台积电三星打造去美化芯片生产线,理论上可行

 新闻资讯     |      2020-06-07 15:54

近日,美国波士顿咨询公司发布题为《限制对华贸易将如何终结美国在半导体行业的领导地位》(How Restricting Trade with China Could End US Semiconductor Leadership)的研究报告。报告预判:如果美国一直针对中国的商用芯片出口进行限制,美国自己的半导体公司竞争力将会被削弱,美国在半导体领域的长期领先地位会受到威胁,对美国半导体产业带来深远的负面影响,甚至远超中国制造 2025 策的预期效果。

但报告对半导体设备供应链中美国地位的影响,没有具体做分析。其实,美国之所以在芯片领域实施长臂管辖,最大的依仗无疑是,美国在世界半导体设备供应和EDA芯片设计软件的决定性地位。

对中国芯片的限制开创了一个不好的先例,其他希望正常商业贸易的区域厂商不得不考虑这样一个问题:如何绕开美国的技术体系来规避企业风险?

在半导体设备生产商方面,欧美及日本处于绝对领先地位。2019年全球半导体设备生产商中,前十名全部来自欧美和日本。

在全球半导体设备行业,市场集中度一直很高。2019年全球排名前十的半导体设备生产商总计实现销售590.41亿美元。在半导体设备领域,2019年全球半导体设备生产商的销售额前5的公司,有3家来自美国,而且应用材料已经连续多年位列第一了,泛林半导体(拉姆研究)排名第四、科磊排名第五,此外,美国的泰瑞达也是全球前十的半导体设备厂商。目前,美国公司的设备远销全球,几乎所有的晶圆代工厂都会用到美国的设备。

美国半导体设备公司的主要优势在于物理气相沉积设备 PVD、检测设备、离子注入机和化学机械抛光设备 CMP 等半导体制造中的核心设备。 化学气相沉积 CVD、刻蚀设备等也具有较强的优势。

而光刻机、氧化、退火、去胶等其他设备,日本和荷兰公司有较大优势,或并不弱于美国公司。

在刻蚀、氧化炉管、清洗等少部分设备领域,中国公司也有所突破,但与国外公司相比,仍然差距较大。

美国针对华为的限制给当今的半导体行业带来很大的冲击,现阶段华为不仅是全球第二大手机出货厂商,而且2020年第一季度全球十大半导体制造商销售排名中,华为海思排名第十,成为第一家跻身全球十大半导体供应商的中国大陆企业。

华为背后庞大的半导体供应链制造厂商,肯定要受到不同程度的牵连。华为与台积电和三星的芯片代工合作,也为台积电和三星芯片事业带来丰厚的营收,如果正常情况下,这种合作的影响只会越来越大。

近日有消息称, 三星已经与欧洲、日本相关的厂商,正在协商建设一条小型非美系技术与设备的先进制程生产线。

当然,并没有人指望三星现阶段会违反美国的限制,协助华为进行生产。至于三星建立这条非美系技术与设备产线的原因,市场解读为三星希望积极争取其他客户青睐的一种措施。

但这种去美化生产线的试验意义显然是很重要的,任何一家大型企业,都会在风险机制上,投入研究和试验,不会等到有一天,危险降临的时候再匆匆决策。至少目前来看:台积电和三星极力扶持非美系半导体材料与设备供应商,应对非美系的客户服务。而这样的想法势必将在产业界形成共识。

EUV光刻机100%来自ASML,ASML在光刻机市场处于绝对垄断地位,虽然光刻机的部分技术来源于美国,但光刻设备毕竟属于美系技术的第三代衍生物。如果也要属于涵盖范围,可能真的要乱套了?

美国虽然最强,但也不是无法替代,硅基刻蚀主要被美国的Lam和AMAT(应用材料)垄断,介质刻蚀主要被TEL(东京电子)和Lam垄断;

国产刻蚀设备中,中微半导体走在最前面。 中微的介质刻蚀技术最强, 达到了7nm 工艺; 14nm 以下的硅刻蚀也已经有了相关产品;而金属刻蚀和用于后道封装中的硅通孔设备则已经实现国产替代。

台积电 7nm 产线刻蚀设备选择了 5 家供应商,包括 Lam、应用材料、东京电子、日立和中微, 中微是其中唯一一家国产设备公司。台积电 7nm 工艺里,有几十道刻蚀工序,最前面几道工序是对刻蚀指标要求最高的, 采用的仍然是国外的刻蚀设备。

CVD薄膜设备主要被日立、Lam、TEL、AMAT垄断,PVD薄膜设备被 Lam 和 AMAT 垄断;物理气相沉积设备 PVD,美国应用材料公司的 PVD 设备最强,占据 84.9%的市场份额,处于垄断地位,国外产品的可替代性相对较弱

离子注入设备几乎被美国垄断,美国的应用材料公司拥有 73%的市场占有率,美国亚舍立科技拥有约 17%的市场份额。其他国家如日本和中国的同类设备,技术节点水平较低。

美国最强,日本其次。CMP 设备依然是美国应用材料一家独大,拥有全球 66%的市场份额。日本东京 Ebara拥有 12 寸晶圆 10-20nm 级 CMP 设备,能在一定程度上实现对美国的替代。

美国较弱,国产屹唐半导体主攻干法去胶,具有国际领先的设备、技术和市场份额,产品分布在国内国外众多晶圆厂,可以完全实现进口替代。

美国最强,较难替代。半导体的检测存在于半导体制造的各个工艺流程中,是工艺控制必不可缺的流程。美国 KLA-Tencor 公司在整个半导体检测领域拥有超过一半的市占率,在所有的细分检测领域都拥有较高市占率,在部分细分检测领域处于垄断地位。

美国垄断,替代难度较大。离子注入设备几乎被美国垄断,美国的应用材料公司拥有 73%的市场占有率,美国亚舍立科技拥有约 17%的市场份额。日本的住友重机械也有离子注入产品,但生产工艺节点为20-22nm。

在刻蚀设备、PVD、工艺检测设备、离子注入和 薄膜设备,美国公司技术领先,产品占据近乎垄断的领先地位,其他国家的产品较难在短期内替代美国产品,因此这应该是我们重点发展的方向。

半导体行业将在未来处于至高无上的地位,未来技术的核心就是半导体。迄今为止,中国的半导体市场是世界最大的进口国。半导体相关技术是中国最大的进口产品,甚至超过其石油进口。

缺少美国半导体设备,中国半导体产业发展放缓但不会停止。日本和韩国半导体产业都曾在挫折中迎来过黄金发展阶段,从而带动了一批优秀的设备企业快速发展。

我们的半导体发展,也需要产生多家未来的芯片设备巨头,从而改变国产设备厂商只占据产业链中很小份额的局面。中国制造2025计划的宏伟目标:就是实现半导体自给自足。到 2025 年使国内供应商满足该国 70% 的半导体需求。