我国芯片行业要多久可以赶上美国

我国芯片行业要多久可以赶上美国
我国芯片行业要多久可以赶上美国

8位32位单片机代理商深圳四强科技分享资讯:“我国芯片行业要多久可以赶上美国里来的。”在芯片领域,中美差距到底有多大?因为中国经济起步太晚,在追赶方面我们肯定是按先易后难的顺序搞的。芯片技术遵循摩尔定律,在同样价格的前提下,每18~24个月元器件的数目就会翻一倍,也就是性能翻一倍。这恐怖的进化速度代表整个芯片产业链能每2年就把一个先进技术搞成落后技术,慢一步你之前所有的投资都会全部废掉,根本不是以前的中国玩得起的。

因为芯片技术的追赶难度在所有行业里明显属于最高级,所以我们放到后面去发展是非常正常的。那么中美的芯片技术差距有多大,是不是大到壮汉打小孩那种?中国芯片技术不如美国很多,但双方的技术差距,也没大家想象的那么大。完整的芯片制造链共有九大核心设备,只要有一个被卡断,整个芯片生产系统就会中断。光刻机,只是九大核心设备之一而已,并不代表你有了光刻机就能生产芯片。在这九大核心设备的领域,如果所有零件都采用纯粹的国产,不含一丝一毫的外国零件,那么中国到底能打造出什么程度的芯片产业链?

列数据之前,要先列总纲,先介绍下芯片制造究竟需要哪九大核心设备。氧化扩散机,薄膜沉积设备,光刻机,涂胶显影机,刻蚀机,离子注入机,CMP抛光设备,检测设备,总共是八大设备。除此之外,还有一个清洗机,贯穿多个工序,不清洗是没办法进入下一环节的,因此总共是九大核心设备。这九大高精尖设备组合在一起彼此配合,才能组成一个完整的生产线,然后才能生产出一颗小小的芯片。少了其中一个,你整个生产线都得瘫痪。

1.清洗机

先谈清洗机,因为这东西看起来很不起眼,不就洗个东西么。芯片的清洗机,和你家的洗碗机那完全就是两码事,可不是冲冲水就完事了,那可是超高精密度的芯片。1 毫米=1000000 纳米,也就是说,5纳米=0.000005毫米,在这么细的缝隙里会有多种杂质需要无损清除,每个生产环节都会给缝隙内增加新的杂质,你说难不难?清洗机分几种原理,又各自由多少道工序组成,我今天就不说了,但你要知道清洗对于芯片制造意义非常重大,如果清洗达不到要求,那么产品的良率会低到惨不忍睹,直接导致经济效益丧失。

在清洗机领域,马太效应非常明显,全球前四大企业总共占据了98%的市场份额。排第一是不是美国,而是日本,前两大厂商都是日本的,合计占据70%的市场份额,第三名是韩国的,占14.8%,日韩合计占据84.8%的市场。日韩很强,但中国在这个领域已经实现了从0到1的突破,拥有了上牌桌的资格。全球第五大清洗机公司,是中国的盛美半导体公司,虽然只占2.3%的全球市场份额,但已经拥有了一战之力,因为美国公司的市场份额也就12.5%,这还是中国企业占了后发劣势,别人不愿意冒险用中国产品的缘故。

2021年5月25日,盛美半导体的SASP兆声波清洗技术,荣获中国科技进步一等奖。目前,全球最先进的清洗机是日本的,可以匹配5nm生产线。美国也能搞定5nm生产线,但市场竞争力不如日本。中国最先进的清洗机,可以匹配14nm生产线,目前在研技术5/7nm。我这里指的14nm级别清洗机,是纯国产零件组成的,哪怕美国带着全球一起断供中国也能自己造出来的纯国产清洗机。

除此之外,中国还有替补梯队,北方华创目前可以造28nm的清洗机,至纯科技目前可以造28nm的清洗机,芯源微目前可以造28nm的清洗机,技术等级仅落后盛美一代。这么短的时间内搞出14~28nm的技术强不强?反正,我觉得不算弱了。

2.氧化扩散机

氧化扩散设备,目前最先进的国家是日本,技术等级是5nm,占据了全球总共81%的市场份额。这个领域美国能造5nm产品,但市场份额就是打酱油的,自己都引用日本设备,目前日本拥有全套自产零件,因此美国的技术制裁令管不到日本的氧化炉身上,所以在这个领域我们很少提及,因为无需担心美国卡脖子,里面的美国零件很少。但中国的对手不止是美国,虽然日本目前和中国关系还可以,愿意提供设备,但我们也要防一手。只要不是中国的,那就是外国的,判断标准非常简单粗暴。

目前,中国的北方华创可以独立生产14nm的氧化扩散炉,足以匹配14nm的芯片生产线。北方华创的产品目前占据国内市场6%,国际数据暂时没有。市场份额不多,但只要你要,产品还是可以提供的。

3.薄膜沉积设备

薄膜沉积设备领域最强的是美国和日本,都可以搞定5nm技术,两国合计占据70~80%左右的市场份额。目前,中国国内的存量薄膜沉积设备98%来自于进口,国产化率仅为2%,因为中国以前造不出来。但最近几年,中国取得了技术突破,最先进厂商为北方华创。目前,中国28nm级别的设备已经成功实现销售,14nm设备正在生产线进行磨合验证。

中国最先进厂商已成功实现销售,成功实现销售这六个字,足以看出国产设备要取得技术突破,要取得市场认可,到底有多难。除了北方华创,沈阳拓荆也很强,双方的技术等级都是一致的,目前都可以搞定14nm的技术,都正在研发7/5nm的技术。

技术产品是研发出来了,甚至已经突破到了14nm,7/5nm的技术过几年也能搞出来,但产品很难卖,一直在亏本砸钱,闷头搞研发,暂时不考虑大规模销售的事。后发者想追赶,就是很难。怎么说呢,总算是突破了,中国已经掌握了14nm的技术。没办法买产品支援来尽自己一份心意,我这里鼓个掌,不过分吧。

4.光刻机设备

来到最出名的光刻机环节了,光刻机是整个芯片产业链中国最落后的一个环节,因此也成了各路媒体报道最多的对象。大家想必已经很熟悉了,但为了保持九大设备环节的完整性,我这里还是多说几句。目前全球光刻机设备最厉害的企业是荷兰的ASML,占据84%的市场份额,其他的市场份额基本是日本佳能和尼康的,再然后就没有了,所有国家都是打酱油的,包括美国。美国甚至都没有做光刻机的企业,只能造光刻机里面的光源。

当然了,荷兰也有办法单独造出光刻机,核心零件被多个国家掌控着,光源来自于美国,镜头来自于日本,纳米级数控机械系统来自于德国,总共十万多个零件由西方各国几百家企业进行提供,然后由荷兰ASML组合成光刻机。美国的工程师说过:仅仅是光刻机其中的一个小零件我都调了整整十年!荷兰ASML表示:我就算公开图纸,别人也造不出光刻机。

其实,如果全球对荷兰ASML断供,他自己对着图纸也造不出光刻机。简单的说,光刻机是所有芯片核心设备里最复杂的一个,目前全球没有任何国家都实现完全的国产化,都必须通过国际合作才可以实现生产,包括美国和荷兰。因此,在光刻机领域,中国突破起来最为困难。光刻机的零部件实在是太多了,而光刻机整机的等级由最弱的那个部件来决定。因此,光刻机整机目前最先进的企业是上海微电子,目前成功突破90nm的技术,反复曝光下可强行生产28nm的芯片,但成本较高,没有经济价值,在研技术为65nm。

虽然中国的纯国产光刻机只能达到90nm的技术等级,但你可别忘了这是在全球技术封锁的前提下实现的。像美国这种力度的技术断供制裁扔到了美国自己头上,他能造出什么等级的光刻机还真不好说。你只有个光源强,没用的,光刻机等级是由主要零件里最弱的那一环决定的。

5.涂胶显影机

全球涂胶显影设备市场中,日本TEL这一家公司的市占率达到87%,达到了绝对垄断地位。DNS公司,西美事公司,SCREEN公司,这三家公司合起来才占了13%。这个领域中外差距极大,以前根本就没有中国公司什么事。目前涂胶显影设备中国已经取得了突破,芯源微和沈阳芯源可以制造国产替代产品,目前已经达到了28nm的工艺水平,14nm设备即将研发成功。在中国国内市场,只有芯源微打开了市场,目前占据了4%的市场销售额,国际市场暂时就不想了。

很可怜,但短短几年取得了这种技术突破,很可贵。涂胶显影机设备的国产化替代率,已经取得了零的突破,而且目前的技术等级并不算太低,赶超速度非常快。

6.刻蚀机

如果说光刻机是中国最弱的一个环节,那刻蚀机就是中国最强的一个环节。中国可以生产出5nm技术等级的刻蚀机!生产公司是中微半导体。目前,中微半导体的5nm级别刻蚀机已经卖掉了50多台,甚至成为了目前最先进5nm芯片生产线台积电的设备供应商。目前,中微半导体正在研发3nm级别的刻蚀机技术,完全站在了国际最强第一线。但是中微半导体没赚多少钱。2015年2月4日,美国商务部签署命令,解除了针对中国的“刻蚀机禁令”,给出的理由是“中国已经从事实上获取了来自中国企业的、和美国产品数量、品质相当的刻蚀设备,继续实施国家安全出口管制措施已然毫无意义。”

因为禁令的完全解除,后方劣势的中微公司很难推销出自己的产品,别人的生产线不愿意冒险采用你的机器。因此,中微半导体虽然有技术,但只拿下了全球1.4%的市场份额,这已经是中国第一强的刻蚀机企业了。没什么好办法,这是美国的阳谋,他解除了技术禁令你总不能自己封掉吧,这和改革开放的宗旨相违背。现在,只能等中国3nm的刻蚀机研发成功了,谁先行一步,谁就占据天大的先机。

7.离子注入机

离子注入机属于仅次于光刻机的卡脖子环节。在这个领域被卡脖子,是因为此领域美国产品占据了绝对垄断地位,拿下了全球89%的市场份额。离子注入机市场规模很小,不值钱,在整套芯片生产线里,刻蚀机价值占比20%,光刻机价值占比20%,而离子注入机占比仅为3%,整个2020年的全球市场销售额只有18亿美元,属于一个小环节设备。但是整套芯片生产线是环环相扣的,缺一个就能断你整条生产线,哪一个环节都不能少。

没有离子注入机,你其余97%的设备全部搞定都没有,这3%就能让你全线停工。所以离子注入机属于仅次于光刻机的卡脖子环节。目前,中国的中科信公司、凯世通公司,已经成功生产出工艺达到28nm的离子注入机,目前正在研发14nm的技术。市场份额几乎没有,毕竟是个市场新人,取得生产线企业的信任非常困难,但设备毕竟是研发出来了,目前还在继续砸钱研发。这么短时间弄出了28nm的设备,虽然因为时间短暂还没有成功打开市场。

8.CMP抛光设备

抛光设备最先进的国家是美国,可以搞定5nm的技术,占据了全球71%的市场份额。此领域卡脖子不严重的原因,是因为中国的华海清科和中电科已经搞定了14nm的技术,正在研发7/5nm的技术。当然,只占了15%的市场份额,而且只是国内市场。全球市场美国拿走了71.3%,日本拿走了26.7%,两者合计98%,人类其他所有国家共享2%。要不是中国不惜血本砸技术,硬生生的砸开了一道口子,我觉得连着2%都不会有。14nm已经相当先进,离7nm只差一代,只要肯砸钱,最多两三年就能搞定。

9.检测设备

检测设备贯穿芯片制造每一个工艺,比清洗机用的还要频繁,及早检测出不良芯片淘汰掉可以大幅提高经济效益。因此,这个环节的全球市场空间超百亿美元,相当的值钱。在这个领域,最先进的国家是美国,可以搞定3nm的技术,占据全球70%的市场份额。目前,中国的检测设备不惜重金砸出来了28nm的技术。

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