美国商务部的华为禁令背景下,中国半导体设备制造行业的机遇与挑战

       5月15日,美国商务部在官网上连续发布了两条消息。第一条是将实体名单上的华为技术有限公司及其非美国分支机构的现有临时通用许可证授权期限延长90天。任何未来关于通用许可证的条款和期限的公告将在此90天期限到期之前宣布。第二条是美国开始通过限制芯片代工厂来加大打击华为的力度了。新闻标题是美国商务部称华为“破坏”实体清单,因此限制华为使用用美国技术设计和生产的产品,当然主要就是芯片了。

光有芯片设计不行,也要有生产设备

第一条是美国想为本土企业进口华为相关设备提供更多时间,同时作为中美谈判的一个筹码,而对华为的意义并不大。第二条则是对华为赤裸裸的打压。代工厂是实现芯片从纸张模型到实物的重要环节,代工厂提供芯片制造中对半导体进行细处理所需的精密仪器,如IC设计中的掩膜制版机,晶圆制造中的光刻机和刻蚀机等等,市场将这些仪器统称为半导体设备。半导体设备技术难度高、研发周期长、投资金额高、依赖高级技术人员和高水平的研发手段,具备非常高的技术门槛。国内半导体装备企业虽然在近年内展现了高速增长的发展趋势,但是毕竟发展时间有限,与美、日等国家相比还是存在一定的差距。现阶段可以简单的理解为,尽管我国在理论上可以提出完美的技术方案,但是在制作设备上,被卡死在工艺环节,没有符合工艺要求的企业来制作所需要的仪器,必须依赖国外进口。

利用半导体形成集成电路再制成芯片的过程极其复杂,各个阶段用到的设备均不相同,包括硅片制造设备、晶圆制造设备、封装设备和辅助设备等。


       晶圆是半导体芯片的基本材料,晶圆的工艺水平直接影响芯片的优劣。晶圆的制作中,光刻机、刻蚀机和薄膜沉积设备为核心设备,光刻机占比 30%,刻蚀20%PVD15%CVD10%,量测 10%,离子注入5%,抛光 5%,扩散5%

根据各细分设备市场占有率统计数据,在光刻机、PVD、刻蚀机、扩散设备领域,前三家设备商的市占率都达90%以上,而且行业龙头基本都能占据一半的市场,所以要想在半导体装备市场中能分一杯羹,就必须在细分领域中名列前茅。

国产半导体设备行业挑起大梁

目前的华为芯片是使用美国的EDA软件和技术设计出来的,若要实现完全去美化,华为必须使用自主研发的EDA并设计出芯片,同时需要一家未使用美国半导体生产设备的代工厂生产芯片。国产半导体设备代工厂一时之间挑起大梁,在多重压力下负重前行。中芯国际,华虹等代工厂是国内发展比较好的企业,两者的发展为国产半导体设备厂家的发展起促进作用。同时,全球半导体设备行业呈现不稳定反战,国内半导体设备行业在政府和市场的推动下平均增速超过全球增速,而禁令的巨大压力下将有力推动我国半导体设备商的发展,国产半导体设备即可获得比较大的突破,我国半导体设备行业有望化茧成蝶。

国产光刻机、刻蚀机、CVD设备提供商负重前行

每颗芯片的雏形晶圆需要经过光刻技术,进行锻造。光刻决定了半导体线路的精度,以及芯片功耗与性能。以核心设备光刻机为例,荷兰公司阿斯麦是市场上唯一能够生产性能稳定高精度光刻机的公司,是全球最大的半导体光刻机设备及服务提供商,在细分领域具备垄断地位,在高端光刻机市场占据70%以上份额,台积电、三星、中芯国际均是其主要客户,高精度光刻机被ASML、尼康、佳能三家垄断。光刻机存在很大的技术壁垒,我国上海微电子是国内顶尖的光刻机制造商,公司封装光刻机国内市占率80%,全球 40%,光刻机实现90nm 制程,在改领域较早实现了国产替代并有望延伸至 65nm45nm,公司承担多个国家重大科技专项及02专项任务,成为国产光刻机的代表。

刻蚀设备方面,全球市场主要被Lam Research、东电电子和应用材料这3家占领,三者市占率总和超过90%。国产核心设备中,刻蚀机国产化率最高,上升速度最快。预计到2020年,我国国内刻蚀机国产率将达到20%

CVD市场方面,应用材料占据龙头地位,全球市场份额达到30%,其次是Lam Research和东电电子。在国内,北方华创的LPCVD和沈阳拓荆的PECVD已通过主流晶圆代工厂验证,实现了小批量的交付生产。


北方华创12英寸立式氧化炉陆续通过了90nm/65nm/45nm/28nm制程产线的工艺验证,并实现了应用。同时,随着国内8英寸产线的建设和扩产,北方华创利用其多年在12英寸立式氧化炉方面的积累,开发出了全新的8英寸立式高温氧化炉,并中标了国内多个8英寸和12英寸项目。

当前面临的极端状况,中国本土半导体企业被国外设备厂商非自愿的完全断货,短时间内我国芯片行业缓慢且艰难,但这种极端也未必百害无一益,因为它可以倒逼国内产业链进一步完善和成熟,撑过痛苦时期后本土企业将再次改变世界历史。




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