半导体设备“卡脖子”众生相:我跑了趟产线,看到了一些真相
最近跑了趟国内某存储器大厂的二期产线。说实话,感受就一个字——卷。不是卷产能,是卷设备。到处是某某科、某某微的logo,以前可全是清一色的Applied Materials和TEL。
domestic semiconductor etching machine on production line debug
变化大吗?大。但够不够?实话实说,还差得远。尤其在光刻环节,那台ASML的Twinscan NXT:1980Di像个巨兽一样蹲在最干净的黄光区,鹤立鸡群。国内没有替代品,一台都没有。这让搞设备采购的老刘很头疼:“每次去瓦森纳协定谈判更新,我们心都悬着。”
缺的不是芯,是造芯的“母机”
设备自主率是个老生常谈的话题。但如果你去产线走一圈,感受会更直观。光刻机0%国产,这个就不说了,大家都知道。刻蚀机进步明显,中微的5nm刻蚀机已经进了台积电,北方华创的也能做到14nm。可就算这样,整体国产化率才多少?SEMI的数据,2023年中国大陆半导体设备国产化率大概在18%左右。不低吗?呸,低得可怜。
其实最可怕的不是数字,是关键零部件。就拿最不起眼的密封圈、阀门、传感器来说,核心的还得靠Swagelok、Pfeiffer Vacuum。这些小东西,平时不显山露水,一旦断供,整个机台就趴窝。去年有家国产设备厂,因为一个小小的射频电源交期延迟了三个月,整机交付全黄了。负责人跟我吐槽:“就像攒了台顶配电脑,结果电源线没到!”
光刻机:绕不过去的坎
一谈半导体设备,永远绕不开光刻机。上海微电子的90nm光刻机在2018年就交付了,但之后呢?28nm的DUV光刻机一直在传闻中,从未真正量产。更别说EUV了。有次饭局上,一位参与研发的工程师多喝了两杯,冒出一句:“别说EUV,就是干式ArF的193nm光源,咱们的寿命和稳定性还赶不上Cymer十年前的水平。” 这话够扎心吧?
semiconductor wafer transfer vacuum robot hand detail
不过话说回来,光源难,双工件台更难。ASML的磁悬浮工件台,运动控制精度到了纳米级,每秒扫描速度接近1米,国内现在只能做到亚微米级,差距肉眼可见。但!不是没希望。华为投资了某家做纳米精度运动平台的公司,据说已经跑通了测试。坊间传闻,说不定今年就能看到样机。真假难辨。
这里就引出一个大家特别关心的问题。
问:国产光刻机到底什么时候能出来?
答:说实话,短时间别抱太大希望。目前最先进的干式ArF光刻机也只是在验证阶段,离量产还差好几年。EUV就更别想了,光源、透镜、真空系统……几乎每个子系统都是世界难题。但如果我们放低预期,28nm浸没式DUV还是有希望的,五年?也许。
问:那现在国产设备最靠谱的是哪类?
答:刻蚀和薄膜沉积,尤其是中微的5nm刻蚀机已经进台积电产线了。但注意,不是所有环节。清洗设备、检测设备也在追,比如盛美的清洗机,华峰测控的ATE。还有CMP抛光,华海清科在长江存储干得不错。不过,这些领域的国产化率也就在20%左右,还有很长的路。
卷向先进封装
卷向先进封装
既然前道工艺被人卡着脖子,国内不少设备厂开始卷先进封装。这招挺聪明。先进封装对线宽要求没那么高,设备相对容易做,而且市场增速快。你看最近很火的HBM(高带宽内存),离不开TSV(硅通孔)和混合键合。国内拓荆科技的混合键合设备,据说已经供货给一些封装大厂了。芯源微的涂胶显影设备,在先进封装市场也吃到了红利。
但竞争也惨烈。一家做划片机的老总苦笑:“现在客户报价,直接砍一半,还问你送不送耗材。” 哎,这就是国产设备的现实——要么不做,要做就卷到死。
不过也有让人惊喜的地方。上周在展会上看到一家苏州的初创公司,做的是晶圆级光学检测,算法和光路设计都很牛,创始人从KLA出来,团队才二十多人,已经拿到了几家封测厂的订单。这种小而美的团队,往往能搞出大动静。
原材料:另一个隐形战场
原材料:另一个隐形战场
聊设备,不能漏了材料。光刻胶、高纯化学试剂、特种气体、CMP抛光液……哪一样不是国外寡头垄断?日本JSR、信越化学,美国陶氏,德国巴斯夫,个个都是拦路虎。但这两年,国内也冒出来一批敢啃硬骨头的企业。比如南大光电的ArF光刻胶,晶瑞股份的电子级硫酸,都进了客户验证。说说容易,验证周期动辄两年,还得祈祷国外不要突然降价。巨头们一降价,采购方立马变脸,抛弃国产那点可怜的份额。这事儿,发生过不止一次了。
所以,每次听到“某某材料打破垄断”的新闻,我的第一反应不是欢呼,而是担心——是不是又在拿补贴讲故事?毕竟,半导体这个行当,骗补的比实干的多。当然,我宁愿相信这次是真的。
最后说个有意思的观察。在产线上,我发现很多年轻的操作工程师,对国产设备的接受度比老工程师高。他们觉得国产机台界面更友好,售后服务响应快,有什么bug也愿意一起调试改进。这或许是个好兆头。设备最终是人用的,有人就有机会。
说实话,有时候看到一些媒体吹“打破垄断”、“完全自主”,我就想笑。差得远呢。但该乐观吗?应该。毕竟十年前,谁知道我们能有今天?只是别停下。




