中微公司董事長尹志堯證實，公司在國產化設備賽道上，將更積極發(fā)展，既有的等離子刻蝕設備成功進入 5nm 制程供應鏈后，將正式進軍化學薄膜設備領域。
尹志堯更透露，中微目前已經組建團隊，開發(fā) LPCVD 設備，聚焦在存儲芯片等領域；另一組團隊聚焦開發(fā) EPI 設備，應用于邏輯晶圓代工。
根據《問芯Voice》了解，化學沉積薄膜和外延生長設備市場的規(guī)模約 130 億美元。這與中微擅長的等離子刻蝕設備的市場規(guī)模差不多，等離子刻蝕設備的市場規(guī)模也約 120 億美元，預計到 2025 年會超過 150 億美元。
中微入局半導體薄膜設備 CVD 意義重大，將填補國產設備上，仍舊是空白的 CVD 市場。
值得關注的是，中微成立 16 年以來，一路突圍應用材料、Lam Research 兩大巨頭的圍攻，纏繞多年的專利侵權戰(zhàn)役幾乎成為半導體知識產權教科書的范本。
隨著中微入局化學薄膜領域，這三家 “宿敵” 或將再重演十多年前的廝殺戰(zhàn)。更有趣的是，應用材料、Lam Research 都曾是尹志堯的 “老東家”。
“卡脖子” 的半導體設備
美國為了阻止中國在半導體技術領域上的突破，這三年來連續(xù)發(fā)出數道 “明令”，一手扼殺華為，另一手壓制住中芯國際，目的在于制止中國在 5G 和先進制程上的前進。美國能如此肆無忌憚，靠的就是手上的終極王牌：半導體設備。
說來令人傷心，半導體制程發(fā)展的過程，設備技術一定是走在芯片制造到前面。若是沒有機臺設備被成功研發(fā)出來，要怎么生產芯片呢？
不過，過去長達數十年，設備產業(yè)是備受冷落，甚至可說不太受重視。
雖然芯片也算是 To B 產業(yè)，而并非 To C，沒有主動面向消費者，更不會有消費者可以主動到超市推著購物車去采買芯片，還講究哪個品牌、哪一家代工廠。但至少拆開一臺手機、PC 去研究，仍是可以探索出芯片是由誰設計或那一家代工廠生產的。
但是，沒有人會問：這顆芯片是用哪一家的機臺設備做的？
或許你會說，半導體設備商悶聲發(fā)大財就好，企業(yè)品牌知名度對于消費者而言，有這么重要嗎？但這樣的說法只對了一半。
因為，全球所有設備商遇到最頭痛的問題，就是每年到了招募季節(jié)，所有理工科的畢業(yè)生只一心向往進入龍頭 IC 設計、IC 制造企業(yè)工作。即使是全球名列前茅的設備企業(yè)，在理工科畢業(yè)生的眼中，仍是相當陌生。
因此，設備廠這幾年很積極讓企業(yè)文化與形象能貼近普羅大眾，為的不是希望消費者在買手機時能說出：我要一款使用 XXX 設備生產出來的芯片的手機。而是希望企業(yè)文化形象能走入大眾視野，讓招募更順利。
制造三大關鍵：光刻、刻蝕、薄膜沉積
過去給人冰冷、剛硬形象的半導體設備產業(yè)，這幾年要 “感謝” 美國的一道道禁令所賜，“知名度” 是水漲船高，人人都知道國內芯片被 “卡脖子” 關鍵是設備。
一般民眾不一定喊得出三家芯片制造商的名字，但肯定會知道：“就是那一臺荷蘭的光刻機，怎樣都不肯出口給中國！”
卡住中國半導體制造的環(huán)節(jié)，絕對不是只有光刻機。也不是有了一臺 ASML 的 EUV 光刻機，芯片就能如印鈔機般源源不絕地生產出來。
半導體制造流程的三大關鍵：光刻、刻蝕、薄膜沉積中，刻蝕技術算是最早突破的。
中微也憑借著刻蝕設備的技術實力，躍升為全球主要的半導體設備商之一。
2015 年，美國商務部工業(yè)安全局宣布取消等離子刻蝕機臺對中國的出口限制，原因是：在中國已經有一家非美國的公司（中微公司），有能力供給足夠數量和等同質量的刻蝕機，繼續(xù)實施出口管制已無意義。
從那時起，中微與美國商務部一直保持良好互動。但諷刺的是，今年一月，中微居然毫無預警地被美國國防部列入黑名單，指名為 “涉軍企業(yè)”。
被莫名 “拉黑”，尹志堯回應，美國國防部是在完全沒有溝通的情況下，就將中微列入涉軍企業(yè)。但這對公司商業(yè)運作沒有影響。
他也強調，中微目前仍在美國商業(yè)部的終端客戶名單中，一直堅持合法合規(guī)經營，產品和服務都沒有涉軍，也沒有軍方投資。目前中微持續(xù)和國防部、財政部進行溝通，以充分理由要求從名單中去除。
進軍薄膜設備，填補國產設備空白
中微公司的另一個大動作，是宣布將進軍半導體化學薄膜設備領域。
中微一直有做 LED 領域用的薄膜設備 MOCVD，這是公司除了刻蝕設備以外的另一大運營支柱。
不過，在半導體薄膜設備領域，國內幾乎呈現一片空白，中微公司如今下決心殺入該領域，不意外，但也不容易。
全球半導體化學薄膜設備供應商有應用材料、Lam Research、ASM International，前兩家是美商，最后一家是荷商。
有相當資深半導體設備從業(yè)人員對《問芯 Voice》透露，中微在成立的初期有立項做過半導體薄膜設備，只是當時資源有限，公司最后決定將資源聚焦在刻蝕技術上。
半導體薄膜設備有很多的細分技術，每一個細分技術都有不同的供應者和領先者，以下簡單分類：
PVCED 設備：應用材料為龍頭，其次為 Lam Research
SACVD 設備：應用材料獨大
LPCVD 設備：供應商有應用材料、Lam Research、ASM International
Epi CVD 設備：應用材料、ASM International
ALD 設備：Lam Research、ASM International
Therma CVD（不用電漿 Plasma 技術）：東電 TEL、國際電氣 Kokusai Electric
“中微確實需要往外跨出新的技術領域，作為一家國產化半導體設備商代表，中微的產品線顯得太單?。?rdquo; 芯片供應鏈對《問芯Voice》分析。
不單是半導體薄膜設備，中微也開始布局量測產業(yè)，日前入股半導體前道工藝薄膜檢測設備業(yè)者上海睿勵。
相隔十多年，與應用材料、泛林再交鋒
中微公司進入半導體薄膜設備領域，勢必會與應用材料、Lam Research 兩大巨頭正面交鋒。
這不禁讓人兩起十多年前，在中微剛成立之時，應用材料、Lam Research 發(fā)動長達數年且數次的專利侵權訴訟，中微最后都能成功脫身。甚至是三年前，Veeco 再度舉起專利大刀揮向中微，最后中微依舊獲勝。
厚實的專利壁壘，以及創(chuàng)業(yè)過程對于知識產權的高度重視，絕對是中微在每一次的專利大戰(zhàn)中，屢戰(zhàn)屢勝的關鍵。在此不多敘述這精采過程，因為業(yè)界多已耳熟能詳。
中微在進入半導體薄膜設備，勝算有多少？如何突破巨頭環(huán)伺的戰(zhàn)局？
中微進入刻蝕設備以來，經歷 16 年時間，晉身國產化設備領軍企業(yè)之余，還有一項成就別具意義，就是中微的設備成功走向海外市場。
在臺積電高端制程技術邁入全球龍頭的同時，中微公司也是一路相隨。目前，中微的刻蝕機臺已經打入臺積電 16nm、7nm、5nm 等高端制程設備供應鏈。
巨頭會永遠不可撼動嗎？半導體產業(yè)的競爭異常激烈，一個小地方決策錯誤，歷史就會被翻轉。
現在的 Lam Research 是全球刻蝕機臺的龍頭。但在 2000 年前，應用材料才是刻蝕機臺的龍頭。
一位在半導體設備領域從業(yè)超過 20 年的資深人士告訴《問芯 oice》，應用材料在刻蝕設備領域橫著走，是 2000 年以前的 8 寸晶圓廠的年代。當整個產業(yè)進入 12 寸晶圓后，應用材料摔了大跤。
當時最早開始建設 12 寸晶圓廠的業(yè)者是英特爾、英飛凌、三星等 IDM 大廠，臺積電在當時的規(guī)模還不算大，且對于 8 寸轉 12 寸晶圓廠的步伐較為保守。
每一次的技術、規(guī)格等歷史轉折點，都反映著權力板塊的移轉。
應用材料在全球 8 寸轉 12 寸晶圓的過程中，刻蝕機臺的勢力意外掉隊，龍頭地位拱手讓給 Lam Research。后來，應用材料又花了很多年時間，才逐漸搶回一些刻蝕機臺的市占率。
應用材料當時為何會輸掉 12 寸刻蝕機臺一役？
《問芯Voice》調查了業(yè)界不同說法。一說技術沒跟上，因為應用材料把資源分散給很多產品線，而 Lam Research 傾所有資源去開發(fā) 12 寸的刻蝕機臺。
另一說法是與臺積電有關。因為臺積電從 8 寸轉 12 寸時雖然不是領軍者，但臺積電看中這是一個世代勢力的轉換，因此非常積極蓋 12 寸廠，但當時的應用材料并沒有非常積極配合臺積電。最后，臺積電在全球半導體市場崛起，也把 Lam Research 的刻蝕機臺勢力帶了上來。
大陸蓋廠搶第一，國產設備比率卻低
統計 2018~2020 年期間，半導體前段設備中，占比最大的前四種設備分別是：等離子刻蝕機約 20~25%、光刻機占 18~21%、化學薄膜占 15~17%、檢測控制 11~13%。
目前，大陸和韓國分別以 25% 位居全球半導體前段設備機臺采購第一。這幾年中國代表性的半導體大廠包括中芯國際、華虹集團、長江存儲、合肥長鑫等，各個都是一方之霸。
尹志堯回憶，在 10 年前，中國占全球設備采購比重僅占 3~5%。
他進一步分析，目前中國要建置一條生產線，向美國采購機臺的比重仍是高達 50%、日本占 17%、荷蘭占 16%，真正在國內采購的比重在 10% 以內。
觀看國際半導體設備板塊，也是經歷 30 多年的激烈競爭和淘汰賽，才有了現在三強（應用材料、Lam Research、TEL）獨大的局面。這三大設備巨頭都已經是百億美元以上的企業(yè)，且每年投入的研發(fā)費用也都約 10 億美元。
應用材料：
年銷售 172.5 億美元
年研發(fā)經費 20.2 億美元
Lam Research：
年銷售 110.8 億美元
年研發(fā)經費 11.9 億美元
東京電子 TEL：
年銷售 106.2 億美元
年研發(fā)經費 9.1 億美元
反觀國內半導體設備情況，大概有 50 家企業(yè)在做半導體設備，其中前段制程的公司占了 20 家。
半導體技術路線出現大變化
觀看半導體微觀技術的路線發(fā)展，近幾年發(fā)生很大變化。存儲技術依循摩爾定律發(fā)展到 13nm 左右遇到瓶頸，只好把電晶體從平面變成立起來，做成三維立體形式。
當 NAND Flash 晶體管架構從 2D 變成 3D，對于設備需要最大的轉變，就是需要大量的薄膜機臺和等離子刻蝕機臺。
尤其到了 128 層 3D NAND 氮化硅、氧化硅層需要的薄膜設備更多，且等離子刻蝕復雜度高，幾乎需要 1~2 小時才刻蝕一片晶圓。
在 2D NAND 時代，整個半導體制程中，刻蝕占比僅 20%，到了 3D NAND 時代，刻蝕占比至少占到 50%。
目前中微的 CCP 刻蝕機在國內 64 層和 128 層 3D NAND 技術中，市占率約在 34~35%。
在邏輯工藝方面，7nm 制程開始需要用到極紫外線 EUV 光刻機。但別忘了臺積電當初推出第一版 7nm 制程時，是完全不用 EUV 光刻機生產的，光是靠多重曝光 Multi-Patterning 技術就可以把 7nm 量產推出。
意思是，在 7nm 節(jié)點上，生產流程有兩個選擇，一是用 EUV 配合多重曝光技術；二是全部使用多重曝光技術。
那為什么還需要 EUV 來生產 7nm 呢？
因為，若全數采用多重曝光技術生產，要一直不斷地重復曝光，不但使得生產周期（cycle time）變得很長，且成本變很高。因此，半導體廠在 7nm 制程以下，開始導入 EUV 機臺。
不過，即使是導入 EUV 機臺，仍是不能跳過多重曝光步驟。而多重曝光流程，就會使得薄膜和刻蝕機臺的使用量增加。
在 28nm 制程的刻蝕僅需要 40 道，到了 14nm 需要 65 道、7nm 需要 140 道，進入 5nm 之后，更需要高達 160 道刻蝕制程。
目前中微的 CCP 刻蝕機在國內生產 28nm 制程的企業(yè)中，機臺設備的占有率約 39%。
半導體設備的兩大弱點
尹志堯指出，工欲善其事，必先利其器。一條半導體生產線的投資金額需要上百億美元，當中至少需要 3000 臺設備，且有 70% 的投資費用都花在機臺設備上。
現在做 5nm 工藝，至少要經歷 1000 個步驟，簡而言之，半導體設備發(fā)展的速度必須走在制程業(yè)的前面。
他也感嘆，如此核心的半導體設備產業(yè)卻有兩個弱點：
第一，規(guī)模小。前端設備規(guī)模約 500 億～600 億美元，僅芯片制造產業(yè) 10 分之 1 規(guī)模。
第二，半導體設備是 To B，一般民眾不知道這是什么。還好近期拜 “芯片熱” 之賜，越來越多人認知到半導體設備是整個數碼產業(yè)的基石。
尹志堯指出，回顧數碼產業(yè)發(fā)展的歷程，都是被一代代應用產品的浪潮推動前進。1978 年是電子游戲、1982 年～1984 年是 PC 大量普及、2000 年互聯網興起、2007 年～2019 全球迎接智能手機狂潮。
中微公司目前的兩大產品線是前段的刻蝕機臺，以及應用在 LED 生產的 MOCVD。
前段的刻蝕機臺為 CCP 電容性刻蝕機、ICP 電感型刻蝕機、深硅刻蝕機。
在全球 120 億美元的刻蝕設備市場中，CCP 和 ICP 分別占 48 億美元和 76 億美元。
中微公司的刻蝕設備的客戶如下：臺積電、英特爾、聯電、格芯、SK 海力士、意法半導體、博世、長江存儲、華力微、中芯國際、合肥長鑫、華虹宏力。
MOCVD 機臺的客戶：三安光電、晶元光電、華燦光電、三星等。
中微公司指出，截至 2020 年底，有 1721臺反應臺在 54 家芯片企業(yè)的 73 條生產線中，進入全面量產。
未來十年三維發(fā)展
尹志堯指出，經歷 2020 年突如其來疫情和國際情勢劇烈動蕩，中微仍取得可喜的進展，未來 5G、云端數據需求暴增，更對半導體設備的需求出現強勢增長。
他進一步指出，為了降低行業(yè)波動性對公司的影響，未來十年將采取三個維度的發(fā)展策略。第一個維度是從目前的等離子刻蝕設備，擴展到化學薄膜設備，以及刻蝕及薄膜有關的測試等關鍵設備。
第二個維度是擴展在泛半導體設備領域的產品，如用于制造 MEMS、CIS 圖像傳感器的刻蝕設備、制造藍光 LED 的 MOCVD 設備，擴展到更多的微觀器件加工設備，以及制造深紫外 LED、Mini-LED、Micro-LED 等設備產品。
第三個維度是探索核心技術在環(huán)境保護、工業(yè)互聯網等新應用。
在國產設備的路途上，要突破國際巨頭的封鎖，還有一段非常長的路要走。關鍵的設備業(yè)從過去不為外人所了解，但如今成為人人都朗朗上口的 “卡脖子” 核心。
中微公司在尹志堯的帶領下，下一個十年要朝三個維度來發(fā)展，更要從近 20 年來打下的刻蝕機臺基礎，跨足到全新的化學薄膜設備領域。任重道遠，更須奮鞭策馬。
