摘要： 半導(dǎo)體設(shè)備是芯片制造的基礎(chǔ)，全球主要生產(chǎn)廠商集中在歐美、日本、韓國(guó)以及中國(guó)臺(tái)灣等地，國(guó)外比較知名的企業(yè)如美國(guó)應(yīng)用材料(AMAT)、荷蘭阿斯麥(ASML)、東京電子等憑借資金、技術(shù)優(yōu)勢(shì)逐漸壟斷了全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)，我國(guó)在高端半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域與國(guó)外還有很大差距。

芯片制造流程包括：硅片制造、晶圓制造、封裝測(cè)試三個(gè)環(huán)節(jié)，整個(gè)制造流程中晶圓代工廠設(shè)備占比最高約為80%、檢測(cè)設(shè)備占8%、封裝設(shè)備約占7%，硅片制造設(shè)備及其他占5%。

硅片生產(chǎn)自主可控助推國(guó)產(chǎn)硅片制造設(shè)備發(fā)展

硅片制造工序大致可分為拉晶、切片、磨片、倒角、刻蝕、拋光、清洗和檢測(cè)，其中拉晶、拋光、檢測(cè)是硅片制造的核心環(huán)節(jié)，對(duì)應(yīng)的設(shè)備為單晶爐(占整個(gè)工序設(shè)備價(jià)值量的25%)、CMP 拋光機(jī)(25%)、檢測(cè)設(shè)備(15%)。

表1 硅片制造設(shè)備國(guó)內(nèi)外廠商

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全球硅片制造設(shè)備及技術(shù)被歐美、日韓企業(yè)所壟斷，包括德國(guó)CGS公司、日本SPEEDFAM、日本 Advantest、美國(guó) MTI等。國(guó)內(nèi)的硅片設(shè)備商主要有晶盛機(jī)電、北方華創(chuàng)、中電科45所、華峰測(cè)控等企業(yè)，技術(shù)水平還處于發(fā)展階段。

其中晶盛機(jī)電的8英寸單晶爐已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代，12寸單晶爐開始小批量生產(chǎn)，并研制出了滾圓機(jī)、截?cái)鄼C(jī)、雙面研磨機(jī)、全自動(dòng)硅片拋光機(jī)等新品設(shè)備，進(jìn)一步向硅片制造全產(chǎn)業(yè)鏈延伸。北方華創(chuàng)是國(guó)內(nèi)唯一硅刻蝕機(jī)的設(shè)備供應(yīng)商，12英寸硅片用硅刻蝕設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入東南亞市場(chǎng)，14nm制程的硅刻蝕機(jī)也開始進(jìn)入生產(chǎn)線驗(yàn)證。檢測(cè)設(shè)備方面長(zhǎng)川科技打破了長(zhǎng)期由日本愛德萬(wàn)、美國(guó)泰瑞達(dá)壟斷的檢測(cè)設(shè)備市場(chǎng)，取得了技術(shù)突破，且預(yù)收購(gòu)新加坡半導(dǎo)體公司STI，STI廣泛的客戶基礎(chǔ)、良好的業(yè)界口碑和全面的市場(chǎng)布局，將顯著加速長(zhǎng)川科技在海外市場(chǎng)的拓展步伐。

晶圓制造設(shè)備國(guó)產(chǎn)化有待突破

在晶圓制造設(shè)備中光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、薄膜沉積設(shè)備為核心設(shè)備，分別占晶圓制造環(huán)節(jié)的約30%、25%和25%。其中光刻機(jī)是最核心設(shè)備，ASML公司在這一領(lǐng)域占據(jù)絕對(duì)壟斷地位，其最新的EUV光刻機(jī)可用于試產(chǎn)7nm制程，每臺(tái)售價(jià)高達(dá)3-4億美元。國(guó)內(nèi)唯一具備光刻機(jī)生產(chǎn)能力的是上海微電子公司，性能最好的僅能加工90nm制程芯片，差距較為明顯。

其次在刻蝕機(jī)方面，晶圓刻蝕的精度要求遠(yuǎn)高于硅片刻蝕，全球刻蝕機(jī)龍頭企業(yè)是美國(guó)Lam Researc泛林集團(tuán)。國(guó)產(chǎn)刻蝕機(jī)廠商中微半導(dǎo)體的16nm刻蝕機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)，7-10nm設(shè)備也已經(jīng)能趕上國(guó)際先進(jìn)水平。

最后是薄膜沉積(CVD、PVD)設(shè)備，一個(gè)中等規(guī)模的晶圓廠需要30臺(tái)左右，我國(guó)晶圓廠建設(shè)速度加快，但薄膜沉積設(shè)備供給卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到市場(chǎng)需求。全球市場(chǎng)中美國(guó)應(yīng)用材料公司(AMAT)占據(jù)壟斷地位，而北方華創(chuàng)、沈陽(yáng)拓荊等國(guó)內(nèi)企業(yè)正在尋求技術(shù)突破，其中北方華創(chuàng)可應(yīng)用于14nm制程的PVD設(shè)備開始進(jìn)入生產(chǎn)線驗(yàn)證，應(yīng)用于28nm制程的PVD設(shè)備已逐步量產(chǎn)。

表2 晶圓制造設(shè)備國(guó)內(nèi)外廠商

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封裝測(cè)試設(shè)備國(guó)產(chǎn)化加速

封裝測(cè)試是芯片制造的最后一步，為確保芯片的功能，要對(duì)每一個(gè)被封裝的集成電路進(jìn)行測(cè)試，包括結(jié)構(gòu)檢測(cè)、光罩檢測(cè)等，以滿足制造商的電學(xué)和環(huán)境特性參數(shù)要求。封測(cè)是我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)率先突破壟斷且發(fā)展最成熟的環(huán)節(jié)，每年市場(chǎng)銷售額增長(zhǎng)穩(wěn)定。2018年我國(guó)集成電路封裝測(cè)試業(yè)的銷售規(guī)模為2194億元，同比增長(zhǎng)16%，銷售規(guī)模僅次于中國(guó)臺(tái)灣。封測(cè)產(chǎn)值占全球比例超過16%，是全球第三大封測(cè)市場(chǎng)。

表3 封測(cè)設(shè)備國(guó)內(nèi)外廠商

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結(jié)語(yǔ)

半導(dǎo)體芯片國(guó)產(chǎn)化發(fā)展是大勢(shì)所趨，在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)下，半導(dǎo)體制造設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程將會(huì)不斷加速。而國(guó)內(nèi)企業(yè)唯有加強(qiáng)研發(fā)水平、提高技術(shù)能力，才能提高國(guó)產(chǎn)設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)力，以盡快達(dá)到全產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。