半導體設備國產(chǎn)化五大難點(diǎn)怎么破？

　　作為我國實(shí)施制造強國戰略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，《中國制造2025》對于半導體設備國產(chǎn)化提出了明確要求：在2020年之前，90~32納米工藝設備國產(chǎn)化率達到50%，實(shí)現90納米光刻機國產(chǎn)化，封測關(guān)鍵設備國產(chǎn)化率達到50%。在2025年之前，20～14納米工藝設備國產(chǎn)化率達到30%，實(shí)現浸沒(méi)式光刻機國產(chǎn)化。到2030年，實(shí)現18英寸工藝設備、EUV光刻機、封測設備的國產(chǎn)化。

　　從產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節國產(chǎn)化的難度來(lái)看，設備>制造>封裝>設計是不爭的事實(shí)。不過(guò)，近期國內各地已刮起一陣大上半導體晶圓制造產(chǎn)線(xiàn)的東風(fēng)。我國設備業(yè)能否抓住這難得的契機，一舉實(shí)現《中國制造2025》的既定目標?

　　國產(chǎn)設備到底差在哪?

　　中國半導體行業(yè)要實(shí)現從跟蹤走向引領(lǐng)的跨越，裝備產(chǎn)業(yè)將是重要環(huán)節。國內半導體設備龍頭企業(yè)北方微電子副總裁紀安寬認為，發(fā)展國產(chǎn)半導體裝備具有重要戰略意義，半導體設備國產(chǎn)化將大幅降低中國芯片制造商的投資成本，提高中國芯片制造競爭力。

　　但由于半導體設備對本土企業(yè)存在著(zhù)很高的進(jìn)入門(mén)檻，目前國產(chǎn)化率較低?！鞍雽w設備研發(fā)周期長(cháng)，投資額大且風(fēng)險高，而且越先進(jìn)的制程工藝設備造價(jià)越高，比如一臺ASML的光刻機動(dòng)輒就是4千萬(wàn)～5千萬(wàn)美元?！奔o安寬表示，“即使研發(fā)成功也較難打入國際大廠(chǎng)的供應鏈?！?/p>

　　從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，先不說(shuō)技術(shù)難度，單論各環(huán)節在中國的適應性，即是設計<封裝<制造<設備和材料。行業(yè)專(zhuān)家莫大康認為，發(fā)展設備業(yè)之所以最為困難，除了資金、人才等問(wèn)題，最關(guān)鍵是使用量太少。

　　莫大康曾在全球最大的半導體設備企業(yè)——美國應用材料公司供職多年，他從五個(gè)方面總結了半導體設備國產(chǎn)化的難度：

　　一是半導體設備市場(chǎng)已日趨專(zhuān)業(yè)化和全球化。當下，全球設備業(yè)通過(guò)兼并、淘汰，在每個(gè)細分市場(chǎng)中僅剩下1～2家、至多3～4家企業(yè)，競爭十分激烈，如光刻機領(lǐng)域ASML一家獨大，且均面向全球市場(chǎng)。反觀(guān)國內企業(yè)，基礎較弱，有能力切入海外市場(chǎng)的很少。

　　二是半導體設備的獨特地位。上世紀80年代末期開(kāi)始，半導體設備企業(yè)開(kāi)始把工藝能力整合成在設備中，讓用戶(hù)買(mǎi)到設備就能保證使用，并且達到工藝要求。因此有一代器件，一代設備之說(shuō)。這是半導體設備如此昂貴的原因，也是對國內企業(yè)的極大挑戰。

　　三是由于出貨數量少，設備企業(yè)難以負擔工藝試驗線(xiàn)的費用。為此，國內只能采取對下游制造企業(yè)進(jìn)行補貼，利用制造企業(yè)的產(chǎn)線(xiàn)幫助設備企業(yè)進(jìn)行試驗的辦法，這種方式顯然多有掣肘。一臺設備從研發(fā)、樣機開(kāi)始，必須經(jīng)過(guò)大量硅片通過(guò)等工藝試驗，才能發(fā)現問(wèn)題，并進(jìn)行改型。這樣的過(guò)程要重復多次，改型多次，才能最后定型。并且出廠(chǎng)前要經(jīng)過(guò)馬拉松試驗，測算平均無(wú)故障時(shí)間等。

　　四是韓國和我國臺灣地區也曾致力于設備國產(chǎn)化，但成效不大，目前全球市場(chǎng)主要仍被美國和日本企業(yè)掌控，這也從側面體現了難度。

　　五是設備業(yè)需要產(chǎn)業(yè)大環(huán)境配合。從成本構成來(lái)看，表面上我國設備企業(yè)和國外企業(yè)相差不大，如關(guān)鍵零部件都是采購而來(lái)，人員和管理費用也相仿，但是實(shí)際上，產(chǎn)業(yè)大環(huán)境卻十分不同。比方說(shuō)，西方的股權激勵制度更為靈活，員工積極性高;同是采購零部件，我國企業(yè)因為是進(jìn)口，所以要承擔稅費，而且有些零部件訂貨需要出口許可證;因為訂貨量相對小很多，采購價(jià)格高;產(chǎn)業(yè)配套條件不同，如實(shí)現某些設計驗證國內企業(yè)要花更高的成本;缺乏人才等。

　　“實(shí)際上，國產(chǎn)設備的設計水平和國際水平相差并不大?！?莫大康強調，“嚴格來(lái)說(shuō)，真正的差距在于，國產(chǎn)半導體設備尚處在樣機階段就交給客戶(hù)，這就會(huì )導致經(jīng)常宕機，因此不太可能一上來(lái)就用在量產(chǎn)中，否則將會(huì )影響生產(chǎn)線(xiàn)運行?！?/p>

　　實(shí)現目標難點(diǎn)在哪?

　　“《中國制造2025》目標明確，完成的難度也很大?！毙袠I(yè)分析師林建宏表示。

　　設備是投資晶圓廠(chǎng)所需金額最高的部分，而光刻機通常被視為晶圓廠(chǎng)最大的產(chǎn)能瓶頸，也就是微縮工藝的核心設備。林建宏認為，對于新設備來(lái)說(shuō)，打入已存在市場(chǎng)的障礙相對較低，這也是《中國制造2025》針對90～40nm做為其首要目標的原因。當然，替代產(chǎn)品除了最基本的性能要求外，包括在空間外型、產(chǎn)能等方面都需要與既有的產(chǎn)品100%替代。如果發(fā)生任何意外，就會(huì )導致全廠(chǎng)的停產(chǎn)。

　　這樣一來(lái)，通過(guò)先取代舊產(chǎn)線(xiàn)的設備，再打入新投入量產(chǎn)的工廠(chǎng)，機會(huì )相對更大。但據林建宏分析，盡管目前我國已宣稱(chēng)將投入和已動(dòng)土的12英寸廠(chǎng)超過(guò)10座，但是這些廠(chǎng)預計在2018年都將實(shí)現量產(chǎn)，從時(shí)間上來(lái)看，我國自主的光刻機在時(shí)程上要打入這些工廠(chǎng)，存在相當高的難度。

　　2020年或許還將有新的產(chǎn)能投入，但因中國晶圓制造在國際上尚屬在追趕中的狀況，所以按理來(lái)說(shuō)，擴產(chǎn)時(shí)也會(huì )采用復制先前設備(即2018年前已采用并在量產(chǎn)的設備)的方式，以確保能在時(shí)間最短、變量最少、研發(fā)投資最節省的狀況下完成擴產(chǎn)。

　　“換言之，光刻機廠(chǎng)商要在2020年有成果，最慢在2017年就必須具備量產(chǎn)能力，且要有被晶圓廠(chǎng)導入使用的實(shí)績(jì)?！绷纸ê陱娬{。

　　具體來(lái)看，實(shí)現國產(chǎn)化目標的難點(diǎn)在哪里?林建宏進(jìn)一步分析道，任何設備廠(chǎng)商要打入晶圓制造領(lǐng)域，除專(zhuān)利、人力資源外，還至少要面對三個(gè)難關(guān)：驗證機臺的性能、量產(chǎn)實(shí)績(jì)以及客戶(hù)端的熟悉程度。第一點(diǎn)勉強可在設備商的廠(chǎng)房中完成。第二點(diǎn)是最困難的部分，如何在沒(méi)有量產(chǎn)實(shí)績(jì)下，找到第一家愿意采用的客戶(hù)?第三點(diǎn)實(shí)際上說(shuō)的是客戶(hù)的使用成本。假設客戶(hù)已經(jīng)有了20臺ASML的設備，那就表示客戶(hù)的流程工程師已經(jīng)十分熟悉設備的狀況、性能與使用方法;設備工程師知道如何維修與處理簡(jiǎn)單的意外情況;能保持備用零部件的成本較低;設備商在各廠(chǎng)的經(jīng)驗，可以快速地累積，成為解決客戶(hù)問(wèn)題最佳的支持。

　　“說(shuō)白了，對于量產(chǎn)實(shí)績(jì)、生態(tài)系統支持等問(wèn)題而言，并不能通過(guò)財務(wù)補助、人才挖角的方式來(lái)取得突破?！绷纸ê晏寡?。

　　迎難而上如何突破?

　　從這兩年的全球半導體并購大潮來(lái)看，實(shí)現國產(chǎn)化目標的最簡(jiǎn)單辦法似乎就是兼并收購?！白羁斓耐緩绞菑氖袌?chǎng)上已有公司購買(mǎi)專(zhuān)利，實(shí)現技術(shù)轉移?！绷纸ê瓯硎?，“但產(chǎn)業(yè)需要落地生根，本地相關(guān)人才的培育，以及相關(guān)材料、控制、精密機械、光學(xué)設計等都需要配套規劃?！?/p>

　　和設計、封裝、制造環(huán)節不同，國內半導體設備業(yè)的基礎最為薄弱。紀安寬認為，與其他環(huán)節存在國際領(lǐng)先者不同，半導體設備制造行業(yè)市場(chǎng)格局分散，中高端市場(chǎng)幾乎完全被國外壟斷，因此行業(yè)整合的難度也很大。

　　既然收購也很難實(shí)現，那么只能努力縮小差距。上文提到，國內設備的真正差距在于產(chǎn)線(xiàn)上的驗證不足。林建宏表示，新產(chǎn)品與設備需要有能進(jìn)行大量試驗的場(chǎng)所。設備的制造知識、專(zhuān)利、人才等可以買(mǎi)入，但是設備的生產(chǎn)力需要時(shí)間認證。特別是光刻機是晶圓制造的核心競爭力，一旦買(mǎi)錯設備，對晶圓制造商而言，就表示整廠(chǎng)投資的失敗。不僅是高額的資金成本，更重要的重新買(mǎi)入設備要損失6～9個(gè)月的時(shí)間成本，這樣失去的客戶(hù)與市場(chǎng)地位，是沒(méi)有廠(chǎng)商能夠承擔的。

　　退一步說(shuō)，即便通過(guò)資本運作買(mǎi)入了合適的公司，或是自行研發(fā)取得了不錯的成果，也仍然需要由科研院所等相關(guān)機構先導入設備進(jìn)行試驗，雖然是研究性質(zhì)，但可大量制造生產(chǎn)，來(lái)做為相關(guān)設備廠(chǎng)商推廣設備的第一步。對于晶圓制造商來(lái)說(shuō)，國家方面也應配合有好的獎勵措施。一方面要覆蓋制造商導入相關(guān)設備的前期研究的成本，另一方面有了量產(chǎn)成績(jì)后，也要做好相關(guān)獎勵。

　　與此同時(shí)，還需要協(xié)助光刻機廠(chǎng)商驗證設備的量產(chǎn)性，讓光刻廠(chǎng)商有數據證明其量產(chǎn)能力。并兼顧光刻機對晶圓制造商在生產(chǎn)上的重要性與降低晶圓制造商采用的風(fēng)險。這樣一來(lái)，設備國產(chǎn)化的相關(guān)政策方能更加順利地推動(dòng)。

　　完善國產(chǎn)設備的驗證環(huán)境，也是莫大康反復強調的：“首先要建好工藝試驗線(xiàn)，資金及承擔要另想辦法。其次要實(shí)現關(guān)鍵零部件的國產(chǎn)化，有計劃地扶持并推動(dòng)量產(chǎn)。實(shí)際上，許多關(guān)鍵零部件并非僅用于半導體設備，還可廣泛應用于其他工業(yè)領(lǐng)域。最后，我國半導體企業(yè)一定要有爭創(chuàng )世界一流水平的信心與勇氣，要有進(jìn)入全球市場(chǎng)的決心?！?/p>

　　面臨難得的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，實(shí)現半導體設備國產(chǎn)化需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節以及大環(huán)境的配合。據紀安寬介紹，北方微電子作為高端半導體裝備及工藝解決方案提供商，在部分領(lǐng)域已有一定的技術(shù)突破，并取得了較高的市場(chǎng)占有率，但與國際廠(chǎng)商相比仍有差距。紀安寬建議，一方面應加強設備零部件國內供應鏈的培養，另一方面產(chǎn)業(yè)鏈需要配合創(chuàng )立一個(gè)適合后來(lái)者生存的發(fā)展環(huán)境。要有鼓勵設備使用方(包括我國大陸的外資廠(chǎng)商)采購國產(chǎn)設備的有效措施的落地。