半导体设备后起之秀 | 中微半导体“杀入”5nm工艺供应链？

半导体制造设备和材料是半导体行业最上游的环节。目前来看，集成电路设备制造是中国芯片产业链中最薄弱的环节。经过20多年的追赶，中国与世界在芯片制造领域仍有较大差距。虽然中国在该领域整体落后，但刻蚀机方面已在国际取得一席之地。

全球半导体设备市场的后起之秀

随着近些年 社会 对集成电路的重视和大批海外高端人才的回归，我国的集成电路在这几年出现了飞速的发展。在IC设计（华为海思）、IC制造（中芯国际）、IC封测（长电 科技 ）、蚀刻设备（中微半导体）上出现了一批批优秀的企业。

1、半导体设备

我们的主角中微半导体所在的领域就是半导体设备细分行业，这个行业主要有两种半导体设备，一是光刻机，一个是刻蚀机。中微是以刻蚀机为主要设备的供应商，去年12月公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机正式通过台积电验证，将用于全球首条5nm制程生产线。

芯片，这个从前被戏称为：除了水和空气，其他都是进口的行业。最近中美贸易战的焦点就是在芯片领域，美国政府对华为的封锁就是下令美国供应商没有经过国会批准不准买给华为芯片。这也是我们非常气愤的地方，为什么中微半导体有了最先进的设备还是会受人制肘呢？

主要是我国的短板在于光刻机，与国外先进技术有非常大的差距。为什么刻蚀机技术那么好，不能弥补这个短板吗？这就是光刻机和蚀刻机的不同，有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混。其实两者的区别非常的大，光刻机是芯片制造的灵魂，而蚀刻机是芯片制造的肉体。

光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面，刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。光刻机把图案印上去，然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案（或者没有图案）的部分，留下剩余的部分就是集成电路。所以说这是两个过程要用到的设备，而且这两个过程是连续的。

我国光刻机的最高水平是上海微电子的90nm制程，世界顶尖的光刻机是ASML的7nm EUV光刻机，ASM已经开始研制5nm制程的光刻机。相对来说，我国在光刻机制造领域与国际先进水平有很大的差距，高端光刻机全部依赖进口。只能说我国的刻蚀机技术领先，中微半导体的介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机位于全球前三。但是在整个产业链的产能和技术上，与一些大型的企业差距非常的大，所以在中美贸易战中显得很吃亏。

那我们说完了中微半导体这个单独的行业领域，现在放眼整个行业，来看看半导体设备到底在这个行业中扮演者什么角色？

2、半导体产业

半导体的发展是越来越集成化，越来越小。从早期的电子管到现在的7nm器件，一个小小的芯片上需要有几百个步骤和工艺，显示出高端技术的优越性。也正是这样的行业特点，导致整个行业非常依赖技术的创新。而半导体设备是制作芯片的基石，没有这一块芯片不可能出现。

可以看到虽然产值低，但是缺这个还真的没办法发展下游。这也是贸易战在芯片领域为什么大打出手的原因，没有先进的技术，很难发展非常广大的信息系统。可以说这一行创造的价值并不高，但是不能缺少，是高端技术的积累。

大国重器：7nm芯片刻蚀机龙头

在技术含量极高的高端半导体产业中，能与美欧日韩等国际巨头同台较量的中国企业凤毛麟角，而中微半导体是其中一家。中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司，主要从事半导体设备的研发、生产和销售。而要了解中微这家公司，先不得不介绍一下公司创始人尹志尧。

尹志尧是一个颇具传奇色彩的硅谷技术大拿。

1980年赴美国加州大学洛杉矶分校攻读物理化学博士，毕业后进入英特尔中心研究开发部工作，担任工艺程师；1986年加盟泛林半导体，开发了包括Rainbow介质刻蚀机在内的一系列成功的等离子刻蚀机，使得陷入困境的泛林一举击败应用材料，跃升为全球最大的等离子刻蚀设备制造商，占领了全球40%以上的刻蚀设备市场。

以此同时，泛林与日本东京电子合作，东京电子从泛林这里学会了制造介质等离子体刻蚀机，复制其Rainbow设备在日本销售，后来崛起为介质刻蚀的领先公司。

1991年，泛林遭老对手美国应用材料挖角，尹志尧先后历任应用材料等离子体刻蚀设备产品总部首席技术官、总公司副总裁及等离子体刻蚀事业群总经理、亚洲总部首席技术官。

为了避免知识产权风险，尹志尧从头再来，用不同于泛林时期开发的技术，研发出性能更好的金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀设备，应用材料再次击败泛林，重返行业龙头地位，到2000年，应用材料占据了40%以上的国际刻蚀设备市场份额。

目前全球半导体刻蚀设备领域三大巨头——应用材料、泛林、东京电子，都与尹志尧的贡献密切相关。

2004年8月，已年届六旬的尹志尧带领15名硅谷资深华裔技术工程师和管理人员回国，创立了中微半导体，并在短短数年之间崛起为全球半导体设备领域的重要玩家。

中微从2004年创立时，首先着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE，到目前为止己成功开发了双反应台Primo D-RIE，双反应台Primo AD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品，涵盖65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm关键尺寸的众多刻蚀应用。

从2012年开始中微开始开发ICP刻蚀设备，到目前为止己成功开发出单反应台的Primo nanova刻蚀设备，同时着手开发双反应台ICP刻蚀设备。公司的ICP刻蚀设备主要是涵盖14nm、7nm到5nm关键尺寸的刻蚀应用。

这里面看起来是几个似乎不起眼的数据，但里面蕴含了满满的技术含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蚀技术，一时间众说纷纭。如今，中微半导体与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起，组成了国际第一梯队，为全球最先进芯片生产线供应刻蚀机。

成立线索

仙童半导体创立于1957年，这段史实必须从两条线索讲起。

1955年，成就了"本世纪最伟大发明"的"电晶体之父"的肖克利(W.Shockley)博士，离开贝尔实验室返回故乡圣克拉拉，创建"肖克利半导体实验室"。这一喜讯，正中特曼教授为矽谷网罗天下英才之下怀: 有了肖克利这棵"梧桐树" ，何愁引不到成群的"凤凰"来?电子电脑界焦急地关注著肖克利的行踪。 据说，300年前当牛顿宣布准备在他的故乡建一所工厂时，全世界的物理学界也是如此心态。不久，因仰慕"电晶体之父"的大名，求职信像雪片般飞到肖克利办公桌上。第二年，八位年轻的科学家从美国东部陆续到达矽谷，加盟肖克利实验室。他们是:罗伯特·诺伊斯(N. Noyce)、戈登·摩尔(Gordon Moore)、布兰克(J.Blank)、克莱尔(E.Kliner)、赫尔尼(J.Hoerni)、拉斯特(J.Last)、罗伯茨(S.Roberts)和格里尼克(V.Grinich)。他们的年龄都在30岁以下，风华正茂，学有所成，处在创造能力的巅峰。他们之中，有获得过双博士学位者，有来自大公司的工程师，有著名大学的研究员和教授，这是当年美国西部从未有过的英才百家乐大集合。

29岁的诺依斯是八人之中的长者，是"投奔"肖克利最坚定的一位。当他飞抵旧金山后所做的第一件事，就是倾囊为自己购下一所住所，决定永久性定居，根本就没有考虑到工作环境、条件和待遇。其他七位青年，来矽谷的经历与诺依斯大抵相似。可惜，肖克利是天才的科学家，却缺乏经营能力他雄心勃勃，但对管理一窍不通。特曼曾评论说:"肖克利在才华横溢的年轻人眼里是非常有吸引力的人物，但他们又很难跟他共事。"一年之中，实验室没有研制出任何象样的产品。

由来

八位青年瞒着肖克利开始计画出走。在诺依斯带领下，他们向肖克利递交了辞职书。肖克利怒不可遏地骂他们是"八叛逆"(The Traitorous Eight)。青年人面面相觑，但还是义无反顾离开了他们的"伯乐"。不过，后来就连肖克利本人也改口把他们称为"八个天才的叛逆"。在矽谷许多著作中，"八叛逆"的照片与惠普的车库照片，具有同样的历史价值。

公司发展

"八叛逆"找到了一家地处美国纽约的摄影器材公司来支持他们创业，这家公司名称为Fairchild，音译"费尔柴尔德"，但通常意译为"仙童"。仙童摄影器材公司的前身是谢尔曼·费尔柴尔德(S. Fairchild)1920年创办的航空摄影公司。费尔柴尔德不仅是企业家，也是发明家。他的发明主要在航空领域，包括密封舱飞机、摺叠机翼等等。由于产品非常畅销，他在1936年将公司一分为二，其中，生产照相机和电子设备的就是仙童摄影器材公司。

当"八叛逆"向他寻求合作的时候，已经60多岁的费尔柴尔德先生仅仅提供了3600美元的种子基金， 要求他们开发和生产商业半导体器件， 并享有两年的购买特权。于是，"八叛逆"创办的企业被正式命名为仙童半导体公司，"仙童"之首自然是诺依斯。

1957年10月，仙童半导体公司仍然在矽谷瞭望山查尔斯顿路租下一间小屋，距离肖克利实验室和距离当初惠普公司的汽车库差不多远。"仙童"们商议要制造一种双扩散基型电晶体，以便用矽来取代传统的锗材料，这是他们在肖克利实验室尚未完成却又不受肖克利重视的项目。 费尔柴尔德摄影器材公司答应提供财力，总额为150万美元。诺依斯给伙伴们分了工，由赫尔尼和摩尔负责研究新的扩散工艺，而他自己则与拉斯特一起专攻平面照相技术。

1958年1月， IBM公司给了他们第一张订单，订购100个矽电晶体，用于该公司电脑的存储器。 到1958年底，"八叛逆"的小小公司已经拥有50万销售额和100名员工，依靠技术创新优势，一举成为矽谷成长最快的公司。

仙童半导体公司在诺依斯精心运筹下，业务迅速地发展，同时，一整套制造电晶体的平面处理技术也日趋成熟。天才科学家赫尔尼是众"仙童"中的佼佼者，他像变魔术一般把矽表面的氧化层挤压到最大限度。仙童公司制造电晶体的方法也与众不同，他们首先把具有半导体性质的杂质扩散到高纯度矽片上，然后在掩模上绘好电晶体结构，用照相制版的方法缩小，将结构显影在矽片表面氧化层，再用光刻法去掉不需要的部分。

扩散、掩模、照相、光刻……，整个过程叫做平面处理技术，它标志著矽电晶体批量生产的一大飞跃，也仿佛为"仙童"们打开了一扇奇妙的大门，使他们看到了一个无底的深渊:用这种方法既然能做一个电晶体，为什么不能做它几十个、几百个，乃至成千上万呢?1959年1月23日，诺依斯在日记里详细地记录了这一闪光的构想。

1959年2月，德克萨斯仪器公司(TI)工程师基尔比(J.kilby)申请第一个积体电路发明专利的讯息传来，诺依斯十分震惊。他当即召集"八叛逆"商议对策。基尔比在TI公司面临的难题，比如在矽片上进行两次扩散和导线互相连线等等，正是仙童半导体公司的拿手好戏。诺依斯提出:可以用蒸发沉积金属的方法代替热焊接导线，这是解决元件相互连线的最好途径。仙童半导体公司开始奋起疾追。 1959年7月30日，他们也向美国专利局申请了专利。为争夺积体电路的发明权，两家公司开始旷日持久的争执。1966年，基尔比和诺依斯同时被富兰克林学会授予巴兰丁奖章，基尔比被誉为"第一块积体电路的发明家"而诺依斯被誉为"提出了适合于工业生产的积体电路理论"的人。1969年，法院最后的判决下达，也从法律上实际承认了积体电路是一项同时的发明。

1960年，仙童半导体公司取得进一步的发展和成功。由于发明积体电路使它的名声大振， 母公司费尔柴尔德摄影器材公司决定以300万美元购买其股权，"八叛逆"每人拥有了价值25万美元的股票。1964年，仙童半导体公司创始人之一摩尔博士，以三页纸的短小篇幅，发表了一个奇特的定律。摩尔天才地预言说道，积体电路上能被集成的电晶体数目，将会以每18个月翻一番的速度稳定增长，并在今后数十年内保持着这种势头。摩尔所作的这个预言，因后来积体电路的发展而得以证明，并在较长时期保持了它的有效性，被人誉为"摩尔定律"，成为新兴电子电脑产业的"第一定律"。

离开仙童

60年代的仙童半导体公司进入了它的黄金时期。 到1967年，公司营业额已接近2亿美元，在当时可以说是天文数字。据那一年进入该公司的虞有澄博士(现英特尔公司华裔副总裁)回忆说:"进入仙童公司，就等于跨进了矽谷半导体工业的大门。"然而，也就是在这一时期，仙童公司也开始孕育著危机。母公司总经理不断把利润转移到东海岸，去支持费尔柴尔德摄影器材公司的盈利水平。目睹母公司的不公平，"八叛逆"中的赫尔尼、罗伯茨和克莱尔首先负气出走，成立了阿内尔科公司。据说，赫尔尼后来创办的新公司达12家之多。随后，"八叛逆"另一成员格拉斯也带着几个人脱离仙童创办西格奈蒂克斯半导体公司。从此，纷纷涌进仙童的大批人才精英，又纷纷出走自行创业。

正如苹果公司贾伯斯形象比喻的那样:"仙童半导体公司就象个成熟了的蒲公英，你一吹它，这种创业精神的种子就随风四处飘扬了。"脱离仙童半导体创办公司者之中，较有名气的是查尔斯·斯波克(C.Sporck)和杰里·桑德斯(J. Sanders)。斯波克曾一度担任过仙童半导体公司总经理，1967年出走后，来到国民半导体公司(NSC) 担任CEO。他大刀阔斧地推行改革，把NSC从康乃狄克州迁到了矽谷， 使它从一家亏损企业快速成长为全球第6大半导体厂商。桑德斯则是仙童半导体公司销售部主任，1969年，他带着7位仙童员工创办高级微型仪器公司(AMD)，这家公司已经是仅次于英特尔公司的微处理器生产厂商，K6、K6-2等微处理器产品畅销全世界。

1968年，"八叛逆"中的最后两位诺依斯和摩尔，也带着格鲁夫(A. Grove)脱离仙童公司自立门户， 他们创办的公司就是大名鼎鼎的英特尔(Intel)。虽然告别了仙童，"八叛逆"仍然约定时间在一起聚会，最近的一次是1997年，8人之中只有6人还健在。似乎要高扬"八叛逆"的"叛逃"精神，一批又一批"仙童"夺路而出，掀起了巨大的创业热潮。对此，80年代初出版的著名畅销书《矽谷热》(Silicon Valley Fever)写到:"矽谷大约70家半导体公司的半数，是仙童公司的直接或间接后裔。在仙童公司供职是进入遍布于矽谷各地的半导体业的途径。1969年在森尼维尔举行的一次半导体工程师大会上， 400位与会者中，未曾在仙童公司工作过的还不到24人。"从这个意义上讲，说仙童半导体公司是"矽谷人才摇篮"毫不为过。

公司被卖

人才大量流失是矽谷发展的"福音"，给仙童半导体带来的却是一场灾难。从1965年到1968年， 公司销售额不断滑坡，还不足1.2亿美元，连续两年没有赢利。人们都清楚地意识到，它再也不是"淘气孩子们创造的奇迹"了。

为了找人接替诺依斯的工作， 谢尔曼·费尔柴尔德以矽谷历史上最高的待遇--3年100万美元薪金外加60万美元股票， 从摩托罗拉公司请来莱斯特·霍根博士，亡羊补牢，以显示其"求贤若渴"的姿态。霍根不是一位无能的总经理， 曾经给摩托罗拉公司带来过重大转机。在执政仙童6年期限内，他尽了最大的努力，使公司销售额增加了两倍。然而，仙童半导体公司的灵魂人物已经离去，它的崩溃不过是时间迟早问题。1974年，无力回天的霍根，把权柄交给36岁的科里根， 而他的继任者却在二三年内，让这家公司从半导体行业的第2位，迅速跌落到第6位。

70年代末，科里根终于发现，挽救仙童半导体公司的最好途径是把它卖掉。几经周折，他最终选定了一家拥有21亿美元资产的斯伦贝谢(Schlumberger)公司，尽管这是一家法国公司，而且是经营石油服务业的公司。1979年夏季，曾经是美国最优秀的企业仙童半导体公司被法国外资接管，售价3亿5千万美元，在矽谷内外造成极大的轰动。

其他信息

外资似乎也不能给日益衰败的仙童半导体注入活力，虽然斯伦贝谢招聘到一批研究人工智慧的人才，原本可以让仙童快速进入机器人生产领域，但他们没有这样做。实际上，在继续亏损后，仙童又被用原价的三分之一转卖给另一家美国公司，买主正是原仙童总经理斯波克管理的国民半导体公司(NSC)，仙童半导体品牌一度寿终正寝。1996年，国民半导体公司把原仙童公司总部迁往缅因州，并恢复了"仙童半导体"的老名字。但是，拥有员工6500人的"矽谷人才摇篮"却不得不退出了矽谷。

早在1962年，仙童半导体公司就在缅因州建立了研制和制造电晶体的生产线，在加州，在犹他州，甚至在韩国和马来西亚都有其分部，在半导体器件领域仍有较强的实力，主要研制和生产半导体存储器设备。总部迁至缅因州南波特兰后，公司领导力图重振雄风，可是，命运多舛的"仙童"，1997年3月被国民半导体公司以5.5亿的价格再次出售，原因不言而喻--国民半导体公司以同样的价格买下了全球第三大微处理器制造商Cyrix， 试图与Intel和AMD争夺PC机半导体市场。

被人买来卖去的滋味肯定不好受，仙童半导体现任CEO和总裁克尔克·庞德(K.Pond)希望对公司实施战略性的重组。庞德曾就学于阿肯色大学电子工程系，并获得宾夕法尼亚工商管理硕士(MBA) 。自1968年加入仙童半导体公司以来，先后在许多部门担任要职，1994年起就是仙童半导体的主要领导人。好在这次出资收购的是一家风险资本公司，仙童半导体公司终于具有中立的身份。庞德兴奋地说，这次转变将有利于开发仙童的内部价值，可以让我们自主发展，成为拥有多种产品供应的半导体企业。

果不其然，庞德旗下的仙童半导体连续做出了惊人之举，它也开始了企业收购:当年11月， 仙童半导体斥资1.2亿，买下了年收入7000万的Raytheon公司半导体分部1998年12月，仙童再次斥资4.55亿，跨国购并了韩国三星公司属下一个制造特殊晶片的半导体工厂。这次收购将使仙童制造的半导体产品更适合于电视、录像机和音频设备，大踏步地向消费电子制造业挺进。

作为支撑矽谷崛起的"神话"，仙童半导体公司走过了一段辉煌而曲折的历程，成功与失败都因人才而致，正所谓"成也萧何，败也萧何"。

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