国产半导体设备自给率再传捷报，刻蚀机将实现100%国产！
2023-09-13 12:11:40   来源：自主可控新鲜事   评论：0 点击：

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　　目前，国内晶圆厂仍在一定程度上依赖国外半导体设备，但在一些细分产品领域，中国本土设备的市占率已相当可观。

　　刻蚀设备领域，北方华创和中微公司近年来取得了令人瞩目的进展。中微公司的介质刻蚀机已进入台积电5nm产线，而北方华创则在ICP刻蚀方面表现出色，相关设备已经进入中芯国际的产线验证阶段。

　　8月初，被誉为 “中国刻蚀机之父”的中微公司董事长尹志尧预计，在未来几个季度，中国本土CCP刻蚀设备市场，自给率将达到60%，ICP刻蚀设备市场，计划以同样快的速度占有中国本土75%的市场份额。

　　8月25日，据南华早报报道，尹志尧在与分析师举行的电话会议上表示，中微半导体80%的限制进口零部件可在国内替代，明年下半年实现100%国产！

　　中微公司刻蚀设备国产化进展

　　中微半导体，由尹志尧带领的团队创建并发展壮大，2004年其60岁时放弃美国的优越生活，毅然决定回国建设半导体产业。

　　在硅谷打拼的20年，尹志尧个人在半导体行业积累了86项美国专利和 200 多项国际专利，被誉为 “硅谷最有成就的华人之一”。

　　中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的微观加工高端设备公司。

　　中微开发的等离子体刻蚀设备和化学薄膜设备是制造各种微观器件的关键设备，可加工微米级和纳米级的各种器件。

　　在发展期间，中微半导体仅用几年时间就生产出了第一台完全由我国自主研发的等离子体刻蚀机，目前公司已经在全球拥有超过1200多项的专利，并研发出众多具有自主知识产权的半导体设备。

　　数据显示，中微公司累计已有约3700台等离子刻蚀和化学薄膜的反应台在国内外100多条生产线全面实现量产和大量重复性销售。

　　据了解，中微5nm刻蚀机已经进入台积电产线，3nm刻蚀机也已研发出。

　　尹志尧透露，中微在中国电容耦合等离子体（CCP）刻蚀设备市场的市场份额预计将从去年 10 月的 24% 上升到 60%。

　　同时，在电感耦合等离子体（ICP）工具市场，曾经占据业内主导地位的美国泛林半导体（Lam Research）的份额大幅下降，而中微的份额可能会从几乎为零上升到75%。

　　业绩报告显示，今年上半年，CCP 和 ICP合计收入约占该公司总收入的68%。

　　虽然，上半年中国大陆芯片设备市场同比萎缩 33%，比全球芯片设备市场因消费电子产品逆风而下降 23% 的跌幅还要严重，但尹志尧认为这是国内半导体设备和关键零部件正在自给自足的阶段。

　　“我们有详细的关键零部件国产化路线图，” 尹志尧在会议上补充说，“设备使用国产零部件可以进一步打开中微公司的中国市场。”

　　刻蚀机制造的挑战与难度

　　如果说，刻机的工作就好像木匠用墨线在木板上画线，而刻蚀机的工作则是木匠在木板上按照墨线的痕迹雕花。光刻决定了水平的精度，那么刻蚀就决定了垂直的精度，这两个工艺都是在挑战制造的极限。

　　刻蚀技术作为微电子制造中的重要环节，在集成电路、光学器件、微纳加工等领域发挥着关键作用。

　　精密控制：刻蚀过程需要高度精密的控制，以确保在微纳尺度下实现准确的结构刻画。因此制造过程需要严格控制参数、温度、压力等因素，以保持刻蚀的精确性；

　　材料选择：刻蚀机制造要考虑不同材料的适应性，因为不同的材料对刻蚀过程的反应各不相同。同时，材料的选择也会影响刻蚀机的设计和材质，需要平衡性能、耐用性以及生产成本；

　　化学反应与物理过程：刻蚀既涉及化学反应，也包括物理过程，如离子束刻蚀、等离子体刻蚀等。将这些复杂的反应与过程结合在一台设备中，要求综合考虑不同机制的相互作用，确保刻蚀效果稳定可控；

　　设备稳定性：刻蚀过程往往需要长时间的运行，因此设备的稳定性和可靠性至关重要。振动、温度变化、气压等外部因素都可能影响刻蚀的结果，因此需要设计稳定的机械结构和精确的控制系统；

　　维护和保养：刻蚀机作为高科技设备，需要定期的维护和保养，以确保其长期稳定运行。维护人员需要具备专业知识，能够及时发现并解决设备中的问题，以降低生产中断的风险。

　　根据等离子体产生和控制技术的不同，又分为电容耦合等离子体 CCP刻蚀机和电感耦合等离子体ICP刻蚀机。

　　目前，全球刻蚀设备市场呈现垄断格局，泛林半导体、东京电子和应用材料公司占据主要市场份额。其中泛林半导体占据46.7%的市场份额，东京电子和应用材料分别占据26.6%和16.7%。我国刻蚀设备厂商中微公司和北方华创分别占1.4%和0.9%。

　　国内半导体设备和关键零部件的自给自足

　　8月初，尹志尧博士指出了中国本土半导体设备业面临的三大问题：

　　1、缺乏独立创新精神，仍存在复制和抄袭现象；

　　2、人才匮乏，导致激烈的恶性竞争和频繁的人才挖角，对产业发展造成负面影响；

　　3、存在盲目和重复投资，浪费资源，内部消耗严重。

　　半导体设备，尤其是中高端产品，涉及高度复杂的技术和重大资本投入，相比芯片设计更难复制和抄袭，在当前国际环境下，更需全身心地投入研发，长期解决人才培养问题，制造出具备核心竞争力的半导体设备。

　　尹志尧认为，中国大陆的芯片设备市场正在经历一个从依赖进口到自主研发的转变期。这个转变期可能会带来一些短期的痛苦，但从长远来看，这将对中国大陆的半导体产业产生深远的影响。

　　目前，国内半导体设备的进展中，最为突出的是：5项集成电路设备国产化率超过20%。在各个“细分赛道”率先建立竞争优势的设备厂商，拥有先发的研发验证机会、领先的供应份额以及不断积累的量产经验。

　　工艺技术方面，国产半导体设备厂商在刻蚀、热处理、清洗、等核心工艺环节已取得进步，自给率稍高一些，在20%左右，并与海外传统厂商形成了初步的技术对标。从厂商公开数据看，除光刻机工艺之外，大部分国产设备基本覆盖28nm，刻蚀已突破5nm。

　　产品方面，在新技术节点上，国产半导体设备厂商配套14nm及以下制程的逻辑工艺、128层3D NAND工艺以及17nm DRAM工艺开展产品验证和合作研发。

　　刻蚀设备方面，中微公司的介质刻蚀机已进入台积电5nm产线，北方华创擅长ICP刻蚀，相关设备已经进入中芯国际产线验证阶段。

　　中微半导体专注于干法刻蚀中的等离子体刻蚀设备，开发了CCP单台机和双台机、ICP单台机和双台机，基本覆盖了90%的刻蚀应用，其CCP刻蚀设备更是已经出货2000台以上。

　　北方华创在硅刻蚀机中处在国产替代加速阶段，目前能够生产 28nm 的硅刻蚀机，14nm目前也在研发和小范围试产过程中，已出货的刻蚀机数量已经达到 20 台以上。

　　针对一些特定的需求，北方华创还发布了双频耦合 CCP 介质刻蚀机，实现了在硅刻蚀、金属刻蚀、介质刻蚀工艺的全覆盖，以及面向 6/8 英寸兼容的多晶硅刻蚀、金属刻蚀、介质刻蚀和 SiC、GaN 等化合物刻蚀设备系列。

　　目前国内还有不少设备厂家的性能规格也在稳定性迭代中，逐渐占领高端市场，具体厂家如下（排名不分先后）：

　　总结

　　近几年，在我国电子半导体产业链各环节企业的共同努力下，中高端芯片制造水平实现了较为快速地提升，其中，半导体设备厂商功不可没。

　　与此同时，我国将继续致力于加大力度，在关键领域进一步推动自主研发和创新。这不仅为我国持续发展提供了动力，也为全球科技进步做出了积极贡献。