过结果更可怕：上帝不但发笑，而且会惩罚 -- 质量事故发生了，把一个小供应商卖掉都不够赔。"一成不变"听上去是个贬义词，但在半导体行业，褒义却要大过贬义。笔者管理过美国、法国、中国、日本、新加坡、韩国、台湾等各地的供应商，唯一能做到一成不变的只有日本供应商。同一个流程，各国的供应商都资格化了，过半年去检查，只有日本供应商做的还是跟半年前一模一样，别的八成都走了样。日本产品的质量好，不是偶然。

大起大落的周期管理

由于"牛鞭效应"，半导体设备行业在过去几十年里一直在大起大落。2000年前，周期大致是4年左右；2000年后，周期有点加长的趋势，但波动仍很明显。对于设备制造商，订单量在一两个季度上升50%或者100%都有可能；对零部件供应商，这一幅度又可加倍；对更下一级的供应商，变动就更大。低谷到来时反之亦然。一个小供应商讲到2000年前后的那个周期时，满眼都是恐惧：生意回升时，一班变成两班倒，很快成三班倒，员工从十几人一路增加到50多人，每天都是催货、加急，电话不断，再快都赶不上客户的需求；总算人员、设备配齐了，还没来得及喘口气，突然间订单消失了，催货电话一个也没有了，加工车间空空荡荡，太阳照进门来，只见空气中的灰尘一缕缕往下掉。接着就是裁员，一路裁到只剩9个技术骨干，保留火种，苦苦挣扎，等待下一个高峰期的到来。同期，笔者所在的公司的年销售额从20亿美金左右一路掉到不足10亿，员工从5000多人精简到2000左右。

2000年后的这一个周期有点极端，在半导体设备行业史无前例，对行业影响巨大。在采购与供应管理方面，一是限制供应商过度依赖半导体设备制造行业，二是推广外包战略。

前面说过，半导体设备制造行业的聚集效应挺明显，有些零部件供应商的所有业务都是来自该行业。一些设备制造商尽量控制供应商的依赖度在30%左右，而且本公司占主导。依赖度太低，可能引不起供应商的足够注意力，不管是设备投资还是产能分配；本公司不占主导，产能不足时自己的订单就斗不过竞争对手。由于半导体设备行业不景气，供应商也不得不向医疗设备、通讯设备和其他行业发展，客观上分散了风险。但是，随着一些行业整体向低成本区转移，供应商就失去了那些生意，又增加了对半导体设备行业的依赖度。这些变动因素导致设备商对零部件商的产能控制困难重重。有些设备商试图从行业预测、公司预测的角度来帮助零部件商建立长期产能模型，但也处于初步阶段，成功与否有待下一个高峰期的检验。

相反，外包战略则颇见成效。在2000年后的经济低迷期，有的半导体设备公司系统地推行外包战略。外包对象也从传统的加工制造、物流、仓储等向人事管理、金融会计、信息技术等延伸。外包的好处是让本公司能够集中做自己的骨干业务，例如产品设计、客户服务，这是外包的最主要驱动力之一。外包伙伴服务多个行业，一个行业增长时另一个行业往往下降或不变，这样外包商就可从另一个行业抽调资源，而用不着大幅度扩招人员。从职业发展上讲，一个高科技企业的保管员怎么发展也不会超过仓储主管，但如果这个员工随着外包到了专业的仓储公司，他的职业发展则明朗更多：可以向主管发展，然后向部门经理、分公司的经理、总公司的经理等发展。在财务报表方面，外包降低了公司的固定资产，资产周转率、回报率一般会更高（除非外包的开支太大，大幅降低盈利）。在过去几年里，推行外包的设备商的盈利水平、股票价格都明显好于没推行的。

但是，外包的风险不容忽视。能力流失是其一。外包久了，公司内部知道怎么做某些事的人就越来越少，如果要重新收回业务，困难就很大。例如ERP的维护，一个公司先是外包给IBM，但后来发现这也是核心能力，花了很大精力才收回。其二是外包服务水平。一些外包商薪酬太低，没法吸纳、保留高素质的员工，导致服务水平越来越低，质量问题不断。例如物流行业在美国的人员流动很高，物流外包商就挺头痛：员工刚培训好就走了，新招员工又得从头来过，影响到客户就不足为奇了。其三是大家都做不好的事，外包只是把风险转移给别人，不等于风险没了。例如逆向物流，由于复杂的供应链和进出口限制等，半导体设备行业一直备受折磨，专业公司也好不到哪里去。分包给他们不等于你的问题没了。相反，问题发生了则更难解决。

结语

今天的半导体设备行业的采购已非10年前可比，不论是就业人员的整体素质还是采购体系。但是，挑战却是更多。芯片制造商的年复一年的降价要求、低成本地区的供应商质量问题、大起大落的行业动荡，都要求采购与供应管理更上层楼。这些挑战也不是半导体设备行业特有。飞机制造行业经历过这些，而且还没完；医疗器械行业、大型通讯设备制造也是。整个过程与其说是受煎熬的过程，不如说是采购与供应管理化蛹为蝶，从围绕订单转的"小采购"到选择供应商、提高供应商、管理供应商，并把供应商及早纳入产品开发的"大采购"。这些是挑战，也是机遇，是采购与供应管理增值的机遇，也是优秀的采购人脱颖而出的机遇。

中国的产业升级不但是在多量少种行业领先，而且是在多种少量行业博得一席之地。设备行业是必争之地。但愿本文能对国内设备制造行业的发展有所帮助。

【笔者注】该文原稿成文于2008年6月，最初收入《中国采购发展报告》（2008-2009）。
修改稿发表在《半导体制造》2008年12期，题为《外包战略应对产业周期波动》。谢谢《半导体制造》总编April Peng和Semi China的Steven Gan的编辑、润色。