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国产半导体设备制造业分析——我们还有哪些短板

发布时间:2018-04-24 来源:EEWORLD订阅号 类型:产业分析 人浏览
关键字:

材料 半导体 生产设备

导  读:

?半导体生产设备和材料,是半导体产品的最上游。全世界每年销售的生产设备和材料,加起来总共800多亿美元左右,如果仅仅从规模上来看,其实并不大,就算有个国家占据了全球50%的生产设备和材料的份额,一年销售额也就是400亿美元多点。



中微半导体是尹志尧创办,他之前是全球最大的半导体生产设备商应用材料公司的副总裁,回国创办中微。从今年的销售额来说,中微和北方华创在半导体设备领域的销售都会大约在10-11亿人民币左右,似乎可以把两者并列成为半导体设备两个希望。


但是实际上,总体来说,北方华创要强得多,产线范围也要宽的多。中微的产品,主要是三大领域,一个是LED芯片的MOCVD机台,这个是LED芯片制造的核心设备,以致于衡量芯片厂家的制造能力,都是用它有多少MOCVD机台来衡量,机台数量越多的产能越大。


目前国内LED芯片产业在高速发展,三安光电,华灿光电等公司逐渐脱颖而出,逐渐进行进口替代,曾经LED灯里面的芯片中国是100%需要进口的,然而现在这种情况已经彻底改变,2016年LED芯片国产率提升至76%,达到了106亿元,进口则为33亿元。随着大陆厂商产能不断释放,2016年大陆芯片厂产值同比成长13%。


作为中国LED芯片的龙头企业三安光电,2017年底估计拥有多少台MOCVD呢,大约450台。三安的目标是2018年全球市占率提升到22%,可谓野心勃勃。


在MOCVD设备商方面,中微半导体在2017年10月宣布,其MOCVD设备Prismo A7机型出货量已突破100台,迈向重要里程碑,该款MOCVD是在2016年才推向市场的,由于持续接到新订单,中微预计2017年底可望出货约120台MOCVD设备。


整个中国大陆市场2017年预计新增的MOCVD为大约200台,按照中微半导体的出货量,国内市场占有率可以达到30%-40%甚至以上,这是非常不错的成绩。


当然中微的MOCVD主要还是在国内卖,美国的VEECO,德国的爱思强(没错就是曾经被中国资本试图收购,但是被美国人否决的德国爱思强)两巨头在全球MOCVD市场还是总体占有技术优势和份额领先优势。


例如三安光电在2016年以前购买的MOCVD机台,基本不是VEECO的就是爱思强的,VEECO和爱思强曾经占据了全球MOCVD  90%的市场份额,国内也有不少公司在做MOCVD,国产MOCVD设备从2012年底研发成功,到2016年开始完成批量验证,目前处于迅速上升的态势。经过不断洗牌,目前国产厂家中中微半导体和中晟光电在国产中较为领先,2016年占据国内市场11%的份额,由于技术验证已经完成,2017年国产MOCVD市场份额将出现暴增的局面。


在国际巨头VEECO和爱思强两家中,爱思强目前已经逐渐式微,其产品因为技术原因不满足三安光电的需求,导致其丧失了三安这一全球最大客户。爱思强已经处于掉队的状态,国际上唯一的强敌是美国VEECO公司。


VEECO现在在和中微半导体在中国和美国同时在打官司,实际上也是VEECO试图捍卫自己的领先地位,感受到了来自中微的强大威胁,不过中微也在积极应战,中微在技术方面自主研发的态度一直比较坚定,过去十年中微的各种专利官司,不管是国内还是国外,保持全胜。


由于中国已经逐渐掌握了LED生产各个环节的技术,在芯片,封装等领域都在迅速走强,出现了一批具备世界竞争力的龙头企业,从长期来看,MOCVD设备领域中微和中晟逐渐取得优势地位,VEECO走向衰落是大势所趋,这个先进技术产业向中国转移是不可逆转的趋势。


中微半导体的另外一个领域,主要是其最早开始研发,具有多年经验的介质刻蚀机,这个目前是用在集成电路芯片制造上面,目前已经可以做到22nm及其以下,且中微半导体的14nm也在产线进行验证,同时在推进5nm的联合研究。


2017年早些时候,网络上流传的中微研发出了5nm制程的刻蚀机,不少媒体开始说中国掌握5nm生产设备技术,实际上刻蚀机只是集成电路制造中的一类设备,而刻蚀机根据材料的不同,分为硅刻蚀机,介质刻蚀机和金属刻蚀机三类。相比北方华创在硅刻蚀机和金属刻蚀机的不断突破,而中微只是在介质刻蚀机领域比较强,因此这个5nm实际上应该是中微在研的介质刻蚀机。


另外如中微的声明所言,先进的制程不可能是由设备厂家单独完成的,而是设备和制造厂家共同研发攻关的结果,不然中芯国际和台积电还有什么技术可言。


除了集成电路晶圆制造领域以外,中微还有一类是硅通孔刻蚀设备,主要用在集成电路芯片的先进封装上,也就是是封装设备,像长电科技这样的封装厂家会购买。


目前总体而言,中微处于比较好的发展态势,MOCVD机台已经经受住了量产的考验,将会迎来大批量出货时期,其多年来集中力量攻关的等离子体介质刻蚀机,已经在国际大厂部署多年,同时目前也开始进入最先进的5nm制程的预研。未来几年中微还将保持高速增长。当然我们也要注意,三四年内,中微还是一家销售收入不到20亿人民币的小公司。


看完了前五名,我们总觉得少了点什么,北方华创在氧化炉,清洗机,单片退火设备,硅刻蚀机,金属刻蚀机,以及各种沉积设备上都有了突破,中微半导体也有介质刻蚀机。中国电科则有了CMP和离子注入机。


七大类设备的六种都有了,那么最核心的光刻机呢?


目前,光刻机领域荷兰ASML已经占据了大约80%的市场份额,垄断了高端光刻机市场,日本尼康在高端光刻机上已经彻底败退, Intel、台积电、三星,格罗方德、联电以及中芯国际等晶圆厂的光刻机目前基本是来自ASML。


最先进的EUV光刻机全球仅有ASML能够生产,ASML在2016年下半年出售的两台EUV光刻机,单价都超过1亿美元,而落后EUV一代的ArF光刻机平均售价也在四五千万欧元左右。可以说光刻机是集成电路制造领域最后的皇冠。


在国内半导体生产设备排名第六的上海微电子公司,2016年半导体设备收入2.9亿元,该公司就具备研发和制造光刻机的能力,也是国内唯一的一家从事光刻机研发制造的公司,然而很遗憾,目前只能做到90nm



下图为上海微电子的SSA600/20 ArF光刻机外观,兼容200mm和300mm硅片



目前业界主要制程工艺,基本已经在65nm以下,上海微电子目前也在进行65nm制程工艺光刻机的研发,但是研发进度不得而知,事实上,我们也不要抱有太高的信心,因为上海微电子还是一家小公司,目前我国也还没有到完全攻克光刻机技术的这一步,即使是已经在产线验证的各种沉积设备和刻蚀机,我国设备商的市场占有率也还非常低。更不要说还没有研发出来的65nm光刻机。


虽然在集成电路制造领域的光刻机上海微电子还是路漫漫,但是至少在集成电路后段的封装领域的光刻机,上海微电子已经出头了,事实上,上海微电子是国内唯一的先进封装光刻机设备供应商。


集成电路的封装使用的光刻机,并不需要很高的精度,达到1-2微米(1000-2000nm)就可以使用,上海微电子研发制造的500系列步进投影光刻机,面向IC后道封装和MEMS/NEMS制造领域,国内市场占有率达80%以上。



另外上海微电子还开发了针对LCD, LED领域的光刻机,这些领域的光刻机应用也并不需要很高的精度。


借助我国在LCD显示面板, LED,集成电路封装等领域的突飞猛进,上海微电子先从这些领域的发展受益,获取利润,才能有真正的能力投入去研发更高等级的集成电路制造用的光刻机。


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