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,截止目前這個格局也并未有多大改變??梢院芮宄乜吹饺c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其實背后也是美國)除了中微有點份額,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。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/202111/429447.htm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5納米及以下。
然而,對于中國大陸半導(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,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)集合來加速制造實現(xiàn)國產(chǎn)替代,所以國內(nèi)這個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)計在2022年初提供一個實驗機(jī)型,預(yù)計SMEE新設(shè)備可以降低到28 nm的工藝節(jié)點,這個將會是一個了不起的成就,這個節(jié)點代表了中國近期晶圓制造的“最佳點”,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(shè)備配套都滿足28nm這個節(jié)點而沒有短板,那么將會把中國半導(dǎo)體制造帶上一個新臺階。
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(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、CIS/FPD檢測和膜厚檢測均有不錯的積累,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)商競爭的計劃,這個計劃核心是通過10~15年成為全球第二,這個計劃非常成功,直到今天都奠定并維持了這個格局。這個計劃的戰(zhàn)略是從封裝設(shè)備開始,逐步向先進(jìn)晶圓級封裝,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)。因為,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,實現(xiàn)自給自足。
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