談?wù)劙雽?dǎo)體制造設(shè)備的國產(chǎn)化與思考

這張圖筆者很早就見到過，截止目前這個(gè)格局也并未有多大改變?？梢院芮宄乜吹饺c(diǎn)結(jié)論：一是全球半導(dǎo)體制造設(shè)備主要還是國外壟斷，尤其是美國，日本（ASML其實(shí)背后也是美國）除了中微有點(diǎn)份額，其余份額很少；二是半導(dǎo)體設(shè)備主要市場還是在光刻機(jī)，蝕刻為主的前道設(shè)備，這些我們影響的國產(chǎn)化還很少；三是表里面沒有體現(xiàn)制程的信息，其實(shí)結(jié)合制程看，越高階約明顯，我們的國產(chǎn)化還是在90nm以后居多。

排名前四位的公司依次是荷蘭ASML公司、美國應(yīng)用材料公司、日本東京電子公司和美國Lam，合計(jì)占該行業(yè)收入的65%。他們提供最先進(jìn)和最基礎(chǔ)的技術(shù)，如極紫外光刻技術(shù)，使半導(dǎo)體制造在最新的工藝節(jié)點(diǎn)5納米及以下。

然而，對(duì)于中國大陸半導(dǎo)體制造設(shè)備公司來說，這種市場格局意味著需要借助國外設(shè)備制造的最新制造技術(shù)和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，才能有效追趕。但是中美之間的緊張關(guān)系，可以預(yù)見獲得此類先進(jìn)設(shè)備的渠道都會(huì)被掐斷。中國半導(dǎo)體設(shè)備制造只能轉(zhuǎn)向自力更生艱苦奮斗了，通過各種創(chuàng)新技術(shù)集合來加速制造實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，所以國內(nèi)這個(gè)市場上各家要更有大局觀，合作大于競爭。

目前，最關(guān)鍵的無疑在光刻機(jī)。在中國半導(dǎo)體設(shè)備制造行業(yè)中，最著名的制造商是上海微電子（SMEE）。該公司已經(jīng)經(jīng)營了18年，其前端光刻機(jī)的主要產(chǎn)品是i-line stepper。不過最近，SMEE演示了一種使用新型氟化氬(ArF)準(zhǔn)分子激光器，該激光器可用于浸沒式光刻機(jī)原型，上海微預(yù)計(jì)在2022年初提供一個(gè)實(shí)驗(yàn)機(jī)型，預(yù)計(jì)SMEE新設(shè)備可以降低到28 nm的工藝節(jié)點(diǎn)，這個(gè)將會(huì)是一個(gè)了不起的成就，這個(gè)節(jié)點(diǎn)代表了中國近期晶圓制造的“最佳點(diǎn)”，因?yàn)?8納米及以上的工藝占全球晶圓產(chǎn)量的一半以上。所以如果能夠同心協(xié)力，所有國產(chǎn)設(shè)備配套都滿足28nm這個(gè)節(jié)點(diǎn)而沒有短板，那么將會(huì)把中國半導(dǎo)體制造帶上一個(gè)新臺(tái)階。

如前文描述，除了光刻最重要的就是蝕刻。蝕刻主要作用于在光刻設(shè)備定義了一層電路圖案后，從晶圓表面化學(xué)去除多余材料。中微半導(dǎo)體（AMEC）是中國大陸目前最領(lǐng)先的蝕刻設(shè)備制造商，臺(tái)積電已購買AMEC蝕刻設(shè)備，而且包括英特爾、美光和三星等其他主要晶圓制造廠商也進(jìn)行了導(dǎo)入測試。AMEC大部分設(shè)備商用于90nm及以上的成熟工藝，但其最新設(shè)備能夠在5nm節(jié)點(diǎn)成功展示了介電材質(zhì)蝕刻能力。

除了中微AMEC，北方華創(chuàng)Naura，在中國半導(dǎo)體設(shè)備市場近期也取得了不錯(cuò)的成績。北方華創(chuàng)也是中國化學(xué)氣相沉積設(shè)備CVD的領(lǐng)先設(shè)備制造供應(yīng)商。

在檢測方面，精測科技在存儲(chǔ)、CIS/FPD檢測和膜厚檢測均有不錯(cuò)的積累，當(dāng)然也還有很大發(fā)展空間。

在清洗設(shè)備上，至純科技和盛美半導(dǎo)體，均有逐步導(dǎo)入設(shè)備量產(chǎn)，可能在先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)上還要更多努力，目前這塊的追趕應(yīng)該還比較容易，國內(nèi)先進(jìn)晶圓級(jí)封裝等都有很多設(shè)備可以國產(chǎn)化了，至少有一些積累了。

在PVD、氧化、離子注入等三個(gè)領(lǐng)域，我們可能還需要更多的國內(nèi)替代商出現(xiàn)，目前還有差距。

70年代中期，日本發(fā)起了一項(xiàng)旨在加強(qiáng)其半導(dǎo)體設(shè)備制造能力并與美國領(lǐng)先供應(yīng)商競爭的計(jì)劃，這個(gè)計(jì)劃核心是通過10~15年成為全球第二，這個(gè)計(jì)劃非常成功，直到今天都奠定并維持了這個(gè)格局。這個(gè)計(jì)劃的戰(zhàn)略是從封裝設(shè)備開始，逐步向先進(jìn)晶圓級(jí)封裝，再到晶圓制造設(shè)備逐步發(fā)展，可以說非常值得我們學(xué)習(xí)。因?yàn)?，如筆者前面諸多文章的描述，今天我們已經(jīng)在傳統(tǒng)封裝、先進(jìn)封裝制造逐步追趕，截止2021年我們已經(jīng)可以占到全球三分之一的份額，而且還在逐步擴(kuò)大，如果這些廠商能夠齊心協(xié)力發(fā)展設(shè)備，最后剝離整合，那么就可以逐步向上發(fā)展，到先進(jìn)晶圓級(jí)封裝，最后到晶圓設(shè)備制造。

此外，要知道，隨著中國半導(dǎo)體市場占全球需求的35%并不斷增長，中國半導(dǎo)體的客戶群體在該行業(yè)中占據(jù)著重要地位，并極有利于本地供應(yīng)商的發(fā)展產(chǎn)生影響。同時(shí)數(shù)據(jù)顯示，半導(dǎo)體最重要的是人，尤其是工程師資源，中國在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)大學(xué)畢業(yè)生數(shù)量是美國的八倍，是日本的十倍。這些畢業(yè)生從數(shù)量到質(zhì)量會(huì)逐步遞進(jìn)，而且隨著政策開放，國外人才的引入和留學(xué)人才的回流將提供一批批所需人才，對(duì)我國建設(shè)世界一流半導(dǎo)體設(shè)備環(huán)境提供重要后援力量，可以預(yù)見，我們的發(fā)展后勁還會(huì)很大很大。

隨著國內(nèi)設(shè)備制造商的介入，如能加上政策牽引，中國半導(dǎo)體行業(yè)有望在三年內(nèi)徹底解決28nm工藝晶圓生產(chǎn)的全國產(chǎn)化，再進(jìn)一步復(fù)制模式，五年內(nèi)解決14nm國產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)自給自足。