CINNO Research 产业资讯,中美之间的贸易战是多方面的。它最初只是美国为了减小双边贸易逆差的一项决策,不过如今已经演变成了一场针对技术、知识产权及不公平贸易的斗争。
5 月 16 日,美国商务部以国家安全为由将中国的华为列入“实体清单”,此举会限制相应公司对其设备所需美国制造组件的使用。更直接点来说,此举将禁止华为使用美国技术制造芯片,这在某种程度上预示着使用美国晶圆厂设备的台湾代工厂台积电(TSMC)不能再为华为制造麒麟智能手机芯片。
8 月 17 日,美国商务部进一步宣布将扩大限制措施,以限制华为使用美国软件和设备制造芯片。实际上,美国现在正在考虑对半导体制造设备和相关软件工具、激光器、传感器和其他技术的出口实行新的限制。
一周后,美国商务部在政府网站上公布消息称,他们正在寻求公众对如何定义新技术的意见。这些意见将直接决定美国企业出口产品中“是否含有需要实行更严控的基础技术。”
这种对新技术定义的不确定性对设备市场影响很大,它正在造成供应商间的混乱,因为它可能不仅适用于美国公司,同时也会对一些来自欧洲和日本的设备公司产生影响。
本文将讨论中国设备行业的现状以及潜在外国设备封锁对中国半导体行业可能会产生的影响。
如果没有诸如应用材料(AMAT)、Lam Research(LRCX)、KLA、东京电子(TEL)和 ASML 之类的半导体设备商,全球最领先的芯片制造商也将无法生产出先进的 IC。而中国目前也还没有可以全面替代这一些企业本土设备公司。
图 1 显示了 2013 年至 2019 年排名前五位的设备供应商市场占有率。这五家公司占全球设备市场(595 亿美元)的 65%。就图 1 详细说明如下几点:
1. 两条曲线描述了AMAT(黑色和灰色所示)的情况。总的来说,除了 2016 年有(年)一定增长,其他年份该公司的市场占有率一直在下降。AMAT2019 年的收入包含原来属于 2018 年的 3.31 亿美元,该公司将其称为“重新分配收入”(一种会计方法的变更)。如果不作如此会计方法的调整,AMAT 2019 年的收入将低于 2018 年(如黑线所示)。不过,凭借上述会计方法的调整,即从 2018 年收入中扣除 3.31 亿美元并将其投入到 2019 年,其曲线显示出收入增加(灰色线. ASML(如黄线 年成为市场占有率最大的设备供应商,同时这也是 20 多年来 AMAT 首次从第一名跌落。
5. 得益于公司对 Orbotech 公司的收购,KLA 的份额目前已经增加到 6.1%。实际上,假如没有这次收购,该公司超过半数的份额还在计量 / 检查设备领域。
根据营销报告数据显示,中国 2019 年的设备进口额达到 135 亿美元,同年度国内设备市场总额不到 2.5 亿美元,最重要的包含 AMEC(中微半导体)、NAURA(北方华创)以及 ACM Research、Mattson 和 Piotech(沈阳拓荆)等其他公司。
如下表 1 列出了中国设备供应商制造的很多类型的设备,同时还将它们与最大的外国供应商市场占有率进行了比较。能够准确的看出,(1)中国设备公司在设备类型上很分散,单一设备只有很少的公司供应;(2)中国所有这些设备公司的市场占有率和顶级外国设备供应商相差非常大。
1. AMEC 的蚀刻系统已经用于台积电(TSMC)的 5nm 晶圆厂,他们目前正在开发高纵横比蚀刻机和阶梯蚀刻机,大多数都用在长江存储(YMTC)的 128 层 3D NAND 制造。别的客户还包括中芯国际、华虹和华力。
2. NAURA 供应的设备比较广泛,其客户包括中芯国际(SMIC)、华虹、YMTC 和 GTA 半导体。
3. NAURA 向中国的半导体公司出售了 8 台蚀刻系统和 6 台 CVD 和 ALD 沉积系统,同时该公司在 2019 年还售出 34 台熔炉以及 16 台清洗系统。
4. 沈阳拓荆获得 YMTC 4 种 PECVD(大多数都用在 SiN、SiO2 材料沉积)系统的订单,另外还从华虹和中芯国际收到二次订单。
5. ACMR 在清洁系统领域具有一定竞争力,他们的设备已经在 YMTC、华虹、华力以及 SK Hynix(OTC:HXSCL)安装。
技术能力这些中国设备公司的技术能力如何?根据分析,NAURA 已经具有生产 5nm 芯片的能力,可与 AMAT 和同种类型的产品媲美。另外,他们正在生产具有 14nm 制程能力的设备,而用于 7nm 和 5nm 节点的蚀刻和沉积设备还在开发中。
1. 技术节点不是一个固定的概念。例如,英特尔 10nm 制程的晶体管密度比台积电 SRAM 的 7nm 还略微高一点。如果从节点概念看,逻辑上台积电 7nm 制程的晶体管密度应该比英特尔的 10nm 制程高。
2. 尽管中国供应商具有 5nm 节点的制程能力,但这里还存在着一个疑问——假如没有 EUV 技术,他们能否实现 7nm 节点,这一点在之前关于 SMIC 的 SA 文章中有过讨论。
3. 根据之前的报告,中国的芯片产能只有 25%能做到小于 20nm,该一节点技术已有六年的历史了。2020 年第一季度,中芯国际的收入中只有 1.3%来自 14 纳米制程的芯片。
中芯国际另一位联合首席执行官赵海军说:“我们正真看到,许多重要的国内芯片设备和材料制造商已经上市,并从当地长期资金市场获得了大量的资金支持。所以我们大家都认为,尽管与现有设备市场领导者相比这一些企业的规模还很小,但它们的前景一片光明。我们现在要做的就是与他们合作,并给予他们设备测试的机会,当然我们也并不期望这些追随者能很快取代任何一家领先的供应商。”
他的评论内容中最后一句线 总结了中国本土公司和国外设备厂商之间的巨大的差距。实际上,中国供应商 2019 年仅售出价值 2 亿美元的设备,而从外国供应商进口的设备价值达 133 亿美元。
那么情况为什么是这样呢?实际上,尽管中国设备具备了 5nm 芯片的能力,但半导体制造商们在评估供应商的设备时,还会考虑别的许多因素:可靠性
半导体制造商常常要 9 到 12 个月的时间来评估一台设备,并在“同类最佳”的基础上做出决定。但是,从消息来源得知,目前晶圆厂慢慢的开始使用部分设备国产化。
显然,这一点会引出问题。如果中国制造的设备与外国制造的系统并排放置,那么中国的设备工程师要区分出其区别就会变得很困难。
另一方面,如果外国设备公司不能卖给中国更多的设备,美国商务部不允许外国工程师监视设备这点是否可能打开更多 IP 窃取的水闸?例如,2018 年 10 月,美国商务部当时就切断了中国半导体公司福建晋华与其美国供应商(包括半导体制造机器的供应商)之间的联系。据称,该公司窃取了美国存储芯片制造商美光公司(NASDAQ:MU)的技术。
据了解,外国设备工程师会带上工具并离开这一些企业的办公大楼。那么这之后,这些设备怎么办?
由于以下几个原因,应用材料公司(AMAT)所受最大影响将来自美国对外国供应商的出口限制:
该公司向中国提供非常多类型的半导体设备,相比其他任何国外同行投入并安装了更多的基础设施。参考表 1,AMAT 生产了除光刻和光阻处理之外的几乎所有类型的设备。
与同行相比,AMAT 向同一个领域供应的设备种类更多。例如,在 CVD 领域,AMAT 提供 12 种不一样的设备,而 LRCX 仅提供 5 种,TEL 提供 4 种。在 PVD(溅射)领域,AMAT 拥有 16 种不同的设备,而中国的 NAURA 只有 6 种。
美国商务部发出的商业限制将会让 AMAT 对 Hitachi Kokusai Electric 的收购告以失败。要知道,这项收购要得到中国监督管理的机构的批准,到目前为止,他们对此都是持否定意见的。
近年来,在5G、AIoT、汽车电子的带动下,各类芯片供不应求,台积电、联电、英特尔、三星等主要代工厂纷纷宣布扩产以应对“缺货潮”,半导体设备的需求自然也随之激增。国际半导体产业协会(SEMI)的报告数据显示,2020年全球半导体设备市场规模达712亿美元,预测今年将增长34%至953亿美元,2022年有望突破1000亿美元大关。 然而,需要我们来关注的是,在行业持续荣景之时,半导体设备交期延长、二手设备价格飙升等乱象也纷至沓来,这对国产设备而言是否意味着机遇?我们国家发展半导体设备的突破口又在哪? 涌现“扩产潮” 始于去年的“芯片荒”至今无解,全球 各大厂商接连宣布扩产以解决芯片供不应求的问题。 国外厂商方面,英特尔于3月份宣布将投资
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