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。

那么我国能突破芯片制造的封锁吗？可以这样说，5nm毫无可能。先从制造设备说起，当芯片进入到7nm以后，在生产中必须需要用到一种设备，那就是EUV光刻机。目前全球仅有一家厂商能够生产EUV光刻机，那就是荷兰的阿斯麦，那么制造EUV光刻机有多难？

光源： 制造EUV需要极高的能量。EUV能被空气吸收，所以光刻环节必须耗电保持真空环境。更夸张的是，EUV还能被透镜吸收，所以只能用十几次面透镜，通过不断反射将光源集中。极紫外光EUV的能源转换效率只有0.02%左右。每反射1次，EUV的能量就会损失3成。

镜头： 在阿斯麦的背后，却站立着一家世界上非常伟大的公司，它就是总部设在德国的卡尔蔡司，没错，就是我们配眼镜用的蔡司镜片的蔡司公司，这个公司磨镜片磨了170年，它能把镜片磨的有多平呢？把光刻机的镜头放大成地球那么大，镜片都没有1mm的凸起。为啥我们总说德国人有工匠精神，蔡司就是最好的诠释。德国人的严谨达到了死板的地步，就是死脑筋、一根筋。有人开玩笑说，到了德国，才知道死板还能一套一套的。但也正是这种死板，才磨成了最平的镜头。

组装： 包含13个分系统，3万个机械件，200多个传感器，每一个都要稳定。机器内部温度的变化要控制在千分之五度，得有合适的冷却方法，精准的测温传感器。

控制： 光刻的原理就像在米粒大小的面积上，雕刻纳米级大小的文字，对于误差的要求可想而知。光刻机里有2个同步运动的工件台，一个载底片，一个载胶片。两者需始终同步，误差在2纳米以下。两个工作台由静到动，加速度跟导d发射差不多。

说了这么多，还只是说了EUV光刻机，而芯片制造的其他设备龙头都在美国跟日本，像美国的应用材料（AMAT），泛林半导体，KLA，日本的东京电子，斯科半导体，爱德万测试，中国距离这些公司差距也是相当的大。制造设备实际反应了我国基础工业，基础科学水平的差距，短期补课是补不来的，只能靠时间的积累，急不来。

而芯片相关的材料的龙头公司大都在日本美国德国，比如光罩中的日本TOPAN，大日本印刷，HOYA，光刻胶中的合成橡胶JSR，信越光学，东京化学，湿电子化学品中的德国巴斯夫，美国亚什兰集团，电子气体的美国气体化工，法国液空，德国林德，溅射靶材中的日本日矿金属，美国的霍尼韦尔。中国也不是一时半会儿就能赶上。

说完制造，再来谈设计，国内最能打的海思在美国的打压下退出前10。

排名第一的芯片设计企业是来自美国的高通，这个不用介绍，大家都知道。

能做高端手机处理器芯片的公司一个手都能数的过来，而使用高通的手机数量最多。

博通排在榜单的第二名，曾经博通打算以1300亿美元的价格收购高通，如今高通反而超过了博通。

英伟达这几年的业绩如同开挂一般，去年的营收更是大增53%，在人工智能时代，GPU的重要性超过CPU，而英伟达正是GPU领域的领导厂商。这几年的“挖矿热”，也让英伟达的显卡越卖越好。

华为在芯片供应被掐断之前，一次性向联发科订购了1.2亿颗芯片的大单，由此带动联发科2020年的营收创下新纪录。

在2019年时，华为海思的营收超过600亿元，力压联发科，登顶亚洲第一大无晶圆芯片设计企业。在美国的打压下，跌出前10.

最后看下技术门槛最低的封测，封装测试，简称“封测”，是芯片生产的最后一个流程。主要分部在中国台湾跟大陆，大陆有三家公司挤入前10，分别是长电 科技 、通富微电、华天 科技 。在制裁之前，华为高端芯片主要由日月光进行封测，日月光在2018年还曾获得华为最佳交付奖。

说到手机存储，存储器件按照掉电后数据是否能够保存分为 掉电非易失 与 掉电易失 存储器。前者包括各种 ROM 和 Flash 存储器，后者则包括 DRAM 与 SRAM。现在市场上仍在广泛应用的存储器包括 NOR Flash、NAND Flash、DRAM 和 SRAM，其中市场产值最大的为DRAM和NAND Flash，年销售额均在数千亿元以上。

三星、海力士、美光为全球三大存储芯片供应商，相关统计数据显示，美光 科技 与三星、海力士一起，垄断了全球95%以上的DRAM芯片市场。而NAND闪存领域，有6大企业垄断了99%的市场。而全球7大存储芯片供应商中还没有中国企业。国产存储龙头 兆易创新 在国际存储巨头面前连零头都不够！

随着三星、海力士、美光对华为存储芯片的断供，华为存储即使使用国产芯片，其质量与国际巨头还有明显的差距。

迫于美国禁令，台积电已于9月15日之后不再为华为代工生产麒麟芯片，而在一个多月后的华为手机发布会上，华为消费者业务CEO余承东也亲口坦诚， “麒麟9000将成为麒麟芯片绝唱” 。

从 科技 圈的整体反响来看，对于麒麟芯片被迫停产自然更多是遗憾与惋惜，同时也对华为手机业务的境遇颇感愤慨和同情，毕竟很长一段时间里，麒麟芯片都象征着中国手机芯片发展的巅峰水平。

然而就在一片悲壮的氛围下，在这一个半月中，先后有六家芯片企业获得了美国商务部的许可，将可以继续为华为提供芯片，对于这一变化，是否意味着美国那边对于华为的钳制出现了某种转机？这种趋势对华为的发展又有何影响呢？我们或许从华为的动作中可以看到答案。

谈到芯片封锁，大家可能想到的都是华为手机处理器芯片麒麟系列，但实际上这只是华为海思芯片产品线之一，美国对华为芯片的制裁包含华为海思全部的芯片设计及生产环节，这些芯片产品线主要包括以下六类：

1、海思芯片：主要应用在移动终端设备上，包括麒麟990、麒麟980、麒麟970、麒麟960等高端芯片。除了高端的9系列外，麒麟还拥有6系，7系以及8系的中低端系列芯片，最新的麒麟9000芯片采用 5nm 工艺制程；

2、鲲鹏芯片：主要面向服务器领域，鲲鹏920芯片完全由华为自主研发，是全球第一款 7nm 的数据中心ARM处理器，主要适用于华为的泰山服务器；

3、升腾芯片：面向人工智能领域的处理器 ，采用自家的达芬奇架构，升腾芯片分为高端和低端两个系列，高端为升腾910 （7nm工艺制程） ，低端为升腾310 （12nm工艺制程） ，AI 芯片是人工智能时代的技术核心之一；

4、巴龙芯片：海思的5G基带芯片，目前最新的是支持5G双模的巴龙5000 （ 7nm工艺制程） ，主要应用在麒麟980和麒麟990上，其中麒麟990还推出了集成巴龙5000基带芯片的版本；

5、天罡芯片：海思的5G基站芯片，业界首款5G基站核心芯片，同时也是全球第一个超强集成、超强算力、超宽频谱的芯片，为AAU 带来了革命性的提升，最新的天罡芯片为 7nm工艺制程 。之前说到的台积电在禁令缓冲期为华为生产的200万颗5G芯片指的就是天罡芯片。

6、凌霄芯片：主要用于路由器上，其中Hi5651芯片是业界首款4核1.4GHz家庭路由处理芯片，内置IPv6/v4双栈硬件处理引擎获得电信级认证；支持256个连接节点，通过算法增强识别终端位置以及干扰情况进行优化。此类芯片对工艺制程的要求较低， 28nm工艺制程 已经能满足需求。

当前因为美国的禁令，上面六大产品线中，前五个基本上都已经停产。其中的麒麟芯片（手机Soc芯片）、巴龙5000（基带芯片）、升腾芯片（人工智能芯片）直接影响华为消费电子业务（手机、平板、智能家居等电子产品），天罡芯片直接影响5G通信设备业务，升腾芯片还对华为的工业级人工智能产品产生影响，这三大领域是华为的核心业务领域。相比较而言，服务器领域重要但不紧急，凌霄芯片则基本上没有受到影响。

前边说到的美国商务部前后批准六家芯片厂商继续供货，看到新闻媒体大家的评论都挺高兴，似乎这是个好消息。但实际并不是。

所以在我看来，美国此举作秀意义远远大于实际意义，毕竟 第一这无法解决华为核心芯片供应不足的问题——即便采购了AMD们的芯片也只能放着或者很快没用，那买来干什么？第二，无法解决华为在任一关键领域的基础需求，比如说对华为的消费者业务，如果是同意高通卖芯片给华为，那么对华为来说也算是一种解决方案。

美国在近期更明确解释了“放行”的先决条件—— “只要这些产品不被用于5G技术” 。

而众所周知，华为的消费者业务和通信设备领域目前最为核心的需求都集中在对5G相关零部件和芯片产品上。

所以说美国允许向华为出口的产品，实际上都是华为在现阶段需求度不高，或者跟其4G业务相关的产品——这无法解决华为的当务之急。

那么显而易见，美国此举并无诚意，那它的用意何在呢？只是为了恶心一把华为？显然不是。

从上边我们能知道两点： 第一，华为目前最要命的缺陷在于芯片无法生产，这种状况将导致华为领先的技术优势将停滞不前；第二，美国近期的动作根本不是为了要缓和跟华为之间的对峙状态，而是有它别的目的。

其中最大的目的就是 以空间换时间 。

这里的空间指的是美国凭借其在半导体领域领先中国数十年的技术实力而获得的绝对优势，它在半导体领域的势力范围远大于中国。而时间，指的则是美国或受到美国绝对控制的5G技术发展起来所需要的时间。

美国当然会担心华为被制裁后中国将开启自主研发，但是相比而言，美国更害怕不制裁华为的话，华为会踩在它们的肩膀上帮助中国获得5G通信时代的核心地位——所以其实美国也是在冒险，它要赌美国 科技 界能在中国搞定先进光刻机技术之前率先实现5G技术对中国的领先。

而实际上美国确实也占有很大的优势，目前华为或者说中国半导体面临的主要问题不仅仅包括高端光刻机所涉及的大规模技术及设备，还包括芯片设计工具——设计软件、芯片架构等，以及先进的工艺制程技术——台积电的先进不仅仅依靠EUV，他们自己对于制造工艺的技术研发也是关键因素。

所以当初摆在美国 科技 界众人面前的选择一目了然： 一边是中国需要赶上ASML、泛林半导体、德州仪器等等一系列光刻机相关企业的技术水平（甚至因为专利的存在还要走另一条路），赶上ARM、英特尔等网络架构及IP集群相关企业的技术水平，以及赶上台积电、三星等晶圆代工企业的技术水平； 另一边是美国只需要赶上华为在5G领域的领先优势。

中国需要多少年赶上这个差距？美国需要多久？美国精英们几乎不用多想，他们愿意冒这个险，他们不相信这一次中国还能赢， 因为在他们眼里，中国人已经不再像几十年前搞出“两d一星”时候那样众志成城。

除了这个一直存在的终极目的之外，美国的另一个目的在于对华为影响力的进一步分化和切割。

其实就算通过了供货许可，这些企业所能提供的产品所涉及的金额也并不多，所以所谓的缓和美国半导体企业的经济压力，在我看来象征意义远大于现实意义，就这种程度的供货能缓和什么。

但是这个行为释放出来一个信号，那就是美国不再保持对半导体行业的粗暴干涉，它不打算继续扩大以及“株连”，但同时以此提出了一个隐性条件——“你们不能再跟华为眉来眼去”。

美国的意图很明显： 以后你们要适应一个华为逐渐边缘化的新时代。

换句话说，为了保障“以空间换时间”的终极目的，美国进一步削弱了华为能够以来的 科技 力量。

这是个阳谋，也是一个“闲手”，但未必无用。

当然如果我们以乐观的态度去看待这件事，也存在其他的可能，比如说美国是在防范我们国家以举国之力发展半导体相关技术，帮助华为攻克它所需要的各类技术难关，所以它缓和了态度——目的还是缓兵之计。

那我们就更应该加大力度推动芯片自主化的技术发展。

根据最新消息， 华为正计划在上海建设一家 不使用美国技术 的芯片工厂，据知情人士称，该工厂预计将从 制造低端的45nm芯片开始 ，目标是2021年底之前 为“物联网”设备制造28nm芯片 ，并在2022年底之前 为其5G电信设备生产20nm的芯片 。

从这个信息中，我们至少可以获得三个信息。

第一，国家在进行立足长远的半导体发展规划。

为什么这么说呢？关键在于华为建厂位置。上海是中国半导体产业最先进的区域，在苏州、上海两地，半导体相关产业链拥有长期的发展历程。在ICT领域，晶圆代工、EDA软件、封装测试等国内大厂几乎都集中在这一地带，同时这里也是跟国际同行先进技术和管理水平最为接壤的地带，华为在这里可以最大限度地进行技术突破，而不用过度担心资源调配问题。此外，上海优质的高等教育水平和科研人才，也能够为华为的发展提供助力。

而让华为建在这里，也能看到国家对于华为在之后半导体领域起到带头作用有所期待，华为也确实能给产业链企业带来一些改变。

第二，华为的布局重心在于5G相关芯片产品。

这说明华为在认清事实后，已经对业务进行了相当大的调整，之后华为5G业务估计也将收缩战线，暂时回归国内。但华为对于5G技术的布局并未停下，它在做物联网生态方面的研发，对芯片的生产也已经有了规划，比如说为物联网设备的芯片留下了自主生产的计划，而制程工艺提升的短期目标则是实现5G通信设备芯片的供应——这说明华为会优先保障通信设备领域的芯片供应。

而此前华为的天罡芯片因为工艺要求为7nm，这个水平短期内华为依靠自身无法突破，所以我认为华为在自救的同时，或许也会寄希望于国内光刻机企业的自主研发及技术突破，这对于中芯国际等晶圆代工企业来说也是一次机遇。

第三，华为在手机Soc芯片上或许另有打算，或者选择战术性的退却。

从这则信息中看不到关于手机芯片的内容，这里就存在两种可能。一种是华为仍然寄希望于美国能允许高通将其高端芯片销售给华为，这实际上也并非不可能，毕竟美国大选即将尘埃落定，存在一定的转圜机会，但这种“许可”无法解决华为的战略目标，所以即便真的可以使用高通芯片，那么华为也只是作为一种过渡。

另一种可能性更大——与国内企业共同攻关高端光刻机技术及制程工艺技术，这是一个需要更长时间与技术投入的工作，但这才是美国最为忌惮的倾向，一旦中国相关企业在这方面有了较大的进步，那么美国相关企业内部就要承压， 甚至美国会先于中国取得重大突破前给华为解封——以分化国内对于基础技术的研发——这一点也值得警惕。

这就需要我们对于战略目标的专注与坚持。

从以上三个消息来看，华为的处境实际上已经在发生本质上的好转——中国整个 科技 界包括国家力量已经注意到了我们的“短板”，并且意识到了发展半导体技术的必要性和重要性。

所以说 虽然麒麟停下了，但是华为没停下，中国 科技 更是开启了动员。

如果说五年后中国半导体产业能够跟美国分庭抗礼，甚至已经能望其项背，我觉得届时我们都会“感激”美国在近两年对华为的制裁与打击、对中国 科技 界的制裁与打击，正是因为美国不留余地的制裁，才让我们又一次被“唤醒”。

在这两年之前，中国 科技 新兴力量崛起，其实已经有浮躁的风气盛行，那时候的繁华更像是空中楼阁，但是作为局中人的我们却乐在其中。

正是在这个时候，美国强硬地给中国企业泼了一盆带着冰渣子的冷水，虽然我们受伤不轻，但终究清醒了过来，看到了许多我们之前没有看到的真相—— 我认为当前受到的“技术欺压”从这个层面讲更类似于“交学费”，虽然学费十分昂贵，但我们并非一无所得。

我们当前需要做的就是趁着再次清醒，不遗余力地抓住机会，去迅速补上这个被美国人发现并指出来的“短板”。

当前国内比较大的问题在于市场上的声音过于混乱，国家层面对于半导体行业的支持其实已经开始启动，但在舆论上还存在着许多“杂音”。在我看来，国家对半导体行业的支持，并不是只是为了帮助华为解决芯片生产难的问题，根本在于对整个5G产业的支持，所以它对于国内许多 科技 企业来说都是一次重大的机遇，而华为因为技术领先在当下阶段反而属于“付出”较多的企业。

我们必须要认清一个事实—— 中国5G的腾飞不能只靠华为一家企业，华为也不可能凭借一家之力将业务布置到半导体相关的每个环节上，因为发展半导体技术受益的更不是只有华为一家。 所以光刻机企业要给力一点，配合国家走高性能光刻机的研发路线；EDA软件企业也要给力一点，芯片架构技术研发企业也要给力一点，甚至手机企业也应该大力支持国内企业基础技术的研发…… 因为以后对于美国的赶超，必然是以集群的模式赶超。

用一句话来说，美国是以硅谷众多企业的力量围剿中国 科技 ，那中国 科技 也必然要诞生许多跟硅谷中那些公司能相提并论的企业，到时候华为面对的不再是硅谷，而可能只是硅谷中的一家公司，比如说苹果，那么中国 科技 不胜也胜了。

幸运的是，中国市场目前存在这样的机会，也有这样的市场容量以及发展环境，对中国 科技 企业来说，这绝对是一个好时代。

可能唯一欠缺的，是很古老的一种精神——路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。

用不着着急，只要方向对，只要持之以恒并众志成城，我想美国有机会再经历一次“中国速度”。

---