半导体设备禁售再升级!狙击本土芯片扩产大潮?

梁浩斌
国产半导体设备在先进制程上存在明显空白;另一方面是相比于国际上成熟的设备,在可靠性以及良率上缺少验证,半导体设备作为高价值的产品,客户往往会选择经过时间验证的,国际厂商的成熟产品。

本文来自微信公众号“电子发烧友”,作者/梁浩斌。

制裁消息一波未平一波又起,在上周传出美国将对中国安防设备龙头海康威视扩大制裁后,近日,又有媒体爆料称,美国商务部正考虑扩大对中国芯片制造商的制裁。据称,两位知情人士透露,这些规定将扩大禁止美国公司向中国公司出售先进的芯片制造设备范围,这将影响到包括华虹半导体、长鑫存储、长江存储等国内头部芯片制造企业。

更狠的是,这一禁令不仅仅只针对中国芯片企业,甚至可能会全面禁止中国进口国外芯片制造设备。要知道,中国本土拥有多家外资芯片企业的制造工厂,在报道中提到了德国英飞凌、荷兰恩智浦、韩国SK海力士、美国德州仪器等,这些外资企业都可能面临与中国芯片企业相同的待遇。

不过,这份禁令还处于早期阶段,可能还需要几个月时间来起草。但消息流出,显然对国内半导体企业而言,需要对未来可能到来的危机作出准备。而受到禁令消息影响,5月10日华虹半导体港股股价最高跌18%,收跌12.72%,不过5月11日稍微迎来反弹,收涨3.64%。

半导体设备掐住了国产化的脖颈

我们一直在谈芯片自主,但“芯片自主”的概念,其实也一直在变化。半导体作为全球化程度极高的一个行业,行业以及技术的发展,离不开全球各国的通力协作,特别是在芯片制造领域,技术节点的推进尤其需要多国供应商的合作。

但自2019年和2020年,国内芯片设计、晶圆代工龙头,华为与中芯国际相继受到制裁,芯片设计公司无法选择先进制程代工芯片,晶圆代工厂无法采购EUV光刻机等先进半导体设备。人们意识到,在国内芯片设计水平达到一定高度后,自主芯片要追上国际领先水平,不仅是芯片设计水平要赶上,甚至连半导体设备都要自主化。

芯片制造设备可以分为前道晶圆制造以及后道封装测试两类设备,其中前道设备决定了芯片功能,包括超过50种不同的设备,最关键的四种是光刻设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备以及离子注入设备。近年来,由于受到采购方面的限制,以及为了规避未来可能存在的风险,在企业运营层面以及国家政策层面上,国内都在大力推进半导体设备的国产化进程。

根据SEMI发布的数据,2021年中国大陆成为全球最大的半导体设备市场,全球占比为28.9%。虽然国内半导体设备市场规模很大,但国产化率一直处于低水平。CINNO Research统计的数据显示,2021年Q2,在全球前十大半导体设备厂商市场份额中,美国厂商市场份额占比过半,达到50.9%,日本、欧洲厂商市场份额分别为24.3%和23.1%,而中国厂商仅占有1.8%份额。

一方面原因是在技术方面,国产半导体设备在先进制程上存在明显空白;另一方面是相比于国际上成熟的设备,在可靠性以及良率上缺少验证,半导体设备作为高价值的产品,客户往往会选择经过时间验证的,国际厂商的成熟产品。

因为在晶圆制造过程中,如果因为设备问题而导致硅片报废,造成的损失是难以接受的,这使得很多国内芯片制造企业在很长时间里都只是对国产半导体设备持着观望的态度。好在这种情况,在近几年得到好转,更多的国内芯片制造企业开始尝试国产半导体设备,积极与设备厂商合作去改善设备存在的问题。

有消息显示,国内华虹集团旗下的华虹无锡、华力集成的半导体设备国产化率分别达到15%和12.8%,而长江存储的设备国产化率也达到16.3%。

此前电子发烧友网曾报道,长江存储在设备国产化方面非常积极,从中国国际招标网及各公司公告统计数据来看,长江存储采购了华海清科、中微公司、北方华创、盛美、屹唐、拓荆、中科飞测等大批国产设备,国产设备占比呈现上升趋势。

同时在主流设备中,我国在去胶设备、刻蚀设备、热处理设备、清洗设备等的国产化率均已经达到20%以上。

不过在光刻机、化学气相沉积设备、离子注入设备、探针测试台等方面,国内外差距依然巨大,这直接导致了国产半导体设备的市场份额迟迟未能提升,同时在先进制程方面,存在着很大的空白。

设备缺货叠加禁令,汽车芯片扩产面临难题?

前面提到禁令的另一个关键信息,是在中国大陆建厂的外资企业可能也受到影响。而报道中提到的英飞凌、恩智浦、德州仪器都是汽车芯片的重要供应商,同时这三家企业都在中国设有工厂。

英飞凌无锡工厂是其全球最大的IGBT制造中心之一,主营业务为后道封装环节。2020年底英飞凌宣布,将在无锡扩建IGBT和功率半导体生产线,去年6月英飞凌表示正在有序推进扩产工作。

恩智浦在天津设有封测工厂,该工厂是2015年恩智浦从飞思卡尔手中收购得来。恩智浦在2020年对恩智浦(天津)半导体集成电路测试中心进行改造扩产,共三期项目在去年9月正式竣工投产。根据天津市规划和自然资源局的信息,去年8月对恩智浦半导体(天津)有限公司测试中心及封装生产线扩充产能项目规划进行了公示,并在今年3月3日宣布恩智浦半导体(天津)有限公司测试中心及封装生产线扩充产能项目(库房)规划方案总平面图已通过审批,这意味着后续扩产计划还在推进中。

德州仪器在成都拥有晶圆制造基地以及封测厂,不过近期没有对外透露的扩产计划。

所以如果设备禁令被执行,那么这些半导体巨头的大陆工厂扩产计划将会受到影响。而相比于外资企业,设备禁令对本土芯片制造企业打击可能会更加沉重。

比如华虹半导体是国内重要的车规芯片代工厂,旗下四家工厂均通过了IATF 16949汽车质量管理体系认证,同时去年6月华虹半导体宣布与斯达半导体携手打造的高功率车规级IGBT通过终端车企产品验证,广泛进入了动力单元等汽车应用市场。

目前华虹半导体的扩产计划仍在进行中,全年10月华虹半导体无锡12英寸晶圆厂月投片量超过6.5万片,计划在2022年底将月产能提升至超过9万片。

而中芯国际也是多家国产车规MCU厂商选择的代工厂。在今年年初,中芯国际位于上海临港的新厂破图动工,而中芯京城和深圳12英寸项目预计会在今年年底投产,可以为公司新增等效8英寸晶圆产能13-15万片。

但今年以来汽车芯片短缺情况重新加剧,如果再加上设备禁令等影响扩产计划,那么对于汽车芯片市场,以及正在进行中的汽车芯片国产替代进展都会造成不小的打击。

写在最后

这次设备禁令传言,再一次提高了国产半导体设备的地位。不过要注意的一点是,按照正常逻辑,美国在设定禁令规则时,会咨询当地半导体企业,以获得更加精准的设备名单,使得部分成熟或低端制程设备能够继续出口中国,但对部分核心设备实施禁运,以精准抑制大陆半导体产业发展。但在目前的大环境中,破局办法,唯有自强。

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