來源：芯聞路1號

據(jù)消息稱，1月27日美國已與荷蘭和日本達成協(xié)議，限制向中國出口一些先進的芯片制造設備。該協(xié)議將把美國 10月份通過的一些出口管制擴大到這兩個盟國的公司，包括ASML、尼康和東京電子。

目前，日荷尚未公布出口管制措施的詳細細節(jié)，但中國半導體制造廠面臨關鍵設備即將“斷糧”，這無疑是對中國半導體行業(yè)乃至整個信息數(shù)字行業(yè)的沉重警鐘。

數(shù)字時代的產(chǎn)業(yè)鏈呈“倒金字塔”結(jié)構(gòu)，最上面是應用層， 如軟件、網(wǎng)絡、電商、傳媒、AI、VR/AR等，做應用的公司少說也有大幾百萬家；中間是硬件系統(tǒng)，如計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)、手機、PC等，做電子系統(tǒng)的相對要少一些；再往下就是芯片，芯片廠商比上一層更少，只有幾百家；最下層的塔底，則是設備廠商，全世界制造設備的廠商總也就幾十家，設備廠的重要性由此凸顯。

接下來，本文將從芯片設備環(huán)節(jié)、國內(nèi)現(xiàn)狀以及一些思考展開，試圖一窺國內(nèi)芯片設備行業(yè)的全貌。?

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芯片設備

芯片的制作涉及50多個學科知識和技術，幾百到上千個步驟。一般將芯片制造分為七大生產(chǎn)領域，分別是光刻（Photo- lithography）、刻蝕（Etch）、薄膜沉積（Dielectric Deposition）、離子注入（Ion Implant）、化學機械拋光（CMP）、擴散（Thermal Process）、金屬化（Metalization）等七個區(qū)域，每個區(qū)域所對應的生產(chǎn)設備分別為光刻機、刻蝕機、薄膜設備、離子注入機、CMP設備、高溫爐、電化學沉積設備等。

一條先進的芯片生產(chǎn)線，需要10大類，300多種細分設備，共需要3000多臺各種設備。這些設備一類是生產(chǎn)設備，另一類是檢測設備，本文主要介紹生產(chǎn)設備。

生產(chǎn)設備以光刻為中心，在集成電路制作的過程中，光刻占據(jù)40%-50%的時間，其余工序圍繞光刻進行。在其余工序中，我們又可以分為“加材料設備”和“減材料設備”。

打個比方，我們將制作芯片比喻為“剪窗花”，加材料設備是窗花紙，光刻機要在窗花紙上刻一些“花紋”，減材料設備像剪刀，遵循光刻機的花紋將多余部分去除，“剪”出想要的形狀。一顆高制程芯片，需要在一片晶圓上，來來回回貼50至60層這樣的“窗花”，其精度之高可見一斑。

圖注：數(shù)據(jù)內(nèi)容來源網(wǎng)絡，芯查查制表

圖注：數(shù)據(jù)來源網(wǎng)絡，芯查查制表

半導體設備領域通常具有三個特點。其一，研發(fā)時間長，一臺新設備的研發(fā)少則五年，多則十幾年，且需要在產(chǎn)線生產(chǎn)中不斷改進、優(yōu)化。其二，投資金額大，一條芯片產(chǎn)線70%的投資金額用在購買設備上，如ASML在過去20年用在設備研發(fā)和優(yōu)化的金額就高達200億歐元。其三，高度壟斷，每個細分領域的設備廠常常被2-3家壟斷，如ASML的光刻機可謂一騎絕塵，占據(jù)全球80%以上的市場份額，尤其是EUV光刻機獨此一家；ATAM在化學機械拋光和薄膜沉積設備方面處于領先地位；Lam則是全球刻蝕設備的龍頭企業(yè)，與TEL一并占據(jù)全球80%的刻蝕設備市場份額。

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國內(nèi)芯片設備現(xiàn)狀

近年來，國產(chǎn)半導體設備逐步打入國內(nèi)市場，去膠設備、CMP設備、清洗設備、刻蝕設備、物理氣相沉積（PVD）設備都已實現(xiàn)從0到1的突破。中微半導體12英寸刻蝕機已成功用于臺積電5nm生產(chǎn)；北方華創(chuàng)以實現(xiàn)28nmPVD產(chǎn)業(yè)化，其封裝PVD設備市占率接近70%；盛美的單片清洗機被國內(nèi)生產(chǎn)線重復采購；中國電科中束流、高能、 特種應用離子注入機已經(jīng)實現(xiàn)全譜系離子注入機國產(chǎn)化，200mm CMP設備國產(chǎn)市占率達70%；華海清科累計2021年CMP設備出貨量超100臺。

圖注：數(shù)據(jù)來源網(wǎng)絡，芯查查制表

2021年，我國半導體設備銷售收入為385.7億元人民幣，在中國大陸市場占有率為19.6%，全球市場占有率不到5.65%；進口金額為170.5億美元（約1150.2億人民幣）。其中，進口最多的為等離子干法刻蝕機（1947臺）和化學氣相沉積設備（CVD，1965臺），而美日荷禁令中頻頻提及的光刻機在2021年進口數(shù)為406臺。

圖注：中興國際（紹興）、長江存儲、華虹宏力晶圓制造、量測、封測設備中標詳情

從上表格可以看出國內(nèi)半導體設備基本擺脫完全受制于人的局面，但國內(nèi)設備廠商目前仍然只是“點”的突破，尚未實現(xiàn)“面”的普及，缺乏成套設備的供應，設備的精度也不夠，只能滿足中低端芯片的生產(chǎn)，難以打入高端芯片生產(chǎn)線。尤其是如光刻機等“卡脖子”等關鍵設備研發(fā)尚未有明顯進展，在實際產(chǎn)線應用中的國產(chǎn)率基本為0。

針對芯片設備的工藝升級，中微半導體創(chuàng)始人尹志堯曾說道：“國內(nèi)半導體設備廠商想要在全球市場占有一席之地，只能超越，不能追趕。”還是以設備龍頭ASML舉例，2021年上半年，ASML公司的研發(fā)投資為12.572億歐元，同比增長13.2%。在EUV光刻機上，ASML繼續(xù)投資進行光刻機定制化改造，完成NXE3600D機型研發(fā)，進一步優(yōu)化上一代光刻機的生產(chǎn)率和穩(wěn)定性；DUV光刻機方面，ASML已開發(fā)出NTX2050i浸潤式光刻機和最新XT860N干式光刻機。此外，ASML斥資持續(xù)投入單光束檢測、電子束計量和光學計量等設備，確保其光刻機多波束檢測設備開發(fā)。

除了工藝升級，產(chǎn)線驗證也是國產(chǎn)芯片設備廠商一大難題。產(chǎn)品驗證得到的技術參數(shù)才能最終決定該設備的市場競爭力。芯片設備必須經(jīng)過大量的工藝試驗和驗證才能發(fā)現(xiàn)問題、迭代升級。產(chǎn)線驗證還能提供這批設備產(chǎn)能、 良品率、安全使用時間、維修、使用壽命等一手數(shù)據(jù)。畢竟，研發(fā)一臺樣機和能在產(chǎn)線上重復、穩(wěn)定、安全使用的機器是不一樣的。除了樣機和工藝，還有該設備的售后、市場推廣、客戶評價等一系列需要解決的問題。此外，設備出廠前要經(jīng)過馬拉松實驗以檢測設備穩(wěn)定性，國際半導體設備大廠基本都有自己的設備驗證線，而國內(nèi)設備廠基本沒有，這與多省政府在有關集成電路發(fā)展文件中提及“支持建設先導線、中試線等混合集成芯片創(chuàng)新平臺”的思路不謀而合。

芯片設備的設計、零件供應也是我國急需攻克的難關。目前國內(nèi)大多半導體設備廠的創(chuàng)始人都有國際大廠的工作背景，專利問題需要格外注意。零部件方面，相較于國外成熟的芯片設備零部件供應，我國零部件供應鏈尚且在形成當中，核心零部件替代大部分仍依賴進口。核心零部件對于半導體設備穩(wěn)定性、產(chǎn)能、精度的影響非常大，ASML、ATAM、TEL大多通過自己的技術或者并購相關廠商的方式將關鍵零部件核心掌握在自己手里。 

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一些思考

國內(nèi)芯片產(chǎn)業(yè)鏈中，芯片設計公司最多，用“春秋戰(zhàn)國”來形容也不為過，重復性勞動、內(nèi)部競爭比較嚴重。相反，芯片設備公司最少，泱泱大國也不過寥寥幾十家，我國在設備領域一直比較薄弱，雖然多年來產(chǎn)學研政都在通力合作，但遲遲無法追上國際大廠的腳步。美日荷此次再次對華禁芯片設備，就3-5年來說，對中國市場打擊是比較大的，同理，國內(nèi)設備領域短期內(nèi)突破先進制程的可能性也不大。

在設備領域，我國和國外的行業(yè)規(guī)模是極其不對稱的，尤其是國內(nèi)一些領先設備公司同樣還肩負上市企業(yè)的身份。公司盈利的多少會影響股價，想要盈利規(guī)模大，就要減少研發(fā)費用；增大研發(fā)費用，相應盈利額就會減少，是個兩難的問題。而國外的芯片設備廠如上文所說，在各自市場領域基本處于壟斷狀態(tài)，研發(fā)費用投入極大，技術突破速度相對更快。

即使這些設備國內(nèi)夠用了，是否能打入國際市場也要畫個問號。技術壁壘、政治壁壘、法律壁壘等是國內(nèi)設備廠想要打入國際市場需翻過的崇山峻嶺。所以，設備領域不能僅僅滿足于追趕，要超越，要有超越常人的優(yōu)勢，質(zhì)量要有，價格也需實惠。當然，此話還為時尚早，目前先要實現(xiàn)關鍵領域設備的突破，形成一條完整、穩(wěn)定的零部件產(chǎn)業(yè)鏈以應對動蕩的國內(nèi)外市場。

即使不足的地方仍有許多，對于國內(nèi)半導體設備行業(yè)，我們還是需抱有信心，政府和市場都已看到美方等國對我國芯片行業(yè)窮追猛打的態(tài)度，未來對于半導體行業(yè)利好政策只多不少，國內(nèi)市場對國產(chǎn)設備需求將進一步擴大，無論是產(chǎn)業(yè)還是民間，我們都已看到半導體對于國家發(fā)展的重要性，擰成一股繩，鉚足一股勁，我國半導體設備領域終會突破。

光有信心是不夠的，還需要持之以恒地堅持和等待。堅持，是政府、企業(yè)、學校要對該行業(yè)源源不斷地投入人力、物力、財力，要始終以關鍵核心技術自主可控為最終目標，以市場為導向開發(fā)、優(yōu)化產(chǎn)品。等待，是指對于這個行業(yè)要有耐心，技術研發(fā)周期長、投資大，不能被資本牽著鼻子走，不能急于一時的成果和利益，芯片投資市場要“降溫”，要“擠泡泡”。

此外，還要加強產(chǎn)學研方面的合作，雖是老生常談的話題，但也是急需解決的部分。要以國內(nèi)高校、科研機構(gòu)力量為基地，研究結(jié)果為“我”所用， 人才定向培養(yǎng)、定向輸送；建立校企合作，盡快搭建學生動手能力、科研能力體系。加快與全球供應鏈的合作，鼓勵留學生、華人學成歸國。

ASML CEO彼得·溫寧克對美國近段時間的所作所為表示：“針對中國半導體領域發(fā)展的各種限制措施，最終只有會帶來一個結(jié)果，也就是西方的封鎖將推動中國在高端芯片領域的發(fā)展，成功研發(fā)出屬于自己的技術?！彼^“東方不亮西方亮，黑了南方有北方”，芯片設備限制出口固然有著極其不利的影響，但不代表到了沒有回旋余地的程度。抓緊一切機會和時間投入研發(fā)，加快核心技術突破腳步，韜光養(yǎng)晦，而已經(jīng)領先的領域要繼續(xù)鞏固在國際芯片產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈地位，保證中國在國際供應鏈體系中占據(jù)重要位置。

對于各種技術封鎖，毛澤東早在1949年發(fā)表的《別了，司徒雷登》中就給出了答案：“封鎖吧，封鎖十年八年，中國的一切問題都解決了。中國人死都不怕，還怕困難嗎？”