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美荷日聯(lián)手限制先進工藝制程,國產(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)如何突圍?

作者:電巢 來源: 頭條號 97802/25

前言1月28日據(jù)彭博社、《華爾街日報》等媒體報道,美國、荷蘭和日本三國針對限制芯片對中國出口達成協(xié)議,細則將于4月公開。韓國SK 海力士拒絕就美日荷協(xié)議發(fā)表評論,三星電子未回復(fù)置評請求的電子郵件。美日荷目前作為整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游,它們在

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前言


1月28日據(jù)彭博社、《華爾街日報》等媒體報道,美國、荷蘭和日本三國針對限制芯片對中國出口達成協(xié)議,細則將于4月公開。韓國SK 海力士拒絕就美日荷協(xié)議發(fā)表評論,三星電子未回復(fù)置評請求的電子郵件。


美日荷目前作為整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游,它們在半導(dǎo)體領(lǐng)域所能夠呈現(xiàn)的競爭性優(yōu)勢如何?


01 美國


眾所周知,一塊芯片的誕生需要幾十億個晶體管,因此必須依賴EDA(電子設(shè)計自動化)軟件來排布芯片里的各種電路結(jié)構(gòu)和區(qū)塊。


EDA領(lǐng)域,美國的Synopsys、Cadence、Siemens EDA三家合起來占了全球78%的市場。


設(shè)計方面,全球10大芯片設(shè)計公司,美國6家上榜,如高通、英偉達等市場份額共占比高達78%。


制造方面,美國大約擁有46%前端半導(dǎo)體晶圓產(chǎn)能的份額,同時在研發(fā)、設(shè)計、IP及半導(dǎo)體設(shè)備等方面都保持著領(lǐng)先地位。美國應(yīng)用材料、泛林、科壘依次名列全球半導(dǎo)體設(shè)備商前五強,全球市場占有率達45%以上。


02 日本


在半導(dǎo)體材料市場上,日本企業(yè)主要活躍在硅片、光刻膠領(lǐng)域。


如信越化學和SUMCO兩家企業(yè)占了近50%的市場份額,而中國大陸所有相關(guān)企業(yè)加起來不到5%。


如日本JSR、信越化學、東京應(yīng)化、住友化學四家企業(yè)共占比達到82%的份額,而世界前五大光刻膠廠商總共僅拿下87%的市場份額。


半導(dǎo)體設(shè)備,日本企業(yè)10種設(shè)備所占的市場份額超過50%,在涂布/顯影設(shè)備、清洗設(shè)備等前端半導(dǎo)體設(shè)備幾乎壟斷市場。在后端半導(dǎo)體設(shè)備,日本的劃片機和成型器也是世界第一,此外日本還是三款重要后端檢測設(shè)備的霸主。


總體而言,目前日本仍為全球提供超過50%的重要半導(dǎo)體材料和40%以上的半導(dǎo)體制造設(shè)備的國家。


03 荷蘭


目前,光刻機領(lǐng)域由荷蘭的ASML、日本的佳能及尼康,控制著全球九成以上的市場份額,其中荷蘭ASML占據(jù)大約60%的市場份額。它憑尖端的光刻機技術(shù),也是唯一一家能提供EUV高端光刻機技術(shù)的設(shè)備商。


04 中國半導(dǎo)體行業(yè)如何應(yīng)對挑戰(zhàn)?

半導(dǎo)體材料 :本土企業(yè)下游晶圓產(chǎn)線加速擴產(chǎn)


據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)統(tǒng)計,2021年中國半導(dǎo)體晶圓制造材料的整體國產(chǎn)化率為20%-30%,其中電子特氣、靶材國產(chǎn)化率約為30-40%;硅片、濕電子化學品、CMP耗材總體國產(chǎn)化率約在20-30%。隨著產(chǎn)能利用率不斷提高,國產(chǎn)半導(dǎo)體材料開始逐步放量。


硅片領(lǐng)域:滬硅產(chǎn)業(yè)率先打破僵局

滬硅產(chǎn)業(yè),產(chǎn)品涵蓋300mm拋光片及外延片、200mm及以下拋光片、外延片以及200mm及以下的SOI硅片;


立昂微,目前12英寸硅片月產(chǎn)6萬片/月,預(yù)計年底實現(xiàn)滿產(chǎn)15萬片/月。技術(shù)能力已覆蓋14nm以上技術(shù)節(jié)點邏輯電路;

中晶科技,主要產(chǎn)能集中在3~6英寸硅片,8英寸拋光片項目已投產(chǎn)。


電子氣體:低端向高端逐步邁進


華特氣體,光刻氣(Ar/Ne/Xe、Kr/Ne、F2/Kr/Ne、F2/Ar/Ne)通過了ASML和GIGAPHOTON的認證,部分產(chǎn)品已批量供應(yīng)14nm、7nm等產(chǎn)線,并且部分氟碳類產(chǎn)品已進入到5nm工藝中使用;


中巨芯,目前已實現(xiàn)6N純度的高純氯氣和高純氯化氫量產(chǎn),產(chǎn)品已在中芯國際、華潤微電子等多家主流客戶通過認證并批量供貨,打破國際壟斷;


凱美特氣,公司正在積極推進激光混配氣在ASML認證的進度,目前已建成并投入12套電子特種氣體生產(chǎn)及輔助裝置。


光刻膠:由中低端逐步突破


飛凱材料,i-line光刻膠于今年形成銷售,KrF光刻膠已有一定的技術(shù)儲備,正在開發(fā)過程中;


彤程新材,第一款國產(chǎn)化KrF負性光刻膠2021年在中芯國際、合肥長鑫等用戶形成銷售;


南大光電,目前公司產(chǎn)品已在下游客戶存儲芯片50nm和邏輯芯片55nm技術(shù)節(jié)點的產(chǎn)品上通過認證,同時多款產(chǎn)品正在多家客戶進行認證。


掩膜版:國產(chǎn)替代加速突圍


路維光電,公司已掌握180nm/150nm IC掩膜版制造核心技術(shù),已實現(xiàn)250nm IC掩膜版量產(chǎn);


清溢光電,清溢光電 250nm 半導(dǎo)體芯片用掩膜版技術(shù)的 CD 精度為 50nm,位置精度為 70nm,達到國際主流水平,目前已量產(chǎn) 250nm 工藝節(jié)點的 6 英寸和 8 英寸半導(dǎo)體芯片用掩膜版;


石英股份,目前已推出從 G4 代到 G8 代的系列產(chǎn)品,打破國外公司的技術(shù)壟斷。

具體廠家名錄:(排名不分先后)

半導(dǎo)體設(shè)備:國產(chǎn)產(chǎn)線設(shè)備用量從“1”到“N”


美國、日本和荷蘭,均為半導(dǎo)體技術(shù)強國,在先進半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域處領(lǐng)先地位。


但隨著國產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢來看,2022年上半年國產(chǎn)化率高于30%的有去膠、清洗、刻蝕、 CMP等設(shè)備;國產(chǎn)化率在10%—30%的有涂膠顯影、薄膜沉積、熱處理、量測等設(shè)備。未來中國半導(dǎo)體設(shè)備廠商有望在國內(nèi)多條產(chǎn)線實現(xiàn)從“1”到“N”,實現(xiàn)設(shè)備品類的拓展和份額的提升。


刻蝕設(shè)備環(huán)節(jié),國內(nèi)主要參與者包括中微公司、北方華創(chuàng)和屹唐股份等。其中,中微公司的刻蝕設(shè)備包含CCP與ICP,目前CCP已突破7-5nm,在5nm以下也進展順利。


光刻環(huán)節(jié),上海微電子在90nm、110nm、280nm等制程上已全面實現(xiàn)國產(chǎn)化。2022年2月,上海微電子交付了首臺2.5D3D先進封裝光刻機。按照之前的計劃,28nm的光刻機將在近兩年內(nèi)完成交付。


CMP設(shè)備領(lǐng)域,華海清科是國內(nèi)唯一一家實現(xiàn)12英寸CMP設(shè)備量產(chǎn)的企業(yè),公司12英寸系列CMP設(shè)備產(chǎn)品已經(jīng)完成批量化應(yīng)用,制程上也開始向14nm推進,目前已進入驗證階段。

具體廠家名錄:(排名不分先后)


EDA:多以美廠商為主,國內(nèi)追趕步伐迅速


據(jù)ESD Alliance統(tǒng)計 ,美國的Synopsys、Cadence、Siemens EDA三家合起來占了全球78%的市場。


雖然國內(nèi)的EDA設(shè)計軟件行業(yè)市場集中度較低,占比不足15%。但是在部分單點仿真工具或者綜合工具方面本土廠商已經(jīng)具備一定競爭力,后續(xù)伴隨著技術(shù)和產(chǎn)品的延伸布局,預(yù)計國內(nèi)會在不久的將來涌現(xiàn)一批具備全球競爭實力的EDA軟件廠商。


華大九天,目前已實現(xiàn)商業(yè)化產(chǎn)品20余種,占主流EDA工具一半以上,服務(wù)全球近400家客戶;


芯愿景,EDA軟件目前已在超40,000多個實際集成電路項目中得到應(yīng)用,全球客戶數(shù)量超過1500家;


芯華章,目前已發(fā)布了4款極具技術(shù)門檻的驗證EDA產(chǎn)品,以及統(tǒng)一底層構(gòu)架的智V驗證平臺。


具體廠家名錄:(排名不分先后)

IP(專利):高速連接未來


芯動科技,從0.13um、65nm、55nm、40nm、28nm到先進Finfet 14/12/8/7/5納米等工藝不斷跨越,提供了覆蓋面和成熟度領(lǐng)先的一站式高速接口IP,量產(chǎn)芯片數(shù)量高達數(shù)十億顆;

芯來科技,相繼推出了N100、N200、N300、N/NX/UX600、N/NX/UX900等系列產(chǎn)品覆蓋了從低功耗到高性能的各種場景需求;


銳成芯微,近年來銳成芯微在40nm等工藝節(jié)點推出藍牙IP解決方案,并已進入量產(chǎn),目前宣布在22nm工藝上推出雙模藍牙射頻IP。


IC制造代工:產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移深入顯現(xiàn)


中芯國際,從2015年的28nm開始,14nm、N+1、N+2、到如今的7nm工藝,6年時間跨越了5個時代;


華虹半導(dǎo)體,華虹12英寸生產(chǎn)線建成投片,正式完成“8英寸+12英寸”工藝產(chǎn)線布局,已將制程能力提升到55nm;


華潤微,12月29日,華潤微電子重慶12英寸晶圓制造生產(chǎn)線以及先進功率封測基地實現(xiàn)通線。


封裝測試:逐漸縮小技術(shù)差距


近年來,國內(nèi)封測龍頭企業(yè)通過自主研發(fā)和并購重組,在先進封裝領(lǐng)域正逐漸縮小同國際先進企業(yè)的技術(shù)差距,同時在國際市場分工中已有了較強的市場競爭力。目前全球營收前十大封測廠商,長電科技、通富微電和華天科技三家約市占率達到20.1%。


長電科技,2022年7 月公告在進封測技術(shù)領(lǐng)域取得新的突破,實現(xiàn) 4nm 工藝制程手機芯片的封裝,以及 CPU、GPU 和射頻芯片的集成封裝。4nm 芯片作為先進硅節(jié)點技術(shù),也是導(dǎo)入 Chiplet 封裝的一部分;


通富微電,已覆蓋功率模塊封裝、高密度FCBGA封裝、FOPoS/VISionS (2.5D/3D)、12”超細間距Gold Bump及AMOLED COP封裝、超薄芯片多層堆疊封裝。2021年,在先進封裝方面公司已大規(guī)模生產(chǎn)Chiplet產(chǎn)品,7nm產(chǎn)品已大規(guī)模量產(chǎn),5nm產(chǎn)品已完成研發(fā)即將量產(chǎn);


華天科技,已具備2.5D Interpose FCBGA、FO FCBGA、3D FO SiP 等先進封裝技術(shù),以及基于TCB工藝的3D Memory封裝技術(shù),Double Side molding射頻封裝技術(shù)、車載激光雷達及車規(guī)級12吋晶圓級封裝等技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)。


具體廠家名錄:(排名不分先后)


光刻機:正在被國產(chǎn)逐步替代


在當前光刻機幾乎被完全壟斷的局勢下,實現(xiàn)光刻機的國產(chǎn)替代勢在必行。


去年11月,華為公布消息已突破EUV先進光刻機的相關(guān)專利;


據(jù)國內(nèi)媒體報道,我國哈工大近日成功突破關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)出了高速超精密激光干涉儀,目前可用于350nm到28nm工藝的光刻機樣機集成研制和性能測試;


中芯國際等企業(yè)就已經(jīng)獲得28nm芯片自研技術(shù)的突破,大力投建工廠,擴大產(chǎn)能,成功補足840億顆進口芯片缺口;


上海微電子,官方公布的消息是已經(jīng)實現(xiàn)90nm前道光刻機的量產(chǎn),并持續(xù)研發(fā)中。


綜合來看,隨著國產(chǎn)科技企業(yè)加快在半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域的發(fā)展以后,國內(nèi)對光刻機的需求也開始逐漸變大,現(xiàn)如今中國也已逐漸成為全球最大的光刻機市場。


具體廠家名錄:(排名不分先后)


總 結(jié)


如今,中國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈慢慢雄起,將迎來全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的大洗牌,中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于創(chuàng)新爆發(fā)的前夜。未來中國將維持最低內(nèi)循環(huán)在成熟工藝上進行底層技術(shù)(設(shè)備、材料、EDA/IP )的自主創(chuàng)新,國產(chǎn)替代化空間巨大,讓我們拭目以待!

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