近日，國(guó)內(nèi)幾家于2015~2016年投資建設(shè)的半導(dǎo)體制造廠開始進(jìn)入密集的設(shè)備移入期。5月20日，上海華力二期建設(shè)的華虹六廠搬入了首臺(tái)荷蘭阿斯麥公司(ASML)生產(chǎn)的NXT 1980Di光刻機(jī)，用于其12英寸先進(jìn)生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目;長(zhǎng)江存儲(chǔ)亦于5月19日接入了用于20nm~14nm工藝3D NAND閃存生產(chǎn)的阿斯麥公司的193nm浸潤(rùn)式光刻機(jī)。中芯國(guó)際也傳出消息，于不久之前下單采購(gòu)了阿斯麥公司的一臺(tái)EUV光刻機(jī)。

密集的設(shè)備采購(gòu)消息一方面顯示出幾家制造廠的建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)展順利，但是與此同時(shí)也反映出，國(guó)產(chǎn)設(shè)備業(yè)的發(fā)展存在諸多不足，特別是在半導(dǎo)體關(guān)鍵設(shè)備之一光刻機(jī)方面，國(guó)產(chǎn)品牌的差距仍然很大。改變這種狀況，縮小與國(guó)際先進(jìn)水平間的差距還需要長(zhǎng)期的努力。

光刻機(jī)是皇冠上的明珠

光刻機(jī)究竟有多重要，竟能讓各大知名廠商爭(zhēng)先恐后地引入?這要從集成電路的光刻工藝說(shuō)起。傳統(tǒng)的集成電路光刻工藝是通過(guò)曝光的方法，將掩膜上的電路圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，然后通過(guò)顯影、刻蝕等工藝將電路圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。這一系列的光刻工藝過(guò)程在芯片生產(chǎn)過(guò)程中需要重復(fù)25次左右。與此同時(shí)，光刻在芯片成本中也就占據(jù)了相當(dāng)大的比例。在上述的工藝流程中，硅片的涂膠、曝光、清洗等重要步驟都離不開光刻機(jī)的使用，而光刻機(jī)的分辨率、精度也成為其性能的評(píng)價(jià)指數(shù)，直接影響到芯片的制程水平以及性能水平。

在芯片的制造流程中，對(duì)光刻機(jī)的技術(shù)要求十分苛刻。光刻機(jī)將光線透過(guò)圖形的掩膜板，打到硅片上，再通過(guò)曝光等流程，將需要挖掉的部分稀釋掉，進(jìn)一步利用掩膜板，確保需要的部分不被稀釋，從而保留設(shè)計(jì)中的線路。上述的整個(gè)流程需要納米級(jí)的加工精度，對(duì)于功率以及光源的要求也十分復(fù)雜。“光刻機(jī)是半導(dǎo)體制造皇冠上的明珠，沒(méi)有光刻機(jī)，半導(dǎo)體制造是進(jìn)行不下去的。”中國(guó)電科首席專家柳濱對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說(shuō)。

作為集成電路芯片制造里最關(guān)鍵的設(shè)備，光刻機(jī)的制造和維護(hù)需要極為先進(jìn)的工藝技術(shù)。而這些技術(shù)在全球半導(dǎo)體領(lǐng)域的廠商中，只被少數(shù)企業(yè)掌握。在14nm及以下的工藝制程中，只有荷蘭阿斯麥公司的光刻機(jī)達(dá)到了相關(guān)的技術(shù)要求。在光刻機(jī)領(lǐng)域中，阿斯麥公司掌握了90%左右的市場(chǎng)份額。該公司目前最先進(jìn)的兩代光刻技術(shù)分別是浸入式光刻機(jī)和極紫外線光刻機(jī)(EUV)。

集邦咨詢半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分析師郭高航告訴記者，此次上海華力以及長(zhǎng)江存儲(chǔ)引進(jìn)的光刻機(jī)并不是ASML最為先進(jìn)的EUV設(shè)備。兩家企業(yè)引入的分別是NXT 1980Di光刻機(jī)和193nm浸潤(rùn)式光刻機(jī)。

市場(chǎng)需求與銷售不成正比

中國(guó)也在進(jìn)行光刻機(jī)設(shè)備的研制與開發(fā)，比如上海微電子在國(guó)家02專項(xiàng)的支持下就取得了一些成績(jī)。根據(jù)柳濱的介紹，目前上海微電子的90nm光刻機(jī)雖然尚未完全產(chǎn)業(yè)化，但是已經(jīng)達(dá)到了工程化的層次。“上海微電子是我國(guó)光刻機(jī)領(lǐng)域中的代表企業(yè)，在國(guó)家02專項(xiàng)的支持下，上海微電子積極布局光刻機(jī)制造，在完成90nm工程化的同時(shí)，也對(duì)45nm的集成電路光刻技術(shù)進(jìn)行研究。除此之外，在后封裝光刻機(jī)、LED光刻機(jī)領(lǐng)域，上海微電子也有所涉及。在投影光刻上，上海微電子是唯一一家國(guó)內(nèi)企業(yè)。”柳濱說(shuō)。

但是與國(guó)際水平相比，我國(guó)光刻機(jī)技術(shù)仍處于落后階段。柳濱向記者表示，一方面，我國(guó)光刻機(jī)技術(shù)落后于國(guó)際2~3代。而造成這種情況的原因與產(chǎn)業(yè)生態(tài)有很大的關(guān)系。生產(chǎn)光刻機(jī)除了要達(dá)到一定工藝技術(shù)的要求之外，更重要的是需要完善的生態(tài)環(huán)境。ASML的成功離不開臺(tái)積電、三星等下游廠商的調(diào)配數(shù)據(jù)，同樣，我國(guó)光刻機(jī)的制造也需要下游廠商在修訂和調(diào)配上給予支持，但是，我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的生態(tài)環(huán)境尚未成熟，這就為光刻機(jī)的制造增加了難度。

另一方面，人才的缺失則是自主研發(fā)的最大門檻。上海微電子有限公司總經(jīng)理賀榮明就曾公開表示，發(fā)展光刻機(jī)需要高素質(zhì)人才，而培養(yǎng)人才將會(huì)是制造光刻機(jī)中最重要的工作。

光刻機(jī)只是我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)中的一個(gè)縮影。近年來(lái)為了扶持我國(guó)設(shè)備業(yè)發(fā)展，國(guó)家推出了眾多政策支持和資金支持，雖然我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備的市場(chǎng)需求量非常大，但是國(guó)內(nèi)設(shè)備企業(yè)的銷售規(guī)模卻一直難以拓展。“中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)的銷售規(guī)模與市場(chǎng)需求極不相稱。”郭高航對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說(shuō)。

根據(jù)集邦咨詢顧問(wèn)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，2017年中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)需求規(guī)模達(dá)到82.25億美元，占到全球市場(chǎng)15%左右水平，雖然近兩年設(shè)備廠商在光伏、LED、面板及封測(cè)設(shè)備領(lǐng)域有較強(qiáng)表現(xiàn)，但半導(dǎo)體設(shè)備廠商營(yíng)收全球占比仍處于個(gè)位數(shù)級(jí)別。

“為進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，政策與資金紛紛給予相應(yīng)支持。截至2017年年底，大基金參與投資支持半導(dǎo)體設(shè)備廠商，例如中微半導(dǎo)體、北方華創(chuàng)、長(zhǎng)川科技、拓荊科技、睿勵(lì)科學(xué)儀器等，并在部分設(shè)備領(lǐng)域已取得一定突破。”郭高航說(shuō)。

但是中國(guó)設(shè)備業(yè)的技術(shù)水平與國(guó)際之間的差距依舊不小。集成電路涉及的設(shè)備高達(dá)百余種，牽扯到的技術(shù)更是難以細(xì)數(shù)，即使再多的資金支持，沒(méi)有技術(shù)積累依舊會(huì)造成“無(wú)產(chǎn)出”的局面，并且隨著設(shè)備造價(jià)的逐漸提升，“小投入無(wú)產(chǎn)出，大投入高回報(bào)”將成為設(shè)備業(yè)發(fā)展的一種規(guī)律，資金、技術(shù)、人才依舊是我國(guó)設(shè)備業(yè)發(fā)展路上有待解決的問(wèn)題。

上下游協(xié)同推動(dòng)設(shè)備業(yè)發(fā)展

雖然我國(guó)設(shè)備業(yè)發(fā)展面臨的問(wèn)題很多，但是移動(dòng)電子、通信、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的高速發(fā)展為我國(guó)設(shè)備業(yè)提供了發(fā)展機(jī)遇。市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，突破設(shè)備供給質(zhì)量，提升設(shè)備性能以及工藝適用性、增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下協(xié)同作用成為目前需要解決的最大問(wèn)題。

柳濱向記者表示，一方面，意識(shí)到發(fā)展設(shè)備業(yè)的重要性十分重要，設(shè)備是集成電路的基礎(chǔ)，需要國(guó)家和產(chǎn)業(yè)的高度重視。另一方面，設(shè)備業(yè)的發(fā)展離不開零部件的支持，但是目前我國(guó)在設(shè)備零部件上處于被封鎖狀態(tài)，除了幾項(xiàng)關(guān)鍵零部件在積極研發(fā)外，其他的零部件均為進(jìn)口，我國(guó)自主生產(chǎn)零部件的市場(chǎng)占有率極低，需要有關(guān)方面高度重視。

在研發(fā)投入上，柳濱表示，設(shè)備業(yè)的發(fā)展需要持續(xù)的投入，并且要有“小投入無(wú)產(chǎn)出，大投入高回報(bào)”的準(zhǔn)備。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈不完整、支撐能力弱、不能與半導(dǎo)體制造同步發(fā)展等現(xiàn)況，需要加大對(duì)設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持，打造國(guó)內(nèi)設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策機(jī)遇。

作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游環(huán)節(jié)，半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，離不開國(guó)家的支持。由于設(shè)備業(yè)自身的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，設(shè)備制造單位不可能與世界上已經(jīng)成熟的設(shè)備供應(yīng)商具備相同的實(shí)力。所以設(shè)備業(yè)的發(fā)展需要巨大研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入、專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)以及與下游芯片制造商建立起長(zhǎng)期的合作關(guān)系。“與下游芯片制造商建立長(zhǎng)期合作關(guān)系最為重要，這已經(jīng)成為我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展長(zhǎng)期存在且還未最終解決的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。”柳濱說(shuō)。

國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同發(fā)展是國(guó)家戰(zhàn)略頂層設(shè)計(jì)的措施之一，要實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略要求，柳濱表示，首先設(shè)備制造商保證設(shè)備供給質(zhì)量。其次下游企業(yè)要積極配合，國(guó)家除了首臺(tái)套激勵(lì)政策外，更多地站在市場(chǎng)角度和商業(yè)層面理順這種需求和供給關(guān)系，比如先建立200mm國(guó)產(chǎn)設(shè)備示范應(yīng)用線或引導(dǎo)線，補(bǔ)齊國(guó)產(chǎn)設(shè)備門類缺失的短板，提升國(guó)產(chǎn)設(shè)備應(yīng)用信心。

郭高航建議，高階晶圓制造設(shè)備可先安排在部分中試線或國(guó)內(nèi)某些研發(fā)中心做測(cè)試，待國(guó)內(nèi)的高階產(chǎn)線趨于穩(wěn)定后，再進(jìn)一步考慮將本土設(shè)備切入量產(chǎn)產(chǎn)線進(jìn)行全面驗(yàn)證。“在驗(yàn)證過(guò)程中，需要有魄力的設(shè)計(jì)公司參與進(jìn)來(lái)，更需要政府針對(duì)各參與方在政策和資金方面給予全力支持。”郭高航說(shuō)。