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国产半导体装备大点兵,谁能成为中芯国际28nm产线新宠?

admin2021-10-1437

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芯器械(民众号:aichip001)

作者 |高歌

编辑 |Panken

芯器械9月23日报道,上周,国产装备厂商北京华卓精科科技股份有限公司乐成过会。事实上,自今年6月以来,华海清科、华卓精科、拓荆科技、屹唐股份等国产装备厂商纷纷进入上市流程,其肩负的集成电路研发项目也有所突破。而这正是下游中芯国际等厂商所期待的“实时雨”。

本月,中芯国际披露其将在上海临港再建一座晶圆厂,该晶圆厂总投资88.7亿美元,设计产能为每月10万片12英寸晶圆产能。上海临港管委会为该晶圆厂项目得合资方,出资25%;中芯国际出资则不低于51%。

凭证通告,中芯国际位于上海临港的晶圆厂将提供28nm及以上手艺节点的晶圆代工与手艺服务。这已经是中芯国际在一年里第三次宣布扩产、建厂。同时台积电、联电、格芯等代工厂商都选择扩张28nm产能,可见28nm制程已成为各家厂商争取的要害战场。

但由于中芯国际被列入美国商务部的实体清单,若是想要获得应用质料、泛林半导体等美国公司的装备,就需要向美国 *** 申请出口允许证。在全球代工厂商决战28nm之际,国产装备厂商的快速生长或许是中芯国际被卡脖子时仍扩产28nm、争取市场份额的底牌之一。

一、北、深、沪连建厂,光刻机已突围

8月份,中芯国际宣布了其2021年第二季度财报,总营收13.44亿美元,其中28nm制程收入占比达14.5%,该季度是中芯国际有史以来28nm占比最高的季度之一。

▲中芯国际制程收入占比转变(泉源:中芯国际)

在二季度电话 *** 上,有剖析师询问了中芯国际28nm制程扩产的情形。中芯国际联席首席执行官赵水师认可,中芯国际的28nm节点扩产确实存在装备“delay(延期)”的情形,正在与互助同伴举行起劲和相同。

他也强调“设施照样可以想的出来的”,中芯国际有第二方案的供应商。同时,根据此前的履历,中芯国际是可以在一些节点上获得美国 *** 的批文,中芯国际将起劲把这种批准延续到加倍先进的节点。

光刻机是半导体装备中手艺壁垒最高、难度最大,国产替换历程较慢的装备。不外这一次中芯国际并不缺乏用于28nm产线的DUV光刻机。

只管ASML DUV光刻机的光源及部门部件是在美国生产,然后运往荷兰组装,但在荷兰生产的光刻机并不需要美国批准。若是ASML向中芯国际出口在美国生产的DUV光刻机,才需要获得美国 *** 的出口允许证。

今年3月,ASML已和中芯国际将此前于2018年的DUV光刻机订单延伸至2021年12月尾,订单价值高达12亿美元。短期来看,中芯国际并不会缺少用于28nm产线的DUV光刻机。

光刻机暂时不是拦路虎,但其他装备的交付情形并不乐观。应用质料、泛林半导体等装备巨头在美国生产的半导体装备若是无法定期交付,可能会阻碍中芯国际28nm扩产进度。

中国台湾市场调研机构TrendForce今年早些时刻称,应用质料、泛林半导体、KLA-Tencor和Axcelis等美国装备厂商已申请了允许,但存在拒绝的可能。因此,若是上述厂商的允许被拒绝,国产替换装备就将成为中芯国际扩产的备选方案。

二、国产装备厂商手艺水平基本已达28nm

集成电路制造流程庞大,各种装备及零部件繁多。详细来说,芯片制造环节有热处置/氧化/扩散、薄膜沉积、光刻、刻蚀、去胶、离子注入和CMP(化学机械抛光)等。

对应各制造环节,主要的半导体装备有热处置装备、薄膜沉积装备、涂胶显影装备、光刻机、刻蚀装备、去胶装备、离子注入装备、CMP装备等。随着半导体装备厂商逐渐上岸科创板或接受大基金支持,其研发资金有所提升,实现了多项装备的国产替换。现在不少企业的产物已能够用于28nm产线,部门产物甚至打入了最先进的5nm产线。

▲集成电路制造工艺流程主要装备类型(泉源:屹唐股份上会稿)

1、热处置(氧化/扩散)装备:多套装备可用于28nm产线

热处置是半导体制造工艺中的主要环节,氧化可以让硅片外面发生化学反映,形成氧化膜;扩散则是行使热扩散原理,将特定元素掺入硅衬底中,从而改变其电学特征。

这一工序中,北方华创、屹唐股份等厂商可以提供应用于28nm逻辑芯片产线的装备。

北方华创是国产半导体装备龙头之一,其在这一制造环节有立式氧化炉、立式退火炉、立式低压化学气相沉积系统、立式合金炉、多功效LPCVD和卧式扩散/氧化系统等多种装备,前4套装备均可用于28nm及以上集成电路制造。

▲北方华创半导体装备类型(泉源:北方华创官网)

屹唐股份的现实控制人为财政审计局,此前收购了美国纳斯达克上市公司Mattson Technology Inc.(MTI),其热处置装备最高可用于5nm逻辑芯片产线。

凭证屹唐股份的招股说明书,中芯国际正是其热处置装备的代表客户。

▲屹唐股份主营产物代表客户(泉源:屹唐股份上会稿)

2、薄膜生长装备:北方华创、拓荆科技产物均可用于28nm产线

薄膜生长是指接纳物理或化学的方式使物质附着于衬底质料外面,以到达绝缘或者导电的效果。

在薄膜生长环节,北方华创能够提供化学气相沉积装备(CVD)、物理气相沉积装备(PVD)、原子层沉积装备(ALD)等产物;拓荆科技则有等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备、原子层沉积(ALD)装备和次常压化学气相沉积(SACVD)装备。

北方华创的立式低压化学气相沉积系统可用于28nm及以上的集成电路制造;其exiTin系列TiN金属硬掩膜机台可以用于12英寸55-28nm的Ti/TiN PVD工艺。现在TiN金属硬掩膜机台已进入国际供应链系统并稳固量产;此外,北方华创PEALD装备也能够知足28nm产线的要求。

拓荆科技是国产半导体薄膜沉积装备厂商,其大股东为国家集成电路基金,现在正在举行科创板上市流程。

拓荆科技的主要产物有等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装备、原子层沉积(ALD)装备和次常压化学气相沉积(SACVD)装备三个系列,可用于28nm/14nm逻辑芯片产线,而且可以延展至14nm及以下。

▲拓荆科技PECVD装备(泉源:拓荆科技官网)


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06.gif 国产半导体装备大点兵,谁能成为中芯国际28nm产线新宠? 第1张

3、光刻装备:上海微电子产物可用于90nm制程,芯源公司涂胶显影机可用于28nm及以上工艺节点

海内唯一的光刻机整机厂商为上海微电子,其零部件供应商有北京科益虹源、北京国望光学、长春国科周详光学、北京华卓精科、浙江启尔机电等,产物划分为光源系统、物镜系统、曝光光学系统、双工件台、浸没系统等。

上周六,上海微电子宣布推出新一代大视场高分辨率先进封装光刻机,该光刻机主要应用于高密度异构集成领域,具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光视场等特点。

凭证上海微电子的官网,其最先进的IC前道制造光刻机型号为SSA600/20,接纳ArF光源,可用于90nm制程。

凭证上海微电子的官网,其最先进的IC前道制造光刻机型号为SSA600/20,接纳ArF光源,可用于90nm制程。

从公然信息来看,国产光刻机的光源、光学系统距离适配28nm产线仍有一定距离。纵然193nm ArF浸没式DUV光刻机研发完成,其单次曝光的分辨率仅为38nm,若是想要应用于28nm产线仍需在曝光、光刻胶质料等方面举行改善、升级。

▲上海微电子前道IC制造光刻机(泉源:上海微电子官网)

光刻装备中,除了光刻机,涂胶显影装备也是主要的一环。涂胶显影装备将影响光刻图案的形成,其装备质量还将影响后续蚀刻、离子注入等流程。

在这一领域中,芯源微电子装备有限公司是主要的国产供应商,其大部门股东为国资靠山。现在,芯源公司的涂胶显影装备最高可用于12英寸单晶圆处置,其前道KS-FT200/300涂胶显影机可用于28nm及以上工艺节点。

▲芯源公司前道涂胶显影机(泉源:芯源公司官网)

4、刻蚀装备:中微公司已玉成球巨头之一,产物已用于5nm产线

刻蚀即用化学或物理方式有选择地从硅片外面去除不需要的质料的历程,其基本目的是在涂胶的硅片上准确地复制掩模图形。海内的主要刻蚀装备厂商有中微公司、北方华创、屹唐股份等。

其中,中微公司已是全球半导体刻蚀装备的5大供应商之一,其12英寸高端刻蚀装备已用于5nm产线;3nm刻蚀机Alpha原型机的设计、制造、测试及开端的工艺开发和评估已完成。

▲中微公司2013年推出的刻蚀机,可用于26-10nm芯片制造(泉源:中微源公司官网)

此外,屹唐股份的干法刻蚀装备可用于65nm-5nm逻辑芯片量产;北方华创的NMC612D 12英寸硅刻蚀机则主要可应用于FinFET工艺下的干法刻蚀工艺。

5、离子注入装备:仅有中科信和凯世通完成部门12英寸晶圆产线验证

离子注入则是除了扩散的另一种半导体掺杂手艺,该手艺通过高能量带电离子束,将掺杂物原子强行注入半导体中。

离子注入环节的手艺门槛相对较高,国产厂商市场份额较少,仅有中科信及万业企业旗下的凯世通的产物在部门12寸晶圆产线获得验证通过,是否能够辅助中芯国际扩产28nm并不明确。

▲凯世通离子注入机(泉源:凯世通官网)

6、去胶装备:屹唐股份已玉成球干法去胶龙头,最高可用于5nm量产

履历刻蚀后,晶圆已不需要光刻胶作为珍爱层,因此需要将光刻胶从硅片外面去除,干法去胶行使等离子体将光刻胶去除,其效果较湿法去胶工艺更好。

在干法去胶领域,屹唐股份已成为全球龙头厂商。屹唐股份占有了全球干法去胶装备市场的31.29%,是全球市场份额最多的厂商,其产物可用于90nm到5nm逻辑芯片的干法去胶工艺。

▲全球干法去胶装备市场份额(泉源:屹唐股份上会稿)

7、CMP装备:华海清科机台正在举行产线验证

华海清科则是海内唯逐一家12英寸CMP商业机型制造商,同样是中芯国际的供应商。该公司肩负了《28-14nm抛光装备及工艺、配套质料产业化》项目,其中“CMP抛光系统研发与整机系统集成”课题于2020年6月顺遂验收。

当前华海清科的机台产物正在做产线验证,或将在未来进入28/14nm产线。

▲华海清科2020年前五大客户(泉源:华海清科招股书)

三、短期内仍需依赖国际巨头

整体来看,国产装备厂商的产物已可以应用于28nm制程产线中,甚至在部门领域到达了行业领先水平。

中芯国际28nm产线所接纳的半导体装备许多都可以由国产厂商所提供,或许这就是中芯国际在1年内延续宣布开工3座12英寸晶圆厂的底气,但这并不意味美国的实体清单对中芯国际没有影响。

一方面,对华为等美国重点制裁的企业,中芯国际仍不能提供包罗ASML DUV光刻机等含有美国手艺的产物。另一方面,凭证拓荆科技、屹唐股份等厂商的招股书,其装备性能和应用质料、泛林半导体等国际巨头相比仍有不足;CMP和离子注入装备能否顺遂应用于28nm产线仍不确定。

2013年,中芯国际就已推出了基于应用质料、泛林半导体等厂商装备的28nm工艺。现在,中芯国际若是将28nm产线所有替换为国产装备,无论是产线产能、成本,照样产物良率都可能无法到达预期。这也是中芯国际仍需要应用质料、泛林半导体等外国厂商装备的要害缘故原由。

现在,在不少的28nm装备上,国产厂商已实现了从0到1的突破。随着这些厂商的手艺和装备逐渐成熟,28nm芯片的国产替换正越来越近,值得行业期待。

结语:28nm制程能否扩产或成中芯国际营收要害

从国产装备厂商来看,中微公司、屹唐股份、华海清科等厂商都已在科创板上市或进入上市流程。这些厂商对于中芯国际来说,不仅是应用质料、泛林半导体等企业的备选方案,也是中芯国际实现国产替换、冲刺更先进制程的战友。

随着自动驾驶等新兴手艺的普及,28nm制程正成为企业营收的主要泉源。台积电、联电等厂商都在增强对这一节点市场的争取。从最新的晶圆代工市场份额来看,28nm等成熟制程正成为企业毛利、营收增进的要害。

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