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「智东西」芯片制造“大国重器”背后的九九八十一难


「智东西」芯片制造“大国重器”背后的九九八十一难
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文|韦世玮
国产化替代已经成为了我国改革开放四十余年中 ， 引领核心技术产业发展的一面旗帜 ， 也是一场革命 。
在这场革命蓝图一隅 ， 半导体产业国产化的这场马拉松已经冲刺多年 ， 从上游材料设备到中游设计制造 ， 再到下游封测 ， 我国半导体产业链各个环节的国产化发展和竞争也异常激烈 。
晶圆制造过程的上千道工序中 ， 有三类十分重要的设备 ， 分别为光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备 ， 其设备合计价值占晶圆加工前道总设备近70% ， 设备性能的高低无疑决定了晶圆制造水平的优劣 。
据国际半导体产业协会SEMI统计 ， 2017年按全球晶圆制造设备销售金额占比类推 ， 刻蚀设备、光刻机、薄膜沉积设备分别占晶圆制造设备价值量约24%、23%和18% 。
「智东西」芯片制造“大国重器”背后的九九八十一难
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实际上 ， 历经20年发展 ， 某些国产之光的代表已在部分领域真正冲进了世界前列 。
4月17日 ， 中微半导体发布2019年财报 ， 其5nm刻蚀机已批量供货台积电 ， 成为继7nm制程之后 ， 唯一进入台积电5nm产线的大陆本土半导体设备厂商 ， 这代表了我国刻蚀机在提高国产化和全球竞争中的阶段性成果 。
但与已经冲在全球市场前列的国产刻蚀机相比 ， 我国在的光刻机赛道却跑得较为缓慢 。 现阶段 ， 我国光刻机技术已推进至22nm节点 ， 但离商业化还存在一定距离 ， 而国外领先的光刻机已达到5nmEUV（极紫外光刻）水平 。
从2000年国内半导体创业第一波浪潮席卷至今 ， 无数芯片设计、制造和封测等企业如雨后春笋拔地而起 ， 而晶圆制造前道设备历经了20年长跑 ， 各类设备在制程节点发展上却仍存在较大差距 。 究其因 ， 既是技术壁垒的差异化而导致 ， 也有着政策、市场乃至全球竞争的影响 。
为了探究我国半导体产业的变化与发展 ， 智东西将目光聚焦于光刻机和刻蚀机两类最花钱和最容易被“卡脖子”的半导体制造设备 ， 对光刻机和刻蚀机的国产化进程进行深入的调查和研究 ， 试图摸清国内重要玩家的战略和打法 。
我国光刻机和刻蚀机产业是如何从一片荒芜慢慢地聚沙成海 ， 在国内或是全球市场中占据一定份额？这两类设备的国产化进程又经历了哪些重要关键节点？从同一起点赛跑的它们 ， 又为何跑出了如今不一样的光景？
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一、刻蚀机落地5nm赛道 ， 光刻机刚迈入22nm“半只脚”
实际上 ， 中微半导体早在2018年就宣布已掌握5nm刻蚀机技术 ， 并已通过台积电5nm工艺验证 ， 将“杀”入台积电的5nm工艺生产线 。
据悉 ， 目前台积电的5nm制程工艺也已获得包括苹果、高通和华为等重要公司的大量订单 ， 其中苹果将采用5nm工艺设计iPhone12的A14芯片 ， 以及基于A14研发的Mac芯片 。
不仅如此 ， 中微半导体在2019年年度报告中透露 ， 其刻蚀设备已取得5nm逻辑芯片、64层3DNAND芯片制造厂商的重复订单 ， 并在先进客户验证成功并实现量产 。
这也意味着 ， 我国国产刻蚀机已成功打入全球芯片先进制程产业链 ， 且设备水平已和国际前沿技术成功接轨 。
相比刻蚀机的冲刺速度 ， 我国的光刻机国产化进程则略显缓慢 。
2018年11月 ， 中科院光电所经过7年研发 ， 成功验收了“超分辨光刻装备项目” 。 据悉 ， 这是世界上首台分辨力最高的紫外超分辨光刻装备 ， 能够在365nm光源波长下生产22nm工艺芯片 。
而在中科院光电所之后 ， 上海微电子在今年4月也宣布实现了22nm光刻机的研发突破 ， 却并未透露更多信息 。
但在22nm工艺国产光刻机的光芒背后 ， 仍存在两个关键问题 ， 一是该技术离商业化落地还较远 ， 短时间内无法迅速落地并进行生产；二是国外领先光刻机技术已推进至5nmEUV（极紫外）节点 ， 国内外光刻机的技术鸿沟仍然存在 。


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