中微公司董事長(zhǎng)尹志堯證實(shí)，公司在國(guó)產(chǎn)化設(shè)備賽道上，將更積極發(fā)展，既有的等離子刻蝕設(shè)備成功進(jìn)入 5nm 制程供應(yīng)鏈后，將正式進(jìn)軍化學(xué)薄膜設(shè)備領(lǐng)域。

 

尹志堯更透露，中微目前已經(jīng)組建團(tuán)隊(duì)，開(kāi)發(fā) LPCVD 設(shè)備，聚焦在存儲(chǔ)芯片等領(lǐng)域；另一組團(tuán)隊(duì)聚焦開(kāi)發(fā) EPI 設(shè)備，應(yīng)用于邏輯晶圓代工。

根據(jù)《問(wèn)芯Voice》了解，化學(xué)沉積薄膜和外延生長(zhǎng)設(shè)備市場(chǎng)的規(guī)模約 130 億美元。這與中微擅長(zhǎng)的等離子刻蝕設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模差不多，等離子刻蝕設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模也約 120 億美元，預(yù)計(jì)到 2025 年會(huì)超過(guò) 150 億美元。

 

中微入局半導(dǎo)體薄膜設(shè)備 CVD 意義重大，將填補(bǔ)國(guó)產(chǎn)設(shè)備上，仍舊是空白的 CVD 市場(chǎng)。

 

值得關(guān)注的是，中微成立 16 年以來(lái)，一路突圍應(yīng)用材料、Lam Research 兩大巨頭的圍攻，纏繞多年的專(zhuān)利侵權(quán)戰(zhàn)役幾乎成為半導(dǎo)體知識(shí)產(chǎn)權(quán)教科書(shū)的范本。

 

隨著中微入局化學(xué)薄膜領(lǐng)域，這三家 “宿敵” 或?qū)⒃僦匮菔嗄昵暗膹P殺戰(zhàn)。更有趣的是，應(yīng)用材料、Lam Research 都曾是尹志堯的 “老東家”。

 

 

美國(guó)為了阻止中國(guó)在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域上的突破，這三年來(lái)連續(xù)發(fā)出數(shù)道 “明令”，一手扼殺華為，另一手壓制住中芯國(guó)際，目的在于制止中國(guó)在 5G 和先進(jìn)制程上的前進(jìn)。美國(guó)能如此肆無(wú)忌憚，靠的就是手上的終極王牌：半導(dǎo)體設(shè)備。

 

說(shuō)來(lái)令人傷心，半導(dǎo)體制程發(fā)展的過(guò)程，設(shè)備技術(shù)一定是走在芯片制造到前面。若是沒(méi)有機(jī)臺(tái)設(shè)備被成功研發(fā)出來(lái)，要怎么生產(chǎn)芯片呢？

 

不過(guò)，過(guò)去長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，設(shè)備產(chǎn)業(yè)是備受冷落，甚至可說(shuō)不太受重視。

 

雖然芯片也算是 To B 產(chǎn)業(yè)，而并非 To C，沒(méi)有主動(dòng)面向消費(fèi)者，更不會(huì)有消費(fèi)者可以主動(dòng)到超市推著購(gòu)物車(chē)去采買(mǎi)芯片，還講究哪個(gè)品牌、哪一家代工廠。但至少拆開(kāi)一臺(tái)手機(jī)、PC 去研究，仍是可以探索出芯片是由誰(shuí)設(shè)計(jì)或那一家代工廠生產(chǎn)的。

 

但是，沒(méi)有人會(huì)問(wèn)：這顆芯片是用哪一家的機(jī)臺(tái)設(shè)備做的？

 

或許你會(huì)說(shuō)，半導(dǎo)體設(shè)備商悶聲發(fā)大財(cái)就好，企業(yè)品牌知名度對(duì)于消費(fèi)者而言，有這么重要嗎？但這樣的說(shuō)法只對(duì)了一半。

 

因?yàn)椋蛩性O(shè)備商遇到最頭痛的問(wèn)題，就是每年到了招募季節(jié)，所有理工科的畢業(yè)生只一心向往進(jìn)入龍頭 IC 設(shè)計(jì)、IC 制造企業(yè)工作。即使是全球名列前茅的設(shè)備企業(yè)，在理工科畢業(yè)生的眼中，仍是相當(dāng)陌生。

 

因此，設(shè)備廠這幾年很積極讓企業(yè)文化與形象能貼近普羅大眾，為的不是希望消費(fèi)者在買(mǎi)手機(jī)時(shí)能說(shuō)出：我要一款使用 XXX 設(shè)備生產(chǎn)出來(lái)的芯片的手機(jī)。而是希望企業(yè)文化形象能走入大眾視野，讓招募更順利。

 

過(guò)去給人冰冷、剛硬形象的半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)，這幾年要 “感謝” 美國(guó)的一道道禁令所賜，“知名度” 是水漲船高，人人都知道國(guó)內(nèi)芯片被 “卡脖子” 關(guān)鍵是設(shè)備。

 

一般民眾不一定喊得出三家芯片制造商的名字，但肯定會(huì)知道：“就是那一臺(tái)荷蘭的光刻機(jī)，怎樣都不肯出口給中國(guó)！”

 

卡住中國(guó)半導(dǎo)體制造的環(huán)節(jié)，絕對(duì)不是只有光刻機(jī)。也不是有了一臺(tái) ASML 的 EUV 光刻機(jī)，芯片就能如印鈔機(jī)般源源不絕地生產(chǎn)出來(lái)。

 

半導(dǎo)體制造流程的三大關(guān)鍵：光刻、刻蝕、薄膜沉積中，刻蝕技術(shù)算是最早突破的。

 

中微也憑借著刻蝕設(shè)備的技術(shù)實(shí)力，躍升為全球主要的半導(dǎo)體設(shè)備商之一。

 

2015 年，美國(guó)商務(wù)部工業(yè)安全局宣布取消等離子刻蝕機(jī)臺(tái)對(duì)中國(guó)的出口限制，原因是：在中國(guó)已經(jīng)有一家非美國(guó)的公司（中微公司），有能力供給足夠數(shù)量和等同質(zhì)量的刻蝕機(jī)，繼續(xù)實(shí)施出口管制已無(wú)意義。

 

從那時(shí)起，中微與美國(guó)商務(wù)部一直保持良好互動(dòng)。但諷刺的是，今年一月，中微居然毫無(wú)預(yù)警地被美國(guó)國(guó)防部列入黑名單，指名為 “涉軍企業(yè)”。

 

被莫名 “拉黑”，尹志堯回應(yīng)，美國(guó)國(guó)防部是在完全沒(méi)有溝通的情況下，就將中微列入涉軍企業(yè)。但這對(duì)公司商業(yè)運(yùn)作沒(méi)有影響。

 

他也強(qiáng)調(diào)，中微目前仍在美國(guó)商業(yè)部的終端客戶(hù)名單中，一直堅(jiān)持合法合規(guī)經(jīng)營(yíng)，產(chǎn)品和服務(wù)都沒(méi)有涉軍，也沒(méi)有軍方投資。目前中微持續(xù)和國(guó)防部、財(cái)政部進(jìn)行溝通，以充分理由要求從名單中去除。

 

 

中微公司的另一個(gè)大動(dòng)作，是宣布將進(jìn)軍半導(dǎo)體化學(xué)薄膜設(shè)備領(lǐng)域。

 

中微一直有做 LED 領(lǐng)域用的薄膜設(shè)備 MOCVD，這是公司除了刻蝕設(shè)備以外的另一大運(yùn)營(yíng)支柱。

 

不過(guò)，在半導(dǎo)體薄膜設(shè)備領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)幾乎呈現(xiàn)一片空白，中微公司如今下決心殺入該領(lǐng)域，不意外，但也不容易。

 

全球半導(dǎo)體化學(xué)薄膜設(shè)備供應(yīng)商有應(yīng)用材料、Lam Research、ASM International，前兩家是美商，最后一家是荷商。

 

有相當(dāng)資深半導(dǎo)體設(shè)備從業(yè)人員對(duì)《問(wèn)芯 Voice》透露，中微在成立的初期有立項(xiàng)做過(guò)半導(dǎo)體薄膜設(shè)備，只是當(dāng)時(shí)資源有限，公司最后決定將資源聚焦在刻蝕技術(shù)上。

 

半導(dǎo)體薄膜設(shè)備有很多的細(xì)分技術(shù)，每一個(gè)細(xì)分技術(shù)都有不同的供應(yīng)者和領(lǐng)先者，以下簡(jiǎn)單分類(lèi)：

 

PVCED 設(shè)備：應(yīng)用材料為龍頭，其次為 Lam Research

 

SACVD 設(shè)備：應(yīng)用材料獨(dú)大

 

LPCVD 設(shè)備：供應(yīng)商有應(yīng)用材料、Lam Research、ASM International

 

Epi CVD 設(shè)備：應(yīng)用材料、ASM International

 

ALD 設(shè)備：Lam Research、ASM International

 

Therma CVD（不用電漿 Plasma 技術(shù)）：東電 TEL、國(guó)際電氣 Kokusai Electric

 

“中微確實(shí)需要往外跨出新的技術(shù)領(lǐng)域，作為一家國(guó)產(chǎn)化半導(dǎo)體設(shè)備商代表，中微的產(chǎn)品線(xiàn)顯得太單??！” 芯片供應(yīng)鏈對(duì)《問(wèn)芯Voice》分析。

 

不單是半導(dǎo)體薄膜設(shè)備，中微也開(kāi)始布局量測(cè)產(chǎn)業(yè)，日前入股半導(dǎo)體前道工藝薄膜檢測(cè)設(shè)備業(yè)者上海睿勵(lì)。

 

相隔十多年，與應(yīng)用材料、泛林再交鋒

 

中微公司進(jìn)入半導(dǎo)體薄膜設(shè)備領(lǐng)域，勢(shì)必會(huì)與應(yīng)用材料、Lam Research 兩大巨頭正面交鋒。

 

這不禁讓人兩起十多年前，在中微剛成立之時(shí)，應(yīng)用材料、Lam Research 發(fā)動(dòng)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年且數(shù)次的專(zhuān)利侵權(quán)訴訟，中微最后都能成功脫身。甚至是三年前，Veeco 再度舉起專(zhuān)利大刀揮向中微，最后中微依舊獲勝。

 

厚實(shí)的專(zhuān)利壁壘，以及創(chuàng)業(yè)過(guò)程對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高度重視，絕對(duì)是中微在每一次的專(zhuān)利大戰(zhàn)中，屢戰(zhàn)屢勝的關(guān)鍵。在此不多敘述這精采過(guò)程，因?yàn)闃I(yè)界多已耳熟能詳。

 

中微在進(jìn)入半導(dǎo)體薄膜設(shè)備，勝算有多少？如何突破巨頭環(huán)伺的戰(zhàn)局？

 

中微進(jìn)入刻蝕設(shè)備以來(lái)，經(jīng)歷 16 年時(shí)間，晉身國(guó)產(chǎn)化設(shè)備領(lǐng)軍企業(yè)之余，還有一項(xiàng)成就別具意義，就是中微的設(shè)備成功走向海外市場(chǎng)。

 

在臺(tái)積電高端制程技術(shù)邁入全球龍頭的同時(shí)，中微公司也是一路相隨。目前，中微的刻蝕機(jī)臺(tái)已經(jīng)打入臺(tái)積電 16nm、7nm、5nm 等高端制程設(shè)備供應(yīng)鏈。

 

巨頭會(huì)永遠(yuǎn)不可撼動(dòng)嗎？半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，一個(gè)小地方?jīng)Q策錯(cuò)誤，歷史就會(huì)被翻轉(zhuǎn)。

 

現(xiàn)在的 Lam Research 是全球刻蝕機(jī)臺(tái)的龍頭。但在 2000 年前，應(yīng)用材料才是刻蝕機(jī)臺(tái)的龍頭。

 

一位在半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域從業(yè)超過(guò) 20 年的資深人士告訴《問(wèn)芯 oice》，應(yīng)用材料在刻蝕設(shè)備領(lǐng)域橫著走，是 2000 年以前的 8 寸晶圓廠的年代。當(dāng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入 12 寸晶圓后，應(yīng)用材料摔了大跤。

 

當(dāng)時(shí)最早開(kāi)始建設(shè) 12 寸晶圓廠的業(yè)者是英特爾、英飛凌、三星等 IDM 大廠，臺(tái)積電在當(dāng)時(shí)的規(guī)模還不算大，且對(duì)于 8 寸轉(zhuǎn) 12 寸晶圓廠的步伐較為保守。

 

每一次的技術(shù)、規(guī)格等歷史轉(zhuǎn)折點(diǎn)，都反映著權(quán)力板塊的移轉(zhuǎn)。

 

應(yīng)用材料在全球 8 寸轉(zhuǎn) 12 寸晶圓的過(guò)程中，刻蝕機(jī)臺(tái)的勢(shì)力意外掉隊(duì)，龍頭地位拱手讓給 Lam Research。后來(lái)，應(yīng)用材料又花了很多年時(shí)間，才逐漸搶回一些刻蝕機(jī)臺(tái)的市占率。

 

應(yīng)用材料當(dāng)時(shí)為何會(huì)輸?shù)?12 寸刻蝕機(jī)臺(tái)一役？

 

《問(wèn)芯Voice》調(diào)查了業(yè)界不同說(shuō)法。一說(shuō)技術(shù)沒(méi)跟上，因?yàn)閼?yīng)用材料把資源分散給很多產(chǎn)品線(xiàn)，而 Lam Research 傾所有資源去開(kāi)發(fā) 12 寸的刻蝕機(jī)臺(tái)。

 

另一說(shuō)法是與臺(tái)積電有關(guān)。因?yàn)榕_(tái)積電從 8 寸轉(zhuǎn) 12 寸時(shí)雖然不是領(lǐng)軍者，但臺(tái)積電看中這是一個(gè)世代勢(shì)力的轉(zhuǎn)換，因此非常積極蓋 12 寸廠，但當(dāng)時(shí)的應(yīng)用材料并沒(méi)有非常積極配合臺(tái)積電。最后，臺(tái)積電在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)崛起，也把 Lam Research 的刻蝕機(jī)臺(tái)勢(shì)力帶了上來(lái)。

 

 

 

 

統(tǒng)計(jì) 2018~2020 年期間，半導(dǎo)體前段設(shè)備中，占比最大的前四種設(shè)備分別是：等離子刻蝕機(jī)約 20~25%、光刻機(jī)占 18~21%、化學(xué)薄膜占 15~17%、檢測(cè)控制 11~13%。

 

目前，大陸和韓國(guó)分別以 25% 位居全球半導(dǎo)體前段設(shè)備機(jī)臺(tái)采購(gòu)第一。這幾年中國(guó)代表性的半導(dǎo)體大廠包括中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、合肥長(zhǎng)鑫等，各個(gè)都是一方之霸。

 

尹志堯回憶，在 10 年前，中國(guó)占全球設(shè)備采購(gòu)比重僅占 3~5%。

 

他進(jìn)一步分析，目前中國(guó)要建置一條生產(chǎn)線(xiàn)，向美國(guó)采購(gòu)機(jī)臺(tái)的比重仍是高達(dá) 50%、日本占 17%、荷蘭占 16%，真正在國(guó)內(nèi)采購(gòu)的比重在 10% 以?xún)?nèi)。

觀看國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備板塊，也是經(jīng)歷 30 多年的激烈競(jìng)爭(zhēng)和淘汰賽，才有了現(xiàn)在三強(qiáng)（應(yīng)用材料、Lam Research、TEL）獨(dú)大的局面。這三大設(shè)備巨頭都已經(jīng)是百億美元以上的企業(yè)，且每年投入的研發(fā)費(fèi)用也都約 10 億美元。

 

 

年銷(xiāo)售 172.5 億美元

年研發(fā)經(jīng)費(fèi) 20.2 億美元

 

 

年銷(xiāo)售 110.8 億美元

年研發(fā)經(jīng)費(fèi) 11.9 億美元

 

 

年銷(xiāo)售 106.2 億美元

年研發(fā)經(jīng)費(fèi) 9.1 億美元

 

反觀國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備情況，大概有 50 家企業(yè)在做半導(dǎo)體設(shè)備，其中前段制程的公司占了 20 家。

 

 

觀看半導(dǎo)體微觀技術(shù)的路線(xiàn)發(fā)展，近幾年發(fā)生很大變化。存儲(chǔ)技術(shù)依循摩爾定律發(fā)展到 13nm 左右遇到瓶頸，只好把電晶體從平面變成立起來(lái)，做成三維立體形式。

 

當(dāng) NAND Flash 晶體管架構(gòu)從 2D 變成 3D，對(duì)于設(shè)備需要最大的轉(zhuǎn)變，就是需要大量的薄膜機(jī)臺(tái)和等離子刻蝕機(jī)臺(tái)。

 

尤其到了 128 層 3D NAND 氮化硅、氧化硅層需要的薄膜設(shè)備更多，且等離子刻蝕復(fù)雜度高，幾乎需要 1~2 小時(shí)才刻蝕一片晶圓。

 

在 2D NAND 時(shí)代，整個(gè)半導(dǎo)體制程中，刻蝕占比僅 20%，到了 3D NAND 時(shí)代，刻蝕占比至少占到 50%。

 

目前中微的 CCP 刻蝕機(jī)在國(guó)內(nèi) 64 層和 128 層 3D NAND 技術(shù)中，市占率約在 34~35%。

 

在邏輯工藝方面，7nm 制程開(kāi)始需要用到極紫外線(xiàn) EUV 光刻機(jī)。但別忘了臺(tái)積電當(dāng)初推出第一版 7nm 制程時(shí)，是完全不用 EUV 光刻機(jī)生產(chǎn)的，光是靠多重曝光 Multi-Patterning 技術(shù)就可以把 7nm 量產(chǎn)推出。

 

意思是，在 7nm 節(jié)點(diǎn)上，生產(chǎn)流程有兩個(gè)選擇，一是用 EUV 配合多重曝光技術(shù)；二是全部使用多重曝光技術(shù)。

 

那為什么還需要 EUV 來(lái)生產(chǎn) 7nm 呢？

 

因?yàn)椋羧珨?shù)采用多重曝光技術(shù)生產(chǎn)，要一直不斷地重復(fù)曝光，不但使得生產(chǎn)周期（cycle time）變得很長(zhǎng)，且成本變很高。因此，半導(dǎo)體廠在 7nm 制程以下，開(kāi)始導(dǎo)入 EUV 機(jī)臺(tái)。

 

不過(guò)，即使是導(dǎo)入 EUV 機(jī)臺(tái)，仍是不能跳過(guò)多重曝光步驟。而多重曝光流程，就會(huì)使得薄膜和刻蝕機(jī)臺(tái)的使用量增加。

 

在 28nm 制程的刻蝕僅需要 40 道，到了 14nm 需要 65 道、7nm 需要 140 道，進(jìn)入 5nm 之后，更需要高達(dá) 160 道刻蝕制程。

 

目前中微的 CCP 刻蝕機(jī)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn) 28nm 制程的企業(yè)中，機(jī)臺(tái)設(shè)備的占有率約 39%。

 

 

尹志堯指出，工欲善其事，必先利其器。一條半導(dǎo)體生產(chǎn)線(xiàn)的投資金額需要上百億美元，當(dāng)中至少需要 3000 臺(tái)設(shè)備，且有 70% 的投資費(fèi)用都花在機(jī)臺(tái)設(shè)備上。

 

現(xiàn)在做 5nm 工藝，至少要經(jīng)歷 1000 個(gè)步驟，簡(jiǎn)而言之，半導(dǎo)體設(shè)備發(fā)展的速度必須走在制程業(yè)的前面。

 

他也感嘆，如此核心的半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)卻有兩個(gè)弱點(diǎn)：

 

第一，規(guī)模小。前端設(shè)備規(guī)模約 500 億～600 億美元，僅芯片制造產(chǎn)業(yè) 10 分之 1 規(guī)模。

 

第二，半導(dǎo)體設(shè)備是 To B，一般民眾不知道這是什么。還好近期拜 “芯片熱” 之賜，越來(lái)越多人認(rèn)知到半導(dǎo)體設(shè)備是整個(gè)數(shù)碼產(chǎn)業(yè)的基石。

 

尹志堯指出，回顧數(shù)碼產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷程，都是被一代代應(yīng)用產(chǎn)品的浪潮推動(dòng)前進(jìn)。1978 年是電子游戲、1982 年～1984 年是 PC 大量普及、2000 年互聯(lián)網(wǎng)興起、2007 年～2019 全球迎接智能手機(jī)狂潮。

 

中微公司目前的兩大產(chǎn)品線(xiàn)是前段的刻蝕機(jī)臺(tái)，以及應(yīng)用在 LED 生產(chǎn)的 MOCVD。

 

前段的刻蝕機(jī)臺(tái)為 CCP 電容性刻蝕機(jī)、ICP 電感型刻蝕機(jī)、深硅刻蝕機(jī)。

 

在全球 120 億美元的刻蝕設(shè)備市場(chǎng)中，CCP 和 ICP 分別占 48 億美元和 76 億美元。

 

中微公司的刻蝕設(shè)備的客戶(hù)如下：臺(tái)積電、英特爾、聯(lián)電、格芯、SK 海力士、意法半導(dǎo)體、博世、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、華力微、中芯國(guó)際、合肥長(zhǎng)鑫、華虹宏力。

 

MOCVD 機(jī)臺(tái)的客戶(hù)：三安光電、晶元光電、華燦光電、三星等。

 

中微公司指出，截至 2020 年底，有 1721臺(tái)反應(yīng)臺(tái)在 54 家芯片企業(yè)的 73 條生產(chǎn)線(xiàn)中，進(jìn)入全面量產(chǎn)。

 

 

尹志堯指出，經(jīng)歷 2020 年突如其來(lái)疫情和國(guó)際情勢(shì)劇烈動(dòng)蕩，中微仍取得可喜的進(jìn)展，未來(lái) 5G、云端數(shù)據(jù)需求暴增，更對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備的需求出現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)。

 

他進(jìn)一步指出，為了降低行業(yè)波動(dòng)性對(duì)公司的影響，未來(lái)十年將采取三個(gè)維度的發(fā)展策略。第一個(gè)維度是從目前的等離子刻蝕設(shè)備，擴(kuò)展到化學(xué)薄膜設(shè)備，以及刻蝕及薄膜有關(guān)的測(cè)試等關(guān)鍵設(shè)備。

 

第二個(gè)維度是擴(kuò)展在泛半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域的產(chǎn)品，如用于制造 MEMS、CIS 圖像傳感器的刻蝕設(shè)備、制造藍(lán)光 LED 的 MOCVD 設(shè)備，擴(kuò)展到更多的微觀器件加工設(shè)備，以及制造深紫外 LED、Mini-LED、Micro-LED 等設(shè)備產(chǎn)品。

 

第三個(gè)維度是探索核心技術(shù)在環(huán)境保護(hù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新應(yīng)用。

 

在國(guó)產(chǎn)設(shè)備的路途上，要突破國(guó)際巨頭的封鎖，還有一段非常長(zhǎng)的路要走。關(guān)鍵的設(shè)備業(yè)從過(guò)去不為外人所了解，但如今成為人人都朗朗上口的 “卡脖子” 核心。

 

中微公司在尹志堯的帶領(lǐng)下，下一個(gè)十年要朝三個(gè)維度來(lái)發(fā)展，更要從近 20 年來(lái)打下的刻蝕機(jī)臺(tái)基礎(chǔ)，跨足到全新的化學(xué)薄膜設(shè)備領(lǐng)域。任重道遠(yuǎn)，更須奮鞭策馬。