2877
作者：暢秋
最近，關(guān)于華為新款旗艦手機處理器是如何制造出來的消息頻頻登上新聞頭條。確實，自從2020年不能再從臺積電那里獲得先進(jìn)制程（7nm和5nm）產(chǎn)能以后，華為的高端芯片一直處于沉默狀態(tài)，與此同時，能否實現(xiàn)本土制造，成為了人們關(guān)注的焦點。然而，巧婦難為無米之炊，對于中國大陸各大晶圓代工廠來說，拿不到先進(jìn)半導(dǎo)體設(shè)備，就無法制造出高端芯片。在這種情況下，人們更加關(guān)注中國本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商的發(fā)展動態(tài)，及其產(chǎn)品在本土晶圓廠的應(yīng)用情況。
從2023年前7個月的情況來看，中國本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商一直在穩(wěn)步前進(jìn)，它們的各種設(shè)備也在本土晶圓廠得到了更多應(yīng)用，雖然整體市占率與國際半導(dǎo)體設(shè)備大廠相比依然存在差距，但這種差距正在以肉眼可見的速度減小。
據(jù)廣發(fā)證券發(fā)展研究中心統(tǒng)計，2023年7月，在統(tǒng)計樣本中（中芯國際、華虹半導(dǎo)體、上海華力、長江存儲、合肥長鑫、積塔半導(dǎo)體、燕東微電子、福建晉華、粵芯半導(dǎo)體、武漢新芯、合肥晶合），晶圓產(chǎn)線合計產(chǎn)生171項招標(biāo)，招標(biāo)涉及的半導(dǎo)體設(shè)備主要包括光刻、涂膠顯影、擴(kuò)散、退火設(shè)備。2023年1-7月，統(tǒng)計樣本中的晶圓產(chǎn)線合計招標(biāo)469項，其中，華虹半導(dǎo)體、中芯國際、積塔半導(dǎo)體的招標(biāo)量位居前三，整體而言，設(shè)備招標(biāo)以刻蝕、光刻、退火設(shè)備為主。
7月，積塔半導(dǎo)體招標(biāo)3項，主要包括刻蝕、PVD設(shè)備和基建項目；華虹半導(dǎo)體招標(biāo)106項，主要包括光刻、涂膠顯影、劃片機設(shè)備；燕東微電子招標(biāo)40項，主要包括擴(kuò)散、刻蝕、氧化設(shè)備。
中標(biāo)方面，7月，以上統(tǒng)計樣本中的晶圓產(chǎn)線合計中標(biāo)6臺設(shè)備，以刻蝕、退火、研磨拋光、PVD設(shè)備居多。國產(chǎn)設(shè)備整體中標(biāo)比例約67%，其中，退火、PVD、刻蝕設(shè)備的國產(chǎn)中標(biāo)比例較高。1-7月，統(tǒng)計樣本中的晶圓產(chǎn)線合計中標(biāo)226臺設(shè)備，以氣液系統(tǒng)、量測、刻蝕設(shè)備居多；國產(chǎn)設(shè)備整體中標(biāo)比例約50%，其中，沉積、PECVD、外延、檢測設(shè)備的國產(chǎn)中標(biāo)比例較高。
7月，北方華創(chuàng)中標(biāo)4臺設(shè)備，主要包括退火、PVD、刻蝕設(shè)備，在對應(yīng)工藝環(huán)節(jié)的中標(biāo)比例分別為100%、100%、50%。1-7月，中國本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商合計中標(biāo)72臺設(shè)備，萬業(yè)企業(yè)、北方華創(chuàng)中標(biāo)量領(lǐng)先。其中，北方華創(chuàng)中標(biāo)產(chǎn)品主要包括刻蝕、退火、PVD、爐管、擴(kuò)散和外延設(shè)備，分別為11臺、2臺、1臺、1臺、1臺和1臺；萬業(yè)企業(yè)中標(biāo)產(chǎn)品主要包括氣液系統(tǒng)、沉積、PVD和CVD設(shè)備，分別為23臺、5臺、1臺和2臺。1-7月，中國本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商合計中標(biāo)量在對應(yīng)工藝環(huán)節(jié)的中標(biāo)比例為38%，其中，北方華創(chuàng)的外延設(shè)備、拓荊科技的PECVD設(shè)備和萬業(yè)企業(yè)的沉積設(shè)備在對應(yīng)工藝環(huán)節(jié)的中標(biāo)比例領(lǐng)先，分別為100%、100%、83%。
01中國本土半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展?jié)摿Υ?/strong>
可以看出，總體上，中國本土晶圓廠對外國半導(dǎo)體設(shè)備的依賴度依然較高，但在一些細(xì)分產(chǎn)品領(lǐng)域，中國本土設(shè)備的市占率已經(jīng)相當(dāng)可觀了，未來更值得期待。
在前道晶圓加工設(shè)備方面，中國本土自給率參差不齊，差異很大，薄膜沉積，涂膠顯影設(shè)備，光刻，離子注入這幾類設(shè)備自給率都很低，大都不超過5%，而刻蝕，熱處理，清洗設(shè)備的自給率稍高一些，在20%左右，但總體水平依然較為落后，相對而言，去膠設(shè)備的自給率很高，達(dá)到了90%。
刻蝕設(shè)備方面，北方華創(chuàng)和中微公司雖然在全球市場占比不高，但近些年進(jìn)步速度較快，中微公司的介質(zhì)刻蝕機已進(jìn)入臺積電5nm產(chǎn)線，北方華創(chuàng)擅長ICP刻蝕，相關(guān)設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入中芯國際產(chǎn)線驗證階段。
8月初，中微公司董事長兼總經(jīng)理尹志堯博士表示，到今年年底，大約80%的進(jìn)口刻蝕設(shè)備（現(xiàn)在受到限制）有望被國內(nèi)產(chǎn)品替代。尹志堯預(yù)計，在未來幾個季度，中國本土CCP刻蝕設(shè)備市場自給率將達(dá)到60%，比截至2022年10月的25%市場份額大幅增加，該公司還在關(guān)注ICP刻蝕設(shè)備市場，并計劃以幾乎同樣快的速度占有中國本土75%的市場份額。
薄膜沉積設(shè)備方面，拓荊科技是中國本土龍頭企業(yè)，北方華創(chuàng)和中微公司也有相關(guān)產(chǎn)品，但市占率都很低。
涂膠顯影設(shè)備，東京電子占該市場近90%的份額，是絕對的行業(yè)龍頭，中國本土企業(yè)只有芯源微，市場影響力很小。
離子注入設(shè)備也是中國本土企業(yè)的短板，自給率只有2%左右，只有萬業(yè)企業(yè)等少數(shù)幾家在生產(chǎn)該類設(shè)備。該市場幾乎被美國的應(yīng)用材料壟斷。
光刻機是中國最弱一環(huán)，這方面，ASML是產(chǎn)業(yè)龍頭，特別是前道工序用到的EUV產(chǎn)品，是全球獨家供貨商，日本的Nikon和Canon分別占據(jù)全球13％和6％的市場份額，當(dāng)然，這兩家主要生產(chǎn)DUV光刻機，沒有EUV。
據(jù)芯謀研究統(tǒng)計，2020年，美國、日本、荷蘭三國占據(jù)中國半導(dǎo)體設(shè)備采購市場86%的份額，2023年，這三國依然是中國市場前3名，占比仍高達(dá)83%。與3年前相比，中國本土晶圓廠給本土設(shè)備提供了很多機會，但美日荷占比之和仍然超過80%，國際企業(yè)主導(dǎo)中國設(shè)備市場的格局沒有改變。
在2020-2023年間，中國本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商的銷售額從9.9億美元增長至33億美元，市場占比從7%增加到11%，銷售額達(dá)到3年前的3倍多，市場份額增幅高達(dá)57%，這無疑是巨大的進(jìn)步。本土設(shè)備需求井噴，幫助本土設(shè)備企業(yè)取得不小進(jìn)步。但是，我們的基數(shù)太小，亮麗成績的背后，是本土設(shè)備的市場占比只有11%的現(xiàn)實。因此，技術(shù)進(jìn)階還需要必要的成長過程和時間。
總體來看，在前道設(shè)備的多數(shù)細(xì)分領(lǐng)域，中國本土設(shè)備企業(yè)的技術(shù)水平和市占率與美日歐廠商相比，有明顯差距，在美日歐陸續(xù)出臺先進(jìn)設(shè)備出口限制政策的情況下，要想實現(xiàn)先進(jìn)制程芯片的量產(chǎn)，中國本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商還要加倍努力。
?02中國半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)存在的問題
取得進(jìn)步的同時，中國本土半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)也存在著諸多問題。特別是在國際壓力不斷加大，要求本土設(shè)備自給率快速提升的當(dāng)下，有些問題會被放大，有的小問題也逐漸凸顯出來，且有進(jìn)一步擴(kuò)大的態(tài)勢。
8月初，尹志堯博士指出了中國本土半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)存在的諸多問題，這里我們總結(jié)一下，最為凸出的問題體現(xiàn)在以下三方面：1、鉆研和探索精神不足，復(fù)制、抄襲現(xiàn)象還有不少；2、人才嚴(yán)重不足，形成了惡性競爭，挖人現(xiàn)象過多，給產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來的負(fù)面影響加劇；3、存在盲目和重復(fù)投資現(xiàn)象，造成資源浪費，內(nèi)耗過多。
做芯片研發(fā)需要有干做十年冷板凳的決心和毅力，做產(chǎn)業(yè)鏈上游的半導(dǎo)體設(shè)備，特別是中高端產(chǎn)品更是如此，因為它涉及的技術(shù)更加高精尖，且是重資產(chǎn)投入，而且，與芯片設(shè)計相比，半導(dǎo)體設(shè)備研發(fā)和制造的復(fù)制、抄襲難度高很多，以這種方法拿到市場份額的難度就更大了，且存在諸多潛在風(fēng)險，從各方面看，都不是好的選擇。而在當(dāng)前的國際形勢下，更需要踏實工作，全身心投入研發(fā)，以制造出有核心競爭力半導(dǎo)體設(shè)備。
人才不足問題短期內(nèi)幾乎無解，需要長期培育和培養(yǎng)，在供給量明顯增長上來之前，現(xiàn)狀恐怕難以改變。
關(guān)于盲目和重復(fù)投資，造成資源浪費的問題，一部分原因是有些企業(yè)拿錢（補貼）比較容易，缺乏賬戶監(jiān)管和投資監(jiān)督機制，從而造成浪費與內(nèi)耗。
除了以上問題，中國本土半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)還有其它一些短板，也在阻礙技術(shù)和產(chǎn)品水平的提升，需要增加這些方面的意識，有針對性地去實踐，加以解決。
一個值得關(guān)注的問題，就是與國際晶圓代工大廠的接觸和交流少。中國大陸多數(shù)半導(dǎo)體設(shè)備廠商主要向本土晶圓廠銷售產(chǎn)品，與臺積電和三星電子這樣的國際大廠的接觸很少，業(yè)務(wù)往來就更少了，使他們難以接觸和了解高水平晶圓廠建設(shè)的產(chǎn)線狀況和很多技術(shù)細(xì)節(jié)，缺乏學(xué)習(xí)機會、交易技巧，以及高水平的實戰(zhàn)機會。如果半導(dǎo)體設(shè)備廠商能與國際大客戶保持長期、密切的合作關(guān)系，為它們提供長期服務(wù)，包括機器的安裝、校準(zhǔn)、維護(hù)和維修，則可以獲得大量寶貴的專業(yè)知識共享，幫助設(shè)備廠商取得技術(shù)進(jìn)步，此外，這樣的合作可以提升每臺設(shè)備的平均利潤率。反之，則生產(chǎn)出來的設(shè)備很難進(jìn)入更高水平的晶圓廠，難以形成或提升自身產(chǎn)品的附加值。
?03結(jié)語
近幾年，在中國本土電子半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)的共同努力下，本土中高端芯片制造水平實現(xiàn)了較為快速地提升，其中，本土半導(dǎo)體設(shè)備廠商功不可沒。然而，必須看到，在先進(jìn)制程芯片制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，特別是光刻，本土半導(dǎo)體設(shè)備還難以挑大梁。
在國際貿(mào)易形勢長期不利于我們的情況下，除了加強自研的決心和力度，踏下心來，攻堅克難，不斷提升高端半導(dǎo)體設(shè)備的自給率，別無他法。
與此同時，在學(xué)習(xí)國際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗的同時，我們或許也可以開辟新路，摸索出更適合中國本土半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)發(fā)展的技術(shù)和路徑。一些業(yè)內(nèi)人士提出，可以改變一下半導(dǎo)體制造業(yè)的發(fā)展思路，現(xiàn)在的做法是使集成電路上的晶體管越來越密集，如果依然按照這樣的發(fā)展路徑與國際芯片制造和半導(dǎo)體設(shè)備大廠競爭的話，很難追趕上它們。他們認(rèn)為，可以采取類似于中國大力發(fā)展電動汽車的成功模式，重新思考中國如何通過關(guān)注下一個芯片制造時代可能出現(xiàn)的新樣式，來趕超傳統(tǒng)國際大廠。
今年上半年，中國科學(xué)院的兩位資深學(xué)者發(fā)表了一篇文章，主張將精力重新集中在新技術(shù)的研發(fā)上，而不是模仿國外的現(xiàn)有技術(shù)。作者認(rèn)為，通過積累專利并管理其在海外的使用，我們可以在全球芯片供應(yīng)鏈中設(shè)置自己的護(hù)城河，如果能實現(xiàn)的話，目前面對的這些技術(shù)痛點就不攻自破了。
下載ECAD模型
