半導體設備後起之秀 | 中微半導體「殺入」5nm工藝供應鏈?

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半導體製造設備和材料是半導體行業最上游的環節。目前來看,集成電路設備製造是中國晶片產業鏈中最薄弱的環節。經過20多年的追趕,中國與世界在晶片製造領域仍有較大差距。雖然中國在該領域整體落後,但刻蝕機方面已在國際取得一席之地。

全球半導體設備市場的後起之秀

隨著近些年社會對集成電路的重視和大批海外高端人才的回歸,我國的集成電路在這幾年出現了飛速的發展。在IC設計(華為海思)、IC製造(中芯國際)、IC封測(長電科技)、蝕刻設備(中微半導體)上出現了一批批優秀的企業。

1、半導體設備

我們的主角中微半導體所在的領域就是半導體設備細分行業,這個行業主要有兩種半導體設備,一是光刻機,一個是刻蝕機。中微是以刻蝕機為主要設備的供應商,去年12月公司自主研製的5nm等離子體刻蝕機正式通過台積電驗證,將用於全球首條5nm製程生產線。

晶片,這個從前被戲稱為:除了水和空氣,其他都是進口的行業。最近中美貿易戰的焦點就是在晶片領域,美國政府對華為的封鎖就是下令美國供應商沒有經過國會批準不準買給華為晶片。這也是我們非常氣憤的地方,為什麼中微半導體有了最先進的設備還是會受人制肘呢?

主要是我國的短板在於光刻機,與國外先進技術有非常大的差距。為什麼刻蝕機技術那麼好,不能彌補這個短板嗎?這就是光刻機和蝕刻機的不同,有一部分人把蝕刻機與光刻機搞混。其實兩者的區別非常的大,光刻機是晶片製造的靈魂,而蝕刻機是晶片製造的肉體。

光刻機把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的矽片上面,刻蝕機再把剛才畫了電路圖的矽片上的多餘電路圖腐蝕掉。光刻機把圖案印上去,然後刻蝕機根據印上去的圖案刻蝕掉有圖案(或者沒有圖案)的部分,留下剩餘的部分就是集成電路。所以說這是兩個過程要用到的設備,而且這兩個過程是連續的。

我國光刻機的最高水平是上海微電子的90nm製程,世界頂尖的光刻機是ASML的7nm EUV光刻機,ASM已經開始研製5nm製程的光刻機。相對來說,我國在光刻機製造領域與國際先進水平有很大的差距,高端光刻機全部依賴進口。只能說我國的刻蝕機技術領先,中微半導體的介質刻蝕機、矽通孔刻蝕機位於全球前三。但是在整個產業鏈的產能和技術上,與一些大型的企業差距非常的大,所以在中美貿易戰中顯得很吃虧。

那我們說完了中微半導體這個單獨的行業領域,現在放眼整個行業,來看看半導體設備到底在這個行業中扮演者什麼角色?

2、半導體產業

半導體的發展是越來越集成化,越來越小。從早期的電子管到現在的7nm器件,一個小小的晶片上需要有幾百個步驟和工藝,顯示出高端技術的優越性。也正是這樣的行業特點,導致整個行業非常依賴技術的創新。而半導體設備是製作晶片的基石,沒有這一塊晶片不可能出現。

可以看到雖然產值低,但是缺這個還真的沒辦法發展下游。這也是貿易戰在晶片領域為什麼大打出手的原因,沒有先進的技術,很難發展非常廣大的信息系統。可以說這一行創造的價值並不高,但是不能缺少,是高端技術的積累。

大國重器:7nm晶片刻蝕機龍頭

在技術含量極高的高端半導體產業中,能與美歐日韓等國際巨頭同台較量的中國企業鳳毛麟角,而中微半導體是其中一家。中微半導體是一家以中國為基地、面向全球的高端半導體微觀加工設備公司,主要從事半導體設備的研發、生產和銷售。而要了解中微這家公司,先不得不介紹一下公司創始人尹志堯。

尹志堯是一個頗具傳奇色彩的矽谷技術大拿。

1980年赴美國加州大學洛杉磯分校攻讀物理化學博士,畢業後進入英特爾中心研究開發部工作,擔任工藝程師;1986年加盟泛林半導體,開發了包括Rainbow介質刻蝕機在內的一系列成功的等離子刻蝕機,使得陷入困境的泛林一舉擊敗應用材料,躍升為全球最大的等離子刻蝕設備製造商,占領了全球40%以上的刻蝕設備市場。

以此同時,泛林與日本東京電子合作,東京電子從泛林這裡學會了製造介質等離子體刻蝕機,複製其Rainbow設備在日本銷售,後來崛起為介質刻蝕的領先公司。

1991年,泛林遭老對手美國應用材料挖角,尹志堯先後歷任應用材料等離子體刻蝕設備產品總部首席技術官、總公司副總裁及等離子體刻蝕事業群總經理、亞洲總部首席技術官。

為了避免智慧財產權風險,尹志堯從頭再來,用不同於泛林時期開發的技術,研發出性能更好的金屬刻蝕、矽刻蝕和介質刻蝕設備,應用材料再次擊敗泛林,重返行業龍頭地位,到2000年,應用材料占據了40%以上的國際刻蝕設備市場份額。

目前全球半導體刻蝕設備領域三大巨頭——應用材料、泛林、東京電子,都與尹志堯的貢獻密切相關。

2004年8月,已年屆六旬的尹志堯帶領15名矽谷資深華裔技術工程師和管理人員回國,創立了中微半導體,並在短短數年之間崛起為全球半導體設備領域的重要玩家。

中微從2004年創立時,首先著手開發甚高頻去耦合的CCP刻蝕設備Primo D-RIE,到目前為止己成功開發了雙反應台Primo D-RIE,雙反應台Primo AD-RIE和單反應台的Primo AD-RIE三代刻蝕機產品,涵蓋65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm關鍵尺寸的眾多刻蝕應用。

從2012年開始中微開始開發ICP刻蝕設備,到目前為止己成功開發出單反應台的Primo nanova刻蝕設備,同時著手開發雙反應台ICP刻蝕設備。公司的ICP刻蝕設備主要是涵蓋14nm、7nm到5nm關鍵尺寸的刻蝕應用。

這裡面看起來是幾個似乎不起眼的數據,但裡面蘊含了滿滿的技術含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蝕技術,一時間眾說紛紜。如今,中微半導體與泛林、應用材料、東京電子、日立4家美日企業一起,組成了國際第一梯隊,為全球最先進晶片生產線供應刻蝕機。


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