半导体设备后起之秀 | 中微半导体“杀入”5nm工艺供应链？

半导体制造设备和材料是半导体行业最上游的环节。目前来看，集成电路设备制造是中国芯片产业链中最薄弱的环节。经过20多年的追赶，中国与世界在芯片制造领域仍有较大差距。虽然中国在该领域整体落后，但刻蚀机方面已在国际取得一席之地。

全球半导体设备市场的后起之秀

随着近些年 社会 对集成电路的重视和大批海外高端人才的回归，我国的集成电路在这几年出现了飞速的发展。在IC设计（华为海思）、IC制造（中芯国际）、IC封测（长电 科技 ）、蚀刻设备（中微半导体）上出现了一批批优秀的企业。

1、半导体设备

我们的主角中微半导体所在的领域就是半导体设备细分行业，这个行业主要有两种半导体设备，一是光刻机，一个是刻蚀机。中微是以刻蚀机为主要设备的供应商，去年12月公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机正式通过台积电验证，将用于全球首条5nm制程生产线。

芯片，这个从前被戏称为：除了水和空气，其他都是进口的行业。最近中美贸易战的焦点就是在芯片领域，美国政府对华为的封锁就是下令美国供应商没有经过国会批准不准买给华为芯片。这也是我们非常气愤的地方，为什么中微半导体有了最先进的设备还是会受人制肘呢？

主要是我国的短板在于光刻机，与国外先进技术有非常大的差距。为什么刻蚀机技术那么好，不能弥补这个短板吗？这就是光刻机和蚀刻机的不同，有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混。其实两者的区别非常的大，光刻机是芯片制造的灵魂，而蚀刻机是芯片制造的肉体。

光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面，刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。光刻机把图案印上去，然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案（或者没有图案）的部分，留下剩余的部分就是集成电路。所以说这是两个过程要用到的设备，而且这两个过程是连续的。

我国光刻机的最高水平是上海微电子的90nm制程，世界顶尖的光刻机是ASML的7nm EUV光刻机，ASM已经开始研制5nm制程的光刻机。相对来说，我国在光刻机制造领域与国际先进水平有很大的差距，高端光刻机全部依赖进口。只能说我国的刻蚀机技术领先，中微半导体的介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机位于全球前三。但是在整个产业链的产能和技术上，与一些大型的企业差距非常的大，所以在中美贸易战中显得很吃亏。

那我们说完了中微半导体这个单独的行业领域，现在放眼整个行业，来看看半导体设备到底在这个行业中扮演者什么角色？

2、半导体产业

半导体的发展是越来越集成化，越来越小。从早期的电子管到现在的7nm器件，一个小小的芯片上需要有几百个步骤和工艺，显示出高端技术的优越性。也正是这样的行业特点，导致整个行业非常依赖技术的创新。而半导体设备是制作芯片的基石，没有这一块芯片不可能出现。

可以看到虽然产值低，但是缺这个还真的没办法发展下游。这也是贸易战在芯片领域为什么大打出手的原因，没有先进的技术，很难发展非常广大的信息系统。可以说这一行创造的价值并不高，但是不能缺少，是高端技术的积累。

大国重器：7nm芯片刻蚀机龙头

在技术含量极高的高端半导体产业中，能与美欧日韩等国际巨头同台较量的中国企业凤毛麟角，而中微半导体是其中一家。中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司，主要从事半导体设备的研发、生产和销售。而要了解中微这家公司，先不得不介绍一下公司创始人尹志尧。

尹志尧是一个颇具传奇色彩的硅谷技术大拿。

1980年赴美国加州大学洛杉矶分校攻读物理化学博士，毕业后进入英特尔中心研究开发部工作，担任工艺程师；1986年加盟泛林半导体，开发了包括Rainbow介质刻蚀机在内的一系列成功的等离子刻蚀机，使得陷入困境的泛林一举击败应用材料，跃升为全球最大的等离子刻蚀设备制造商，占领了全球40%以上的刻蚀设备市场。

以此同时，泛林与日本东京电子合作，东京电子从泛林这里学会了制造介质等离子体刻蚀机，复制其Rainbow设备在日本销售，后来崛起为介质刻蚀的领先公司。

1991年，泛林遭老对手美国应用材料挖角，尹志尧先后历任应用材料等离子体刻蚀设备产品总部首席技术官、总公司副总裁及等离子体刻蚀事业群总经理、亚洲总部首席技术官。

为了避免知识产权风险，尹志尧从头再来，用不同于泛林时期开发的技术，研发出性能更好的金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀设备，应用材料再次击败泛林，重返行业龙头地位，到2000年，应用材料占据了40%以上的国际刻蚀设备市场份额。

目前全球半导体刻蚀设备领域三大巨头——应用材料、泛林、东京电子，都与尹志尧的贡献密切相关。

2004年8月，已年届六旬的尹志尧带领15名硅谷资深华裔技术工程师和管理人员回国，创立了中微半导体，并在短短数年之间崛起为全球半导体设备领域的重要玩家。

中微从2004年创立时，首先着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE，到目前为止己成功开发了双反应台Primo D-RIE，双反应台Primo AD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品，涵盖65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm关键尺寸的众多刻蚀应用。

从2012年开始中微开始开发ICP刻蚀设备，到目前为止己成功开发出单反应台的Primo nanova刻蚀设备，同时着手开发双反应台ICP刻蚀设备。公司的ICP刻蚀设备主要是涵盖14nm、7nm到5nm关键尺寸的刻蚀应用。

这里面看起来是几个似乎不起眼的数据，但里面蕴含了满满的技术含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蚀技术，一时间众说纷纭。如今，中微半导体与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起，组成了国际第一梯队，为全球最先进芯片生产线供应刻蚀机。

华为在2004年正式成立了海思半导体部门，专门研发芯片。在当时，华为很早就意识到掌握自主技术的重要性。而海思不负众望，在后来的研发中，接连带来了麒麟、鲲鹏、凌霄、巴龙、升腾、鸿鹄等系列芯片。

这些芯片在手机处理器、服务器、WiFi、智慧屏、基带、基站等方面都有布局，可以说华为很多的产品都是自主设计。最后将设计好的芯片交给台积电代工。但问题也随之而来。

只具备设计能力的华为，犹如纸上谈兵。当台积电不允许帮助其生产的时候，就会陷入被动。

值得一提的是，之前有5位本科生完成了一款64位RISC-V处理器SoC芯片设计并实现流片。这款芯片被称作是“最硬核毕业z书”。而这五位本科生的平均年龄只有21.8岁。

据悉，这款芯片耗时4个月，芯片能正常运行Linux *** 作系统。以他们的年龄来看，未来也一定大有作为。如今他们也有了各自的工作，继续参加高性能芯片的设计。然而5位本科生都能顺利做出芯片，那华为芯片究竟卡在了哪里？

其实这五名本科生是参与了芯片的设计工作，并非亲自去芯片工厂 *** 刀，也不可能用光刻机设备，用芯片制程技术完成这款芯片的制造。但以他们的年龄和水平来看，在同龄人里已经是非常优秀了。

而华为芯片真正被卡的地方其实就是芯片制造。如果只是设计的话，华为海思可以挤进全球前五。所以芯片制造难在哪里？

光刻机

首先是光刻机，如果华为想要自主制造芯片，就要解决光刻机的问题。而且不是一般的光刻机，考虑到华为麒麟9000采用了5nm的工艺，因此需要EUV光刻机。而全球唯一能生产EUV光刻机的企业是荷兰ASML。

ASML目前还不具备向国内供货EUV光刻机的条件，而且基本没有库存，每生产一台都会被台积电，三星订购。从ASML获得EUV光刻机基本上不能指望了。

靠自主生产光刻机的话，以国内最高22nm光刻机的水平来看，要达到EUV的程度，可能需要十年。

光刻机的问题解决不了，芯片就不可能完成制造。最终不具备制造条件的华为，只能靠台积电代工。

材料

其次被卡住的地方还有材料。制造芯片的材料非常多，就拿光刻胶来说。光刻胶以液态的形式涂抹在硅片表面，然后被干燥成胶膜。是制造芯片之前，重要的使用材料，具有抗蚀刻能力和耐热稳定性等优点。

但光刻胶芯片材料基本上被日本市场垄断，日本企业垄断了全球75%的光刻胶市场。如果不能解决光刻胶供应问题的话，也不可能完成芯片制造工作。可是距离打破垄断，还未能实现。

制程工艺

还有一项较为关键的东西就是芯片制程工艺，掌握高端芯片制造工艺，才能使用高端光刻机、光刻胶、蚀刻机等制造芯片的设备和材料元器件。

我国技术最先进，规模最大的芯片制造公司中芯国际只掌握了14nm工艺，而台积电已经稳定量产5nm并向3nm发起冲击。制程工艺就好比初级工程师和高级工程师的技术水平差距。

就算一个初级工程师掌握了高端设备，具备一切生产高端产品的条件，没有那个技术也不可能实现制造。

从以上光刻机、芯片材料光刻胶和制程工艺来看，想要达到最先进的水平还有一段距离。华为究竟被卡在哪里？答案显而易见，卡在了技术，卡在了国内基础工业还达不到顶尖的水准。

但是我国已经在加快半导体产业的布局，等有朝一日，这些被卡住的技术都会一一突破，让华为早日破局。

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