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【芯视野】 要做晶圆厂的新型战略伙伴 国产半导体设备要驭势而行

来源:爱集微

#芯视野#

10-30 10:41

随着中芯国际提出要打造新型战略供应商模式,国产半导体设备的重要性被再一次凸显出来。怎样在难得一遇的行业扩产潮面前,进一步提高设备的国产化率,将是整个行业面临的一次“大考”。

产能紧缺带来最好时光

“2020年海外进口的化学机械抛光机CMP数量下降了30%,因为国内的半导体设备其实是蓬勃发展,我们CMP设备的国产替代已经到了一个比较高的水平。”华海清科副总经理李昆观察到了这个现象。

中国大陆在2020年首次以187.2亿美元的规模登顶全球最大的半导体市场,尽管总体的自给率仅为16.3%,但是不能掩盖部分领域已经取得的进步。

按照中信建投的研报,去胶设备国产化率达到90%以上,清洗设备、热处理设备、刻蚀设备国产化率20%左右,PVD设备与CMP国产化率为10%。

这与国内设备厂商在技术上的长足进步有着密不可分的关系。中微公司的等离子刻蚀设备进入了台积电的5nm生产线;盛美半导体研发出SAPS/TEBO单片兆声波清洗技术、Tahoe单片槽式组合清洗技术;芯源微的涂胶显影设备打破国外垄断,在前道晶圆加工环节实现了批量出货,国内设备厂商已经开始在国际舞台崭露头角。

缺芯引发的晶圆厂扩产潮更是给国内设备厂商带来巨大的机遇。根据SEMI数据,今明两年全球预计兴建晶圆厂29座,其中12寸厂22 座、4/6/8寸厂7 座,合计新增产能为260万/月(等效8寸)。

按照民生证券的测算,预计2021 年仅中芯国际、华虹、粤新、长鑫和长存五大晶圆厂扩产就将带来刻蚀/光刻/PVD+CVD设备需求量达1198/182/2254 台。在2021-2025 年,刻蚀/光刻/PVD+CVD所需设备量5年合计值分别为4513/593/8027 台,其他如炉管、光阻涂胶机、离子注入机、清洗设备等需求量同样巨大。

一位行业人士透漏:“多家头部设备公司的订单都已经饱和了,新建产线上马、Foundry和IDM公司纷纷开始扩产,大家都在拼命采购设备。”

与以往不同的是,国内设备厂商受到了更多的关照。“首先是贸易战带来的大环境改变,使得晶圆厂将国内供应链的建设提到了战略高度,再就是疫情影响,海外设备公司的生产和运输都不能保持以往的节奏,所以晶圆厂也加大了国内采购的力度。”这位行业人士表示。

在刚刚结束的IC world 2021上,中芯国际表示去年花了1/3的时间来梳理和支持国产厂商。为此,公司成立了关健部件攻关技术委员会,下辖6大模块16小组。每个模块均由公司资深专家挂帅,全力解决备件自主问题,经过不到一年的时间,风险备件的替代率已经快速提升到30%以上。

中芯北方总经理张昕表示:“与国内产业链合作的11年,前10年是我们支持你们,最近一年是大家联手打造自主可控的生态环境。”

在资本层面,国内半导体厂商也获得前所未有的支持。据云岫资本统计,2020年半导体材料领域总融资金额超过120亿元人民币,设备领域总融资金额超过60亿元人民币,B轮及之前的比重超过50%。

身为半导体投资国家队的大基金更是投资了薄膜沉积、刻蚀、离子注入机、检测设备、清洗设备等领域的多家国内龙头公司,如平台型设备龙头北方科创、刻蚀设备龙头中微公司、离子注入机龙头万业企业、检测设备行业的精测电子、长川科技等。根据最新的消息,大基金二期已于10月18日成为国内清洗设备龙头至纯科技的战略投资者。

走出自己的路

即使发展迅速,在半导体设备这个被巨头高度垄断的市场上,国产设备厂商还是非常稚嫩的。最直观的差异就是营收,国内企业目前基本在10亿美元以内,而国外龙头已达到百亿美元级别;国内龙头均处于盈利初期,净利润不过1亿美元,而海外龙头净利润在几十亿美元。

芯片制造中体量最大的三个环节为刻蚀 (2020年市场规模177亿美元)、光刻 (2020年153亿美元)和沉积 (2020年142亿美元),各环节国产化率均较低,分别为<20%、<10%和<10%。

国产设备多用在精度要求不高的环节中,在先进工艺上,除中微公司已用于台积电5nm产线的刻蚀机外,其他国内厂商的最先进设备多在8/12寸的65nm-40nm产线小规模使用。据中银证券分析,在12寸产线上的工艺设备国产化平均水平目前只有13%左右。

要让国产设备厂商迅速成长起来,晶圆厂将肩负最重要的责任,不止是简单的采购,更要起到引导的作用。

张昕就指出,晶圆厂要改变国产设备的采购策略,从“价低者得和降价30%”向批量采购支持战略供应商的策略转变。

“从低价模式到批量釆购是大转折,国内晶圆厂以前偏爱进口货因为先入为主及性能服务均优的因素,但是国产设备均有弱点很难得到大量订货。”业内资深专家莫大康认为,如果国产设备的性能真正接近才可能大量采购。

成为晶圆厂的战略供应商将是国内设备厂商发展的第一步,不过其当下还要面临零部件及EDA软件短缺、产能有限等一系列挑战。国内半导体设备厂商采用全球采购的策略,虽然零部件供应受贸易战影响不大,但在疫情和订单堆积的情况下,几乎所有零部件的交期都被大幅拉长。

如果要全面采用国产核心零部件,目前条件尚不成熟。苏微导纳米科技股份有限公司副总经理吴飚博士就坦言,国产设备关键的零部件还是严重依赖进口,在国内还没有完成形成一个充分竞争的格局

半导体设备使用的核心零部件种类繁多,具有研发周期长、小批量高成本等特点,要实现完全替代,还需要经过技术和市场的反复考验。好在国内拥有全部工业门类,只要条件成熟,终会跨过这个门槛。

在追赶世界先进水平的过程中,国内半导体厂商也处在一个新的时代——后摩尔时代,因此有了更多的选择。按照吴汉明院士的总结,后摩尔时代的特点就是技术方向很不明确,各走各的途径放弃了对一个特征线条单一参数的追求应用场景更宽这样给设备厂商就带来了更多的选择,不会再有那么苛刻的条件。

正如中微公司创始人尹志尧所言,不可完全跟随“外国人的设计”。他认为用户最终考虑性能、性价比,找到突破也可进入国际三强。

这也意味着国内设备行业可以走出一条属于自己的路。“谁制造谁做主,我们可以提出要求,引导产业方向,这是中国产业提供最大机会。”东方晶源创始人俞宗强博士就表示,“未来国内产业一定会掌握主导权,只要大家努力起来,能够得到最好的解决方案,实现产业超越的目标(校对|Andrew)

责编: 慕容素娟

李延

作者

微信:Glxy523

邮箱:lixy@lunion.com.cn

作者简介

集微网记者,关注半导体投资、晶圆制造、IC设计、AI等领域

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