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「智东西」芯片制造“大国重器”背后的九九八十一难( 二 )


「智东西」芯片制造“大国重器”背后的九九八十一难
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一面是已经抢先落地商业化的5nm刻蚀机 ， 一面是离产业化还有一定距离的22nm光刻机 ， 两者国产化进度的巨大差异 ， 实则源于刻蚀与光刻工艺之间的技术壁垒 。
我们做个类比 ， 如果将芯片的制造过程比作雕刻 ， 那么光刻机就像是将雕刻线稿（电路图）描绘在材料上（晶圆表面）的画笔 ， 画笔的精度直接决定了芯片的尺寸和能够集成的晶体管数；刻蚀机就像是一把雕刻刀 ， 负责剔除线稿中的多余部分 ， 逐渐呈现出“作品”完整的模样 。
从工序上看 ， 光刻机对分辨率、对准精度、曝光方式和光源波长等方面有着极高的要求 ， 涉及精密光学、精密运动、高精度环境控制等多项高尖技术 ， 是芯片制造过程中最复杂和最关键的一步 。 尤其当工艺推进到EUV技术阶段后 ， 光刻还需要全程在真空环境下完成 ， 设备要求进一步提高 。
据格罗方德数据 ， 光刻设备约占晶圆生产线设备总成本的27% ， 同时光刻工艺时间成本占芯片总制造时间的40%至50% 。
相比光刻机 ， 刻蚀机在精密定位和环境控制等技术方面的要求较低 ， 更多需要依靠化学反应来对晶圆进行选择性的腐蚀或剥离 ， 其技术要求和门槛也比光刻机更低 。
但不论是国产刻蚀机的迅速发展 ， 还是光刻机的艰难爬坡 ， 作为芯片制造环节中的重要设备 ， 它们的发展无疑是我国半导体产业国产化水平的重要指标之一 ， 同时也是我国半导体产业在相关技术领域突破国外限制 ， 掌握自主核心能力的关键 。
二、缘起2000年 ， 国产光刻机与刻蚀机的起步
光刻机和刻蚀机的国产化起点 ， 源于我国21世纪初的第一波芯片创业浪潮 。 彼时 ， 全球半导体设备市场正步入增速逐渐放缓的阶段 。
当时 ， 国外刻蚀机市场已经经历了一番激烈的龙头角逐激战 ， 市场占有率第一的宝座已易主泛林半导体 ， 昔日霸主应用材料掉落“神坛” 。 但全球刻蚀机市场仍是泛林半导体、应用材料和东京电子三足鼎立的局面 。
另一头全球光刻机市场中 ， 新秀玩家荷兰ASML正在制程工艺上紧咬日本尼康 ， 并与台积电一同押注“浸没式光刻”技术 ， 市场份额逐渐升高 。 那时的全球光刻机还不是ASML一家独大 ， 而是和刻蚀设备市场相似 ， 为日本尼康、日本佳能、荷兰ASML三强争霸 ， 但ASML已有猛冲市场规模第一之势 。
「智东西」芯片制造“大国重器”背后的九九八十一难
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▲尼康NSR-S631E光刻机
全球市场的激烈纷争下 ， 我们将目光放回国内半导体设备市场 。 21世纪初 ， 我们的光刻机与刻蚀机赛道才刚刚建起 。
那时 ， 国内的芯片代工厂商几乎都是从国外采购生产设备 ， 尤其是先进技术的半导体设备进口仍然受到国外巨头的严格管制 ， 而国内光刻机和刻蚀机技术基础十分薄弱 。
市场环境方面 ， 以信息技术为代表的高新技术和产业正飞速发展 ， 全球亦掀起了一股以信息产业发展为主的综合国力竞争 。 其中 ， 软件产业和集成电路（IC）产业的发展 ， 已成为这场全球竞赛的重要技术基础与核心 。
2000年6月 ， 国务院出台《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》 ， 通过鼓励资金、人才引进、税收优惠等方式发展IC产业 ， 力争到2010年使我国IC产业成为世界主要开发和生产基地之一 。
与此同时 ， 该政策还希望经过5至10年的发展 ， 我国的IC产品能够满足国内市场的大部分需求 ， 并实现一定数量的出口 。
这一政策直接催生了一股IC产业创业潮 ， 中兴微电子、汇顶科技、兆易创新等一众企业兴起 。 其中 ， 在产业链上游的半导体制造设备领域 ， 北方华创、上海微电子和中微半导体等公司相继成立 。
历经十余年发展 ， 如今汇顶科技、兆易创新已成功在上海证券交易所上市 ， 而北方华创和中微半导体则分别登陆深圳证券交易所、科创板上市 。


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