中芯国际如何过冬?

最近中芯国际正式发布公告针对美国商务部向其供应商发出的关于向中芯国际出口的部分美国设备、配件及原物料将受美国出口管制规定进行说明。同时也证实了美国出口管制。

上月预测的事情终于还是发生了。中芯国际将面临上游设备及生产原物料短缺而带来的巨大冲击。简单来说中芯国际遇到的困难大于华为及中兴,其影响可能远超部分的媒体和网友认知。今天我从半导体材料和半导体设备两个最主要方面和大家来具体分析断供后的中芯国际。

首先来简单了解一下中芯国际,1997年7月,以西方国家为主的33个国家在维也纳签署《瓦森纳协定》,约定一起限制被封锁国家的关键技术和元器件进口。在这样的背景下2000年4月,中芯国际正式成立。

成立初期的中芯国际向美国购买半导体材料就遭遇小布什政府的出口限制。为避《瓦森纳协定》中芯国际将注册地选在开曼群岛,不仅大量引入外资股东,包括当时正值壮年的摩托罗拉,高盛(美国芯片投资基金)及新加坡主权基金、德意志管理基金等。甚至引入上游供应商技术入股,包括德国的英飞凌、新加坡的特许半导体,日本的东芝、富士通等。在2004年为获得位于天津摩托罗拉一座8寸晶圆代工厂中芯国际以11.42%股权进行交换。可以说早期的中芯国际在我国政府大力支持下,以低成本收购了大量的设备和厂房。为突破美国限制全力在“国际化”到道路上进行探索。

对于中芯国际的“国际化”,大家不要进行简单对错判断。中芯国际在我国在半导体制造业相对“一无所有”的情况下与国际上游企业合作,获得了第一批设备和技术,走出了早期最艰难的一步。仅仅几年时间,在2003年底中芯国际单月芯片产量突破10万片。

但是中芯国际的发展并非一帆风顺,在2005年与台积电的官司缠身中芯国际支付1.75亿美元达成和解;在2006年上交大教授陈进的“汉芯造假”丑闻被曝光后几乎断送了国内半导体的大好前途;在2009年中芯国际内部各方势力焦灼,董事长张汝京离职中芯国际进入动荡期;直到2014年国家集成电路产业基金的成立给中芯国际注入大量资金,情况才得以缓解。目前在全球市场上台积电可以说是一骑绝尘,2020年台积电以51.5%的市场占有率占具半壁江山,三星市场占有率增至18.8%;中芯国际以4.8%市场占有率排名全球第五(大陆排名第一),中芯国际也是我国大陆地区目前唯一一家拥有14纳米以下先进制程能力的晶圆制造商。

其实中芯国际也不仅仅只顾自身发展,同时也支持国产设备和材料共同发展,中芯国际联合国内15家半导体企业合作,包括我们熟悉的中微半导体、汇顶科技、中环半导体、上海新阳、韦尔半导体等等。可以说中芯国际对我国集成电路的产业链的发展不仅仅只是制造先进制程的晶圆代工那么简单,对于我国整个产业链的的国产替代加速都是非常重要的。

首先先谈谈半导体材料,对于半导体设备而言网络上的分析相对较少,对于半导体材料来说,可以说是知之甚少。当然不是因为半导体材料不重要,正是因为太重要但又太复杂,半导体材料渗透到整个集成电路制造、封装测试等各个环节和领域,大到晶硅、大硅片光刻胶,小到清洗剂、溶解剂、特殊气体等。涉及固体物理学、材料化学、应用物理和化学、结构材料学、纳米科学等不同的跨领域学科。包括我国准备花巨资大力发展的第三代半导体,也是基于包括氮化钾和碳化硅、氧化锌等第三代半导体材料巨大的优化和突破的情况下才作出的选择。那么我国在半导体材料方面处于一个怎样的阶段呢?

首先来谈市场情况,根据SEMI数据:2009至2019年中国半导体材料市场由32.6亿美元升至86.9亿美元,年均复合增长率高达10%。从市场的分布占比最大的是大硅片约占38%,半导体特种气体和掩膜板约占13%,其余的是光刻胶、靶材、CMP抛光材料等。

1)首先是硅片,硅晶片是集成电路的基底。根据尺寸分为6寸、8英寸和12英寸,加工难度跟随尺寸而加大,但市场发展正朝大尺寸而发展。主要是德国wacker、美国hemlock、日本的丸红占据市场。国内鑫华半导体、黄河水电已实现稳定量产量电子级多晶硅,但大尺寸硅片原料仍需进口。在硅片厂方面,虽然国内厂商市场占比不高,但追赶趋势明显,沪硅产业的12寸硅片一马当先。预计显示到2021年底,产量可达每月60万片。

2)然后是光刻胶,其实不同制程的光刻胶所含的成分差距是非常大的,我这里就不具体说明,Krf、Arf Laser光刻胶、EUV光刻胶,其中我们最需要关注的是Arf光刻胶,目前整个光刻胶市场以日本企业为主,而Arf光刻胶日本的JSR公司的市场占率最高约25.6%。

3)接下来是特种气体,特种气体在半导体产业应用是非常广泛的,如果一定要具体说大概有一百多种,但特殊气体常用只有30余种。几乎用于半导体生产的每个环节,被称为半导体制造的“口粮”。

4)电子气体行业因技术壁垒及市场集度较高,主要由美国的空气化工普莱克斯、德国的林德集团、法国的液化空气和日本的大阳日酸五大公司生产,占比超过90%。但国内厂商追赶的步伐也在跟进,包括华特气体、金宏气体等均在加速实现了国产替代。

5)最后是CMP 抛光材料、包括高纯湿电子化学品和靶材。CMP抛光美国公司的领先较明显,美国陶氏化学占了绝大部分的市场,特别是在先进制程方面优势明显。高纯湿电子化学品和靶材国产厂商还有一定竞争力,比如说江丰电子的钽靶材在台积电7nm芯片中已量产。

给大家介绍了这么多却只是半导体材料的一小部分,其实半导体材料就是这么复杂,门类分类也非常多。总结一下,我国半导体材料的国产化率并不高,进口替代空间大。能在日本、欧洲厂商寻得大部分产品的替代,且国产厂商也在加速。总的而言在半导体材料方面40nm问题并不大,但28nm以下任比较困难。因特种气体市场不大,但我相信如果需要逼上绝路突破只是时间问题。

然后来谈半导体设备,对于半导体设备之前也介绍了非常多。简单的说美国在PVD、离子注入、检查设备上有控制权,但在测试机、氧化扩散、CVD、涂胶显影、去胶设备、光刻机、刻蚀设备、分选机等均可以在日本、欧洲、或者国内寻求替代方案。

在光刻机方面,中国的上海微电子有i-line,KrF和ArF干式曝光设备。北方华创有技术成熟的干蚀刻设备、膜沉积CVD设备、溅射设备、热处理设备和清洁设备等。中微半导体的蚀刻设备和CVD设备也有性能不错的产品。目前满足40nm问题应该不大,但28nm和半导体材料一样在如PVD、检查设备等部分设备还没有去美替代方案。目前最重要的问题是日本和欧洲常识会不会跟随美国限制政策以及现有的美国设备维护问题都需要进一步观察。

中芯国际表示到2020年底可在不使用美国制造的设备情况下批量生产40nm,并计划到2023年可批量生产28nm。如果能获得日本、欧洲厂商供货我个人认为中芯国际这个判断还是比较靠谱的。同时有报道称中芯国际正在疯狂囤货。其实关于中芯国际囤货的消息在今年年初就有,而不是大家认为的最近才开始囤货,中芯国际早有准备,维持现阶段的生产和运营问题是不大的。可是如果无法从日本,欧洲企业供货28nm在2023年可能会推后。

通过今天的介绍大家对中芯国际现阶段的情况应该有一个相对全面的了解。最后总结一下:

第一,中芯国际的情况其实是意料之中,对美国的限制也早有准备。

第二,中芯国际暂时不会向华为供货,因为一旦供货可能无法从日本、欧洲获得应用材料和设备。

第三,抛弃幻想战斗吧!国产化的进程虽然困难、虽然漫长,但王者之路从来都需要用双手争取来。当下需要的是保持定力、坚定做好自己的事情最重要。

本文源自头条号:白呀白Talk

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