談?wù)劙雽w制造設備的國產(chǎn)化與思考

這張圖筆者很早就見(jiàn)到過(guò)，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)結論：一是全球半導體制造設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；二是半導體設備主要市場(chǎng)還是在光刻機，蝕刻為主的前道設備，這些我們影響的國產(chǎn)化還很少；三是表里面沒(méi)有體現制程的信息，其實(shí)結合制程看，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、美國應用材料公司、日本東京電子公司和美國Lam，合計占該行業(yè)收入的65%。他們提供最先進(jìn)和最基礎的技術(shù)，如極紫外光刻技術(shù)，使半導體制造在最新的工藝節點(diǎn)5納米及以下。

然而，對于中國大陸半導體制造設備公司來(lái)說(shuō)，這種市場(chǎng)格局意味著(zhù)需要借助國外設備制造的最新制造技術(shù)和先進(jìn)經(jīng)驗，才能有效追趕。但是中美之間的緊張關(guān)系，可以預見(jiàn)獲得此類(lèi)先進(jìn)設備的渠道都會(huì )被掐斷。中國半導體設備制造只能轉向自力更生艱苦奮斗了，通過(guò)各種創(chuàng )新技術(shù)集合來(lái)加速制造實(shí)現國產(chǎn)替代，所以國內這個(gè)市場(chǎng)上各家要更有大局觀(guān)，合作大于競爭。

目前，最關(guān)鍵的無(wú)疑在光刻機。在中國半導體設備制造行業(yè)中，最著(zhù)名的制造商是上海微電子（SMEE）。該公司已經(jīng)經(jīng)營(yíng)了18年，其前端光刻機的主要產(chǎn)品是i-line stepper。不過(guò)最近，SMEE演示了一種使用新型氟化氬(ArF)準分子激光器，該激光器可用于浸沒(méi)式光刻機原型，上海微預計在2022年初提供一個(gè)實(shí)驗機型，預計SMEE新設備可以降低到28 nm的工藝節點(diǎn)，這個(gè)將會(huì )是一個(gè)了不起的成就，這個(gè)節點(diǎn)代表了中國近期晶圓制造的“最佳點(diǎn)”，因為28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)設備配套都滿(mǎn)足28nm這個(gè)節點(diǎn)而沒(méi)有短板，那么將會(huì )把中國半導體制造帶上一個(gè)新臺階。

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。中微半導體（AMEC）是中國大陸目前最領(lǐng)先的蝕刻設備制造商，臺積電已購買(mǎi)AMEC蝕刻設備，而且包括英特爾、美光和三星等其他主要晶圓制造廠(chǎng)商也進(jìn)行了導入測試。AMEC大部分設備商用于90nm及以上的成熟工藝，但其最新設備能夠在5nm節點(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，在中國半導體設備市場(chǎng)近期也取得了不錯的成績(jì)。北方華創(chuàng )也是中國化學(xué)氣相沉積設備CVD的領(lǐng)先設備制造供應商。

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

在清洗設備上，至純科技和盛美半導體，均有逐步導入設備量產(chǎn)，可能在先進(jìn)工藝節點(diǎn)上還要更多努力，目前這塊的追趕應該還比較容易，國內先進(jìn)晶圓級封裝等都有很多設備可以國產(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替代商出現，目前還有差距。

70年代中期，日本發(fā)起了一項旨在加強其半導體設備制造能力并與美國領(lǐng)先供應商競爭的計劃，這個(gè)計劃核心是通過(guò)10~15年成為全球第二，這個(gè)計劃非常成功，直到今天都奠定并維持了這個(gè)格局。這個(gè)計劃的戰略是從封裝設備開(kāi)始，逐步向先進(jìn)晶圓級封裝，再到晶圓制造設備逐步發(fā)展，可以說(shuō)非常值得我們學(xué)習。因為，如筆者前面諸多文章的描述，今天我們已經(jīng)在傳統封裝、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，而且還在逐步擴大，如果這些廠(chǎng)商能夠齊心協(xié)力發(fā)展設備，最后剝離整合，那么就可以逐步向上發(fā)展，到先進(jìn)晶圓級封裝，最后到晶圓設備制造。

此外，要知道，隨著(zhù)中國半導體市場(chǎng)占全球需求的35%并不斷增長(cháng)，中國半導體的客戶(hù)群體在該行業(yè)中占據著(zhù)重要地位，并極有利于本地供應商的發(fā)展產(chǎn)生影響。同時(shí)數據顯示，半導體最重要的是人，尤其是工程師資源，中國在科學(xué)、技術(shù)、工程和數學(xué)大學(xué)畢業(yè)生數量是美國的八倍，是日本的十倍。這些畢業(yè)生從數量到質(zhì)量會(huì )逐步遞進(jìn)，而且隨著(zhù)政策開(kāi)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，對我國建設世界一流半導體設備環(huán)境提供重要后援力量，可以預見(jiàn)，我們的發(fā)展后勁還會(huì )很大很大。

隨著(zhù)國內設備制造商的介入，如能加上政策牽引，中國半導體行業(yè)有望在三年內徹底解決28nm工藝晶圓生產(chǎn)的全國產(chǎn)化，再進(jìn)一步復制模式，五年內解決14nm國產(chǎn)化，實(shí)現自給自足。