油炸小可爱|似华为般极端处境，中芯们准备好应对了吗？半导体设备替代盼加速
【油炸小可爱|似华为般极端处境，中芯们准备好应对了吗？半导体设备替代盼加速】中芯国际被美针对应该是预料之中的事情 。 中芯SMIC是全球第五大晶圆代工厂 ， 居台积电、三星、格芯、联电之后 ， 市场占率约4.5% ， 服务国内包括华为、兆易创新、紫光展锐在内的上千家科技企业 。
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尽管中芯国际目前最先进的制程只有14nm ， 距离芯片制造龙头台积电相差2-3代的技术工艺 ， 但中芯国际依然是全球领先的集成电路晶圆代工企业 ， 也是我们技术最先进、规模最大、配套服务最完善、跨国经营的专业晶圆代工企业 。 在逻辑工艺领域 ， 中芯国际是我们唯一可以实现14纳米FinFET量产的芯片代工企业 ， 代表大陆自主研发集成电路制造技术的最先进水平 。
但是 ， 先进的晶圆制造企业 ， 需要先进的半导体设备及材料产业链的支持 ， 才能实现真正的独立自主 ， 中芯国际在设备和材料上 ， 仍然需要依赖大量的美系技术和设备 ， 所以美方一旦把用于华为的限制措施 ， 去针对中芯以及国内的其他晶圆制造企业 ， 无疑将严重影响大陆半导体产业发展的进程 。
我们的半导体设备替代步伐 ， 行进到哪一步了 ， 能否承受未来可以预料的极端处境呢？
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世界前十大晶圆代工厂
随着芯片制程不断突破物理极限 ， 集成度越来越高 ， 晶圆厂资本开支 ， 在每代工艺节点的增速平均达30%。 例如 ， 每万片月产能 ， 在12英寸晶圆的初代节点（90nm）时 ， 只需要4.8亿美金资本开支 ， 而进入14nm则需要20亿美金的资本开支 ， 7nm则高达25亿美金 。
2018年 ， 联电、Global Foundries在抵达14nm或12nm节点后 ， 宣布退出更高制程的探索 ， 10nm 工艺以下的玩家 ， 只剩下台积电、英特尔和三星 。 第二梯队中 ， 唯有中芯国际没有放弃 。
在更加不确定的后全球化商业环境里 ， 在外部科技限制压力不断升级的背景下 ， 中芯国际承载着中国半导体产业实现自主可控的历史使命 。
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中芯生产线
中芯国际在国内半导体产业链扮演着非常重要的角色 。 中芯拥有珍贵的14纳米FinFET量产技术 ， 而14nm已经可以涵盖60%以上的芯片需求 ， 中芯目前在0.35微米至14纳米多种技术节点 ， 可应用于不同工艺平台 ， 具备逻辑电路、电源/模拟、高压驱动、嵌入式非挥发性存储、非易失性存储、混合信号/射频、图像传感器等多个工艺平台的量产能力 ， 值得一提的特色工艺领域 ， 中芯国际陆续推出大陆最先进的24纳米NAND、40纳米高性能图像传感器等特色工艺 ， 与各领域的龙头公司合作 ， 实现在特殊存储器、高性能图像传感器等细分市场的持续增长 。
尤其是 ， 中芯也为国内先进的半导体设备和材料供应链的国产化进程 ， 提供了关键的支撑 。
晶圆厂需要多种半导体设备 ， 包括最为人所知的光刻机 。 根据Gartner及各公司公告数据 ， 各项半导体设备在竞争格局上 ， 均被前1到4家公司所垄断：
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光刻机
光刻机：全球EUV极紫光刻设备100%来自ASML（荷兰） ， ASML在光刻机市场处于绝对垄断地位；
刻蚀设备：硅基刻蚀主要被Lam（美）和应用材料（美）垄断 ， 介质刻蚀主要被东京电子（日）和Lam（美）垄断；
薄膜设备：CVD主要被日立、Lam（美）、东京电子、应用材料（美）垄断 ， PVD被Lam（美）和应用材料（美）垄断；
显影设备： 东京电子（日）处于绝对垄断地位；
离子注入机：全球约70%来自应用材料（美） ， 18%来自Axcelis Technologies（美）；
清洗设备：主要来自DNS、Lam（美）、东京电子等
CMP：70%来自应用材料（美） ， 26%来自Ebara；
热处理：被应用材料（美）、日立国际电气、东京电子（日）垄断；
去胶设备：被PSK、Lam（美）、日立高科技、屹唐半导体（中）；
工艺检测设备： KLA（美）市场份额50% ， 应用材料（美）占12% ， 日立高科技占10%；
划片/减薄机：日本DISCO绝对垄断；
测试设备：被泰瑞达（美）和爱德万（日）双寡头垄断 。
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中芯国际主要进口设备采购
中芯国际在过去的两年大量采购了美方的设备 ， 仅上半年 ， 中芯国际先后投入6亿和5.43亿美元向美方的泛林半导体、应用材料采购半导体设备 。 而这些厂商 ， 正是使福建晋华陷入绝境的美系甲方供应商 。
根据中国招标网的统计 ， 7、8月份 ， 国产设备中标集中在长江存储、华力集成和积塔半导体三家产线 ， 从数据可以看出 ， 国产设备替代进程良好 。一方面中标设备的数量较多 ， 例如中微此前已经在长江存储中标介质刻蚀设备38 台 ， 而此次 8 月中标台数就已经达到了 11 台之多 ， 另一方面品类持续扩张 ， 例如中微的硅刻蚀获得了华力集成的追加订单 ， 替代程度有望持续超出预期 。
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半导体设备
半导体芯片制造设备中 ， 刻蚀、光刻和薄膜沉积三大核心工艺所用到的刻蚀设备、光刻机和薄膜沉积设备的价值量占比最大 ， 其中刻蚀设备在晶圆制造设备中的价值量占比超过 20% ， 一点都不亚于光刻机 。
由于 193nm 的 DUV 光刻机波长限制 ， 22nm 及以下工艺 ， 无法通过单次曝光完成光刻 ， 需采用多重曝光工艺 ， 增加了较多刻蚀步骤 ， 增大了对刻蚀设备的需求 。 工艺越先进 ， 刻蚀步骤数越多 ， 对刻蚀设备的需求也就越多 ， 刻蚀设备在产线中的价值占比也越大 。
目前看 ， 中微公司的产品在业内较为领先 ， 工艺节点已经达到 5nm ， 并且已经得到台积电的验证 ， 公司整体介质刻蚀及出货量已经超过 50 台 ， 并且得到客户较好的评价 。 北方华创在硅刻蚀机中处在国产替代加速阶段 ， 目前能够生产 28nm 的硅刻蚀机 ， 14nm 目前也在研发和小范围试产过程中 ， 预计未来也将有突破 。 北方华创已经出货的刻蚀机数量已经达到 20 台以上 。
根据中国国际招标网数据统计 ， 各类制程设备国产化率：
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去胶设备：国产化率最高的是去胶设备 ， 主要是屹唐半导体实现了去胶设备国产化；
清洗设备：国产化率约为 24%左右 ， 本土品牌主要是盛美半导体、北方华创；
刻蚀设备：国产化率约为 23%左右 ， 本土品牌包括中微半导体、北方华创、屹唐半导体；
热处理设备：国产化率约为 32%左右 ， 本土品牌包括北方华创、屹唐半导体；
PVD设备：国产化率约为 30%左右 ， 本土品牌包括北方华创；
CMP设备：国产化率约为 22%左右 ， 本土品牌包括华海清科；
CVD设备：有零的突破 ， 但总体国产化率不高于 5% ， 本体品牌是沈阳拓荆；
测试设备：国产化率 3%左右 ， 本土品牌包括上海睿励、中科飞测、上海精测半导体；
离子注入机：仍处于国产化突破前夕 ， 本土品牌包括中科信、凯世通等；
涂胶显影设备：仍处于国产化突破前夕 ， 本土品牌包括沈阳芯源；
光刻设备：仍处于国产化突破前夕 ， 本土品牌是上海微电子 。
此上看出：一线龙头中微的刻蚀设备、盛美的清洗设备等有望首先突破！
毫无疑问 ， 中芯国际是我们的半导体产业链中不可替代的支柱 ， 而且中芯的确在现阶段非常美系设备和技术 ， 美方如果对中芯也实施类似华为的极端遏制策略 ， 相信对我们的伤害是巨大的 。 谁让它们具备先发的优势呢？但相信这也是它们博弈的最后底牌 。
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我们仍需要从中看到机遇：
这有可能触动我们一直引而不发的相关措施；
中芯可以毫无顾忌的与华为捆绑在一起 ， 强强联手 ， 利用一切可以利用的资源 ， 释放我们所有的潜力；
美半导体大厂如应用材料、泛林研究、科磊的业务都会受到影响 ， 尽管重新验证设备会带来巨量的资金 ， 但它们的设备并非完全不能替代 。
半导体设备与材料的国产化进程需要很多年的努力才能见效 ， 建立国产设备为主导的芯片生产线在目前形势下 ， 已经有了最好的契机 ， 尽管这个契机是被逼出来的 。
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半导体产业链已经成了新时代 ， 国民经济的大动脉 。 2019年中国进口芯片3040亿美元 ， 是进口商品的第一大品类 ， 也就是说 ， 国家出口赚的外汇 ， 主要用来购买芯片了 。
按照产业链划分 ， 芯片产业有设备、材料、集成电路设计、晶圆代工和封装测试五大领域 。 我们不能只有华为中芯 ， 需要国家的力量协同攻关 ， 不仅仅只为打造自主可控的半导体产业链、供应链 ， 还要推动集成电路产业走向高端化 。
黑云压城 ， 中芯国际是否做好了处身似华为一样的极端境地的应对准备？我们不会浪费任何一场危机！
参考资料
中信证券《硅晶圆代工行业专题报告：见贤思齐 ， 中芯国际与台积电对比分析 及中芯国际相关产业链标的梳》
兴业证券《论晶圆代工格局及中芯国际对国产设备、材料的空间提升》
中银国际《半导体设备行业2020年中期策略：全球设备需求刚性 ， 国产品牌加快破局》
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