國內刻蝕機雙雄並起
來源 I 芯光社ChipHub
作者 I 二馬路的冰
晶片的重要性毋庸多言。在晶片產業鏈中，晶片製造裝備處於上游位置，是晶片製造的重要前提，是中美高科技競爭的制高點。
2020年12月18日，美國將中芯國際列入“實體清單”。對用於10nm及以下先進晶片製造裝置，採取“推定拒絕”的審批政策進行稽核，直接導致中國大陸無法進行7nm以下先進製程的技術升級。
圖源：Google
美國當地時間2022年7月27日，美國參議院以64票贊成、33票反對的結果正式通過了“晶片與科學法案” （CHIPS and Science Act of 2022）。
美國當地時間2022年7月28日，美國眾議院也於以243票贊成、187票反對的結果通過了這項法案。
美國當地時間2022年8月9日，新冠轉陰剛解除隔離的美國總統拜登正式簽署該法案，至此，這項法案成為法律，正式生效。從參議院通過該法案，到該法案生效，總共花費的時間是13天！堪稱高效！
該法案包括向晶片製造行業提供約527億美元的資金支援，為晶片製造企業提供價值240億美元的投資稅抵免。如果晶片企業想享受這種優惠政策，那麼在未來10年內就不可以在對美國構成國家安全威脅的特定國家（中國大陸）新建或者擴建較先進製程的半導體工廠。
《晶片與科學法案簽署》，圖源：新聞社
迄今為止，關於先進製程的定義，美國政府一如既往採取模糊的政策，既沒有定義為14nm， 也沒有定義為28nm。
據外媒報道，美國正在收緊對中國獲得先進晶片製造裝置的限制，將向中國禁售技術的限制從10nm提升至14nm。
也有外媒報道，將向中國禁售技術的限制從10nm提升至28nm。比如，美國晶片製造裝置供應商Lam Research（泛林）執行長Tim Archer宣稱，他們已經收到美國商務部通知，出口中國禁令覆蓋的製程範圍已由最大10nm擴大到了最大14nm。
Archer補充道，據他所知，新要求中的限制不包括儲存晶片。目前Lam Research已經在第三季度的業績展望中考慮這一新限制可能造成的影響。
中國外交部發言人汪文斌8月10日主持例行記者會，指出：“美國這項法案宣稱旨在提升美科技和晶片業的競爭力，但卻對美國本土晶片產業提供鉅額的補貼，推行差異化的產業扶持政策，包含一些限制有關企業在華正常投資與經貿活動和中美正常科技合作的條款，將對全球半導體供應鏈造成扭曲，對國際貿易造成擾亂。中方對此表示堅決反對。”
圖源：外交部
眾所周知， 前道工序中，晶片製造裝置有九大種類，包括：光刻機、離子注入機、刻蝕機、CMP、薄膜、退火爐、塗膠顯影機、清洗機和量測裝置 。其中光刻機難度最大，離子注入機難度次之，刻蝕機再次之，但是刻蝕機佔據的市場份額最大！
刻蝕機的基本工作原理是根據光刻機光刻出來的光刻膠圖形，進行圖形轉移，刻出溝槽或接觸孔等電路結構。簡單來說，光刻機的功能是木匠用墨線在木板上畫線，而刻蝕機的功能是木匠在木板上按照墨線的痕跡雕花。
CINNO Research 統計資料表明， Q1'22全球上市公司半導體裝置業務營收排名TOP10中，日本公司5家，美國公司3家，荷蘭公司2家（包括大家熟知的ASML） 。
圖源：CINNO Research
其中與刻蝕機相關的有三家，分別是號稱晶片製造裝置超市的 美國公司應用材料（AMAT）公司、日本公司東京電子（TEL）、美國公司泛林（LAM） 。巧合的是，這三家與刻蝕機相關的公司分別名列第一、第二和第三位。ASML則名列第四位。
下表是芯光社專家整理的國際刻蝕機三巨頭和國內刻蝕機兩雄的基本情況。
來源：芯光社根據公開資料整理
等離子體刻蝕裝置可以分為兩大類：CCP（Capacitively Coupled Plasma）電容性高能等離子體刻蝕機和ICP（Inductively Coupled Plasma）電感性低能等離子體刻蝕機。 前者具備在介質刻蝕高選擇比、高刻蝕速率等優勢，適用於介質類氧化矽、氮化矽、氮氧化矽等膜層材料刻蝕；後者用於刻蝕尺度小，厚度薄的材料 。
等離子體刻蝕裝置兩大類，來源：中微公司官網
先看國內刻蝕機雙雄之一的中微公司情況：
➢2015年，美國商務部宣佈解除等離子刻蝕機對中國的出口限制，理由是中微公司已經可以生產相同水平的裝置。
➢2020年，中微半導體成為全球第一家成功研製出5nm精度刻蝕機的企業。
中微開發的12英寸高階刻蝕機裝置已運用在國際知名客戶最先進的生產線，並應用於5nm及5nm以下器件中若干關鍵步驟的加工。 據外媒報道，該“國際知名客戶”是中國臺積電公司 。
圖源：Google
再看國內刻蝕機雙雄之一的北方華創情況：
➢2005年8月，北方華創第一臺ICP刻蝕機進入大生產線，目前已有上千臺裝置服務客戶；
➢2017年11月，北方華創推出第一臺金屬刻蝕機，目前已有上百臺裝置服務客戶；
➢2022年8月15日，北方華創正式釋出CCP介質刻蝕機，目前已在5家客戶完成驗證並實現量產！
至此，國內刻蝕機雙雄已經形成了對矽、介質、化合物半導體、金屬等多種材料的刻蝕能力，實現了刻蝕工藝全覆蓋，國產刻蝕裝置最後一塊拼圖完成。
但是，與國際三巨頭相比，即使在國內市場，國內刻蝕機雙雄的刻蝕機市場份額還具有很大差距。比如，2022年，華虹無錫招標刻蝕裝置49臺，其中LAM中標26臺，TEL中標5臺，中微公司中標13臺，北方華創中標4臺。
2022年華虹無錫刻蝕裝置招標結果
截至2021年底，長江儲存共招標刻蝕裝置452臺，其中 LAM中標236臺，TEL中標6臺，中微公司中標59臺，應用材料中標38臺，北方華創中標26臺，SCREEN中標13臺，屹唐半導體中標11 臺。
長江儲存刻蝕裝置招標結果
儘管如此，NMC508 RIE 介質刻蝕機的官宣成功，完成了該領域國產裝置工藝的最後一塊拼圖，實現了矽刻蝕、深矽刻蝕、金屬刻蝕、化合物半導體刻蝕（SiC, GaN, GaAs, InP, LiNbO3, LiTaO3等）刻蝕裝置的全覆蓋。
至於國內刻蝕機雙雄的未來，讓我們一起期待吧。
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