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。

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）对于美国半导体的“圈子文化”，电子发烧友网曾经有过专门报道，在题为《美国大搞IC圈子文化，多个联盟先后成立，中国芯要警惕这个问题》文章中，笔者着重分析了美国组建各个半导体联盟的目的，并点出了在美国这些联盟中，各成员之间的心并不齐。借用著名电影《无间道》里面的经典台词，那就是：有“内鬼”。

近日，日媒报道称，美国打算和日本两国组建一个“美日芯片同盟”，将此描述为“最安全”的技术同盟。这个联盟有两个主要目的：一是美日联手攻克先进制造工艺2nm研发和量产，摆脱全球芯片先进制造工艺对韩国和中国台湾的依赖；二是美日联盟将打造一个近乎封闭的半导体供应链，杜绝核心关键技术外泄到中国大陆。

这个新联盟的出现无疑印证了笔者此前的推论，在美国建立的所谓“美国半导体联盟SIAC”、“Chip 4联盟”和“Mitre Engenuity联盟”中，包括台积电、三星和欧洲一众IDM厂商，这些公司定然是出工不出力的。回过头来，或者是厂商自己，或者是当地政府又会继续搞自己的技术研究，因为部分政府和企业并不想完全被美国拿捏住。

但我们需要注意到的是，根据相关报道，此次的“美日芯片同盟”是由日本方面发起的，美国虽然可能是最大受益方，但这一次却是受邀方，那么这个新的联盟和新的发起方式会起到不一样的效果吗？

在全面解读“美日芯片同盟”之前，我们说一个结论，这个联盟的出现让此前的Chip 4联盟成了一个笑话，因为这明显是一个“自己人”掉转q头打“自己人”的行为，必然让韩国和中国台湾非常不爽。

那么从另一个方面来说，日本此举算是完全投美国所好，帮助美国完善目前处于第二梯队水平的芯片制造环节。

根据日媒的报道，日本政府之所以主动出击迎合美国政府，一个重要的原因是台积电对于芯片制造技术的管理和保密非常严格，不会在中国台湾岛以外的地方建立尖端工艺的晶圆代工厂。虽然台积电美国工厂规划的工艺是5nm，但这个工厂的进度非常缓慢，预计将会在2024年才会出第一批量产产品，从规划到量产跨越了4年多，这和台湾岛内5nm工厂小于18个月的建设速度完全不可同日而语，以台积电的速度，2025年该公司预计将开始量产2nm，因此美国5nm工厂也差不多满足了工艺至少落后两代的要求。

并且，日媒的评估更为悲观，认为台积电在美国和日本的工厂仍然将会是以10-20nm工艺为主流，这让美日领先的半导体厂商依然要对台积电在台湾岛的先进晶圆代工厂非常依赖。

按照当前的规划，“美日芯片同盟”不仅要攻克2nm的研发和制造，还会建立一个非常安全的供应链体系，在这方面，日本政府手里算是带着诱人筹码的。我们都知道日本在半导体材料和设备方面拥有不俗的实力，尤其是前者。

比如在硅片供应上，根据相关机构截止到2020年9月份的统计数据，日本信越化学在全球硅晶圆制造市场的份额高达29.4%，稳居第一，第二名同样是日本企业，日本胜高（SUMCO）的市场份额为21.9%。虽然环球晶圆在收购Siltronic AG之后超越了胜高，但并不影响日本厂商在硅晶圆制造市场过半的市占比。

而在半导体材料的光刻胶方面，日本JSR、东京应化是唯二两家能够量产所有主流类型光刻胶产品的公司，包括EUV光刻胶。

在半导体设备方面，日本拥有东京电子（TEL）、爱德万测试（Advantest）、SCREEN、KOKUSAI ELECTRIC、日立高新 科技 等众多全球领先厂商。统计数据显示，日本半导体设备厂商大约提供了全球37%的半导体设备，影响力可以说仅次于美国。

根据报道，此次“美日芯片同盟”的筹建，日本方面包括东京电子、佳能和国立先进工业科学技术研究所等企业和组织都有很大的可能参与其中。而美国方面，除了一些半导体设备厂商，IBM和英特尔预计将参与其中。

再算上美国对ASML的影响力，可以说“美日芯片同盟”要设备有设备，要材料有材料，唯独缺的就是技术，如果能够如愿攻克2nm，那么美国在全球半导体市场的影响力将进一步增强。

为什么说美国会欣然接受日本的邀约呢？一项数据表明，美国在过去几年里，对台积电的依赖越来越严重，这是美政府不想看到的，想要极力挽回这样的局面，一切可能的方法都会尝试。

这并非是空口无凭的猜测，而是有真实的数据作为支撑。先看美国自己的官方数据，根据美国半导体行业协会（SIA）的数据统计，2021年美国半导体公司的全球市场依然稳居第一，份额占比达到46%，但过去8年间，美国半导体制造占全球的份额下降了10%以上。

而我们看一下台积电的财报数据，2021年，美国是台积电最大的市场，贡献1.01万亿新台币，同比增长24%，占营收比重为64%。其中，苹果公司作为台积电最大客户，一家就贡献了4054亿新台币，同比增长20.4%，占比总营收从25%提升至26%。

而从全球晶圆代工市场格局来看，截止到2021年Q3的统计数据显示，目前在全球晶圆代工市场，台积电依然占据着过半的市场份额，占比达到53.1%。

台积电不在岛外建尖端晶圆厂的行为，以及张忠谋多次强调台湾岛外无法复刻台积电成功的言论让美政府定然非常不爽，只要有一丝机会能够取而代之，都会去尝试。

笔者曾在《美国大搞IC圈子文化，多个联盟先后成立，中国芯要警惕这个问题》这篇文章中讲过，美国此前组建的“美国半导体联盟SIAC”、“Chip 4联盟”和“Mitre Engenuity联盟”都有bug，盟友之间有太多的芥蒂和心眼，绝非是铁板一块。

我们看，“Chip 4联盟”把之前SIAC联盟中的欧盟和英国给踢掉了。因为，美国看到了欧盟的“二心”，欧盟出台《芯片法案》的核心意图是提升欧盟自身的芯片产业实力，包括确立欧洲在更小、更快、更节能的芯片方面的研究和技术领先地位；加强欧洲在先进芯片设计、制造和封装方面的创新能力；以及建立合适的政策框架，确保欧洲在2030年前大幅提升芯片产能等等。

已经成为既定事实的台积电就够美国烦恼的了，欧盟还要来添乱，说明其心必异。

而让美国政府更加难堪的是，“Chip 4联盟”中的韩国到现在都还在洽谈中，多家韩国媒体报道称，韩国政府和企业很难接受这一提议。

“Chip 4联盟”的另一方就是中国台湾，也就是台积电的大本营。“Chip 4联盟”的出发点是确保美国半导体制造技术拥有全球领先地位，这是要割台积电的肉而肥美国本土半导体制造，台积电会鼎力支持？美政府自己估计都不信。

虽然这些联盟成员肯定都会帮着美国对中国大陆进行技术外泄的封锁，但并不能让美国达到自己半导体从设计到制造全面领先的目的。

笔者赞同很多业者的说法，就剩下美日双边的技术同盟最有可能顺利地开展下去，虽然不一定能够达成目标，但是双方构建安全供应链体系的目标较为一致，算是趣味相投，且彼此都是有利可图。

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