9.2 國產設備的艱難突圍:微影機、蝕刻機(中微)、薄膜設備(拓荊)等的自主化進程#
中國設備產業的出發點#
2010 年代之前,中國半導體設備產業幾乎不存在:
- 設備幾乎全部進口(美日荷為主);
- 早期「半導體裝備本國化」的嘗試(例如 1990–2000 年代上海微電子、北方華創的前身等)成果有限;
- 2014 年《國家集成電路產業發展推進綱要》與大基金一期(2014)、二期(2019)成立——戰略與資金第一次系統化注入。
中國主要設備公司與進程#
微影:上海微電子(SMEE)#
- SMEE 於 2002 年成立,是中國唯一持續研發步進光刻機的企業;
- 最先進的量產機型長期停留在 90nm 級別(SSA600 系列);
- 「中國自己產 28nm 光刻機」的承諾多次跳票——光刻機是所有品類中最難的一關(鏡頭、光源、雙台架、軟體都要從零建起)。
蝕刻:中微半導體(AMEC)#
- 2004 年由尹志堯(曾在 AMAT、Lam 任高管)創立於上海;
- 主打電容耦合電漿蝕刻(CCP)與導控電漿蝕刻(ICP);
- 在 55nm 到 28nm 的蝕刻已進入台積電等代工廠驗證(早期曾供 28nm 刻蝕);在 NAND 廠的深孔蝕刻需求持續提升;
- 另一強勢對手北方華創(NAURA,由七星電子與北方微電子合併,2015 組建)覆蓋蝕刻、薄膜、清洗等多品類。
薄膜沉積:拓荊科技(Piotech)#
- 2010 年成立,源自中國科學院;
- 主打 LPCVD、PECVD、ALD;
- 是國產化沉積設備的代表性廠商,客戶包括多家中國晶圓廠。
其他重要品類#
- 清洗設備:盛美上海(ACM Research)以 Megasonic 清洗技術見長;美國母公司背景但主要市場在中國;
- 離子植入:由中科信(前北京電控)及矽盛微電子等嘗試;功率較低、量產經驗有限;
- CMP:華海清科(Hwatsing)近年成長最快的國產 CMP 廠商。
2020 年代的成果與極限#
進步之處#
- 成熟製程(28nm 以上)的國產化率快速提高,部分品類(清洗、CMP、部分蝕刻機)國產化已超過 30–50%;
- 中微、北方華創等公司獲得了先進蝕刻設備的實際量產經驗;
- 2022–2024 年由於先進設備被禁,中國晶圓廠對國產設備的採購意願大幅上升——「被逼出來的市場」。
難以逾越的關卡#
- 光刻機:28nm 及以下的浸潤式步進機完全無國產替代(光源、鏡頭、雙 stage 三重門檻);
- 先進蝕刻/沉積的「新工藝 know-how」:與台積電、三星等尖端 fabs 的深度合作機會缺失,經驗累積困難;
- 服務體系:設備商的核心價值不只是機器設計,更是數十年的服務與資料庫——需要時間。
制度與文化的支撐#
- 人才回流:AMAT、Lam、TEL 的高階華人工程師大量回流(尹志堯、趙晉榮、賀榮明等),帶來了直接的工程經驗;
- 國家隊+市場:以大基金為中心的多層補貼與採購政策(地方財政、基金投入、股權投資);
- 客戶的「被迫合作」:先進設備被禁後,中芯國際等全面加大對國產設備的採購與驗證——形成良性(或被迫的)協同。
小結#
國產設備的突圍,是「先從旁門打進,再圖正面強攻」的路線:從成熟製程的清洗、CMP、蝕刻逐步向上。微影是尚未攻克的最後一道牆。下一節看意外的市場:二手設備與成熟製程制造的暴漲。