江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

关键时刻开花结果!一文详解中国半导体行业磨剑14载的“02专项”

关键时刻开花结果!一文详解中国半导体行业磨剑14载的“02专项”
文章图片
2018年4月 ， 美国商务部以中兴通讯行为违规为由 ， 宣布禁止美国公司向中兴通讯出口电讯零部件产品 ， 拉开了美国从高科技领域压制中国产业发展的序幕 。
时任董事长殷一民紧接着就表态称中兴&ldquo可能进入休克&rdquo ， 让国人清楚认识到了中国在芯片这一尖端技术领域受到的限制有多大 。
初步&ldquo告捷&rdquo之后 ， 美国变本加厉 ， 将目标对准了我国在民用高科技领域的代表&mdash&mdash华为 。 于是在接下来的2年间 ， 国人看到美国对华为的限制步步收紧 ， 终于到今年5月 ， 不仅是美国企业 ， 全球所有用到美国技术和产品的企业 ， 都停止了向华为提供服务和产品 。
众所周知 ， 在芯片制造领域关键的先进制程晶圆代工环节 ， 我国基本完全依赖于外国设备 。 一时间 ， 消极、压抑的气氛在行业内蔓延 。
不过就在这时候 ， 市面上突然接连传来了几条好消息 。
比如中微半导体已经可以量产全球最高水平的5nm刻蚀机 ， 并在年初宣布成为台积电供货商6月初 ， 上海微电子宣布攻克28nm光刻机难关 ， 最快2021年交付 ， 将这个领域的国内外差距缩小到了3-4年6月末 ， 中电科宣布 ， 自主研制的高能离子注入机性能达国际主流先进水平 ， 年底推出产品 。
一系列好消息着实让不少人提振了精神 ， 但也引发了质疑:过去几十年一直落后的产业 ， 怎么一被制裁 ， 一夜之间就争气了起来?是不是又是有些标题党营销号炒作消息 ， 强行沸腾?
事实上 ， 这些成果虽然&ldquo碰巧&rdquo集中出现在了这个关键节点上 ， 但它们的诞生既不是营销号的炒作 ， 也不是某些企业偶尔的灵光一现 ， 而是过去中国从上到下 ， 整个行业十几年长时间、有计划投入的结果 。 其出现可以一直溯源到14年前的&ldquo02专项&rdquo 。
什么是02专项?
在21世纪头个十年期间 ， 国家就认识到在尖端科技领域掌握自主技术的重要性 。 2003年 ， 国务院启动了中长期科技发展规划的制定工作 ， 经过3年的研究和讨论 ， 于2006年发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006--2020年)》 。
《纲要》在高科技领域中划出了16个重大专项 ， 当时国家决定 ， 这16个重大专项就是我国接下来要通过核心技术突破和资源集成 ， 在一定时限内完成的重大战略产品、关键共性技术和重大工程 ， 是我国到2020年科技发展的重中之重 。
而在诸多专项之中 ， 关于芯片制造的&ldquo极大规模集成电路制造技术及成套工艺&rdquo项目就排在第2位 ， 因此行业内将之称为&ldquo02专项&rdquo 。
此外 ， 《纲要》内的01专项也和芯片有关 。 该专项是&ldquo核高基专项&rdquo ， 也就是&ldquo核心电子器件、高端通用芯片及基础软件&rdquo专项 。
从内容上看 ， 01专项着重于芯片的设计以及基础软件的开发等 ， 我们之前介绍过的EDA软件就属于这一专项的内容 。 02专项则偏向于半导体制造的硬件问题 ， 光刻机、刻蚀机等属于这一领域 。 在前者上 ， 我国已经诞生了海思、紫光等一流的芯片设计企业 ， 但在后者上 ， 我国却长期被卡住了咽喉 。
【关键时刻开花结果!一文详解中国半导体行业磨剑14载的“02专项”】那么 ， 随着《纲要》规划的节点2020年已经到来 ， 被寄予厚望的02专项如今怎么样了?
有喜有忧
根据当初的规划 ， 02专项的目标是&ldquo重点进行45-22纳米关键制造装备攻关 ， 开发32-22纳米互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺、90-65纳米特色工艺 ， 开展22-14纳米前瞻性研究 ， 形成65-45纳米装备、材料、工艺配套能力及集成电路制造产业链 ， 进一步缩小与世界先进水平差距 ， 装备和材料占国内市场的份额分别达到10%和20% ， 开拓国际市场&rdquo 。
从目前的情况来看 ， 这个规划是略微保守的 。 现在的芯片行业已经快进入&ldquo5nm时代&rdquo ， 14nm技术研究怎么也算不上&ldquo前瞻&rdquo 。 但在当前被美国封锁的情况下 ， 最先进的制程并不是最大需求 ， 专项中提到的&ldquo集成电路制造产业链&rdquo才是当务之急 。
那么 ， 我们就从集成电路制造产业链的各个环节来看看 ， 02专项进展如何 。
在集成电路制造方面 ， 大致可以分成晶圆制造、封装、测试3个环节 ， 此外还要加上半导体材料制造等配套产业 。 媒体日常报道的芯片制造产业 ， 大多是指前3个环节 。
在这个意义上 ， 集成电路制造设备可以分成扩散炉、薄膜沉积设备、光刻机、刻蚀机、离子注入机、化学机械抛光机、清洗机这7种晶圆制造设备 ， 以及晶圆切割机、键合封装机、测试机、分选机、探针台等封测设备 。
在此之中 ， 晶圆制造设备的投资总额通常占整个晶圆厂投资总额的75%左右 ， 是整个产业的重中之重 ， 而刻蚀设备、光刻设备、薄膜沉积设备又是其中最重要的3类 ， 分别占晶圆制造设备价值量约24%、23%和18% 。
关键时刻开花结果!一文详解中国半导体行业磨剑14载的“02专项”
文章图片
总体而言 ， 我国在整个产业链的所有环节中 ， 均有企业涉猎 ， 不存在技术空缺之处 。 但具体来看 ， 不同环节相较国际水平仍有差异 ， 可谓有喜有忧 。
扩散炉
扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一 ， 主要用途是让晶圆在高温条件下对半导体晶圆进行掺杂 ， 改变和控制半导体内杂质的类型、浓度和分布 ， 以便建立起不同的电特性区域 。 其作用大体和前瞻经济学人文章报道过的离子注入机相似 。
关于扩散炉的市场信息不多 。 根据数年前的一份报告 ， 在卧式扩散炉上 ， 国内外的技术差距很小 ， 已经可以替代 。 但在适用于12英寸硅片的立式扩散炉方面 ， 国内厂商仍然落后较多 。
这个领域的国外厂商主要是英国Thermco和德国Centrothemthermalsolutions ， 国内厂商主要是北方华创、青岛福润德、中电科48所、青岛旭光、中电科45所 。
薄膜沉积设备
薄膜沉积是指任何在硅片衬底上沉积一层膜的工艺 ， 和刻蚀工艺配合 ， 在硅片上制造出需要的元件 。 如同建房子 ， 薄膜沉积就是在硅片上&ldquo建起&rdquo需要的东西 ， 刻蚀就是&ldquo挖掉&rdquo不需要的地方 。
薄膜沉积可分为化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、其他沉积(3%) 。 根据Gartner2018年统计的数据 ， 三者在半导体制造设备比重分别为15%、4%、3% ， 化学气相沉积无疑是最重要的 。
目前而言 ， 国外厂商占据沉积设备绝大部分市场 。 根据Gartner2018年的数据 ， 美国应用材料、美国Lam和日本东京电子占据全球CVD设备市场74%的份额PVD市场仅应用材料一家就占据了74%的份额其他沉积设备市场 ， 应用材料、Lam和Aixtron占据67%的份额 。
国内设备厂商中占有一定份额的是北方华创(PVD市场占比1.4%)和中微公司(其他沉积设备市场占7%) 。
值得注意的是 ， 2家公司近年来势头良好 ， 2018年长江存储的2台PVD订单均来自北方华创 ， 2019年的12台也有1台来自北方华创 。 同时其2019年17台等离子体CVDshebei中有4台来自沈阳拓荆 。
光刻机
关于光刻机及其用处 ， 媒体长篇累牍的报道已经有很多 ， 这里就不再赘述了 。
在这个市场 ， 荷兰的ASML(阿斯麦)是当之无愧的霸主 。 2019年的数据显示 ， 全球光刻机出货量99%集中在ASML和日本的尼康、佳能3家 。 其中ASML份额最高 ， 达67.3% ， 且垄断了高端EUV光刻机市场 。
国内目前最先进的光刻机是前文上海微电子的28nm光刻机难关 ， 这一水平和ASML的差距在3年以上 ， 而且要等到2021年才能交付 ， 是目前我国集成电路制造领域最大的拦路虎之一 。
刻蚀机
刻蚀是用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程 ， 其基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形 。 光刻机在硅片表面&ldquo画&rdquo出图案后 ， 刻蚀机接着按照图案&ldquo挖掉&rdquo不需要的地方 。
在这个领域 ， 国外玩家主要有美国Lam、应用材料、KLA-Tencor(2015年被Lam收购) ， 日本东京电子、日立国际 ， 英国的牛津仪器 。 其中Lam、东京电子和应用材料3家市场占比超过90% 。 拉姆研究更是独占全球刻蚀设备半壁江山 。
有趣的是 ， 虽然在市场上落后 ， 但这个领域的中国企业在技术上已经有了反超之势 。 在去年底的临港新片区投资论坛上 ， 中微半导体CEO尹志尧博士透露 ， 他们已经研发出全球第1台5nm蚀刻机 ， 并获得台积电认可 。
离子注入机


    推荐阅读


    上一篇：博物馆|他们历经近30年收藏近12万件侨批 将陆续无偿捐出

    下一篇：确诊病例|辽宁大连新增1例本土确诊病例 系海产品加工企业员工