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[导读]半导体产品的加工过程主要包括晶圆制造(前道,Front-End)和封装(后道,Back-End)测试,随着先进封装技术的渗透,出现介于晶圆制造和封装之间的加工环节,称为中道(Middle-End)。由于半导体产品的加工工序多,所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。

半导体产品的加工过程主要包括晶圆制造(前道,Front-End)和封装(后道,Back-End)测试,随着先进封装技术的渗透,出现介于晶圆制造和封装之间的加工环节,称为中道(Middle-End)。由于半导体产品的加工工序多,所以在制造过程中需要大量的半导体设备和材料。

在这里,我们以最为复杂的晶圆制造(前道)和传统封装(后道)工艺为例,说明制造过程的所需要的设备和材料。

晶圆生产线可以分成7个独立的生产区域:扩散(Thermal Process)、光刻(Photo- lithography)、刻蚀(Etch)、离子注入(Ion Implant)、薄膜生长(Dielectric Deposition)、抛光(CMP)、金属化(Metalization)。这7个主要的生产区和相关步骤以及测量等都是晶圆洁净厂房进行的。在这几个生产区都放置有若干种半导体设备,满足不同的需要。例如在光刻区,除了光刻机之外,还会有配套的涂胶/显影和测量设备。

据报导,面对全球芯片持续短缺,芯片制造厂商纷纷开启了扩产潮,由此也加剧了对于半导体制造设备的需求。特别是在美国日益加强限制对中国出口高端半导体设备的背景之下,中国半导体制造企业正加速全球市场狂扫半导体制造设备。

全球持续多时的芯片短缺境况,加之未来将不断增长的芯片需求量,使得诸多晶圆厂启动扩产、建厂计划。据国际半导体产业协会6月23日发布的报告显示,未来几年里全球将开工建设29座晶圆厂,其中中国将新建16座芯片厂。

中国厂商狂扫全球半导体设备

在美国制裁限制下,中国半导体制造企业获取可用于尖端制程的美国半导体设备受限,但是成熟制程的设备并未受阻,同时在半导体设备领域实力强大的日本,也成为了中国半导体制造商获取半导体设备的重要的来源。目前全球芯片紧缺的问题仍在持续,特别是成熟制程芯片、车用芯片等更为紧缺,中国半导体制造商为应对需求正在大肆的采购半导体设备进行扩产。

报导引用业界人士的消息指出,中国半导体制造企业除了采购需要的数量,还另外每类设备多买5~6台当库存,部分厂商甚至下了两倍的订单,可见大肆扫货的力度之强。

有资料显示,通常一条成熟制程的月产能在1万片的12吋晶圆生产线上,扩散设备需要22台,CVD设备需要42台;涂胶/去胶设备需要15台,光刻机需要8台,刻蚀设备需要25台,离子注入设备需要13台,PVD设备需要24台,研磨抛光设备需要12台,清洗设备需要17台,检测设备需要50台,测试设备需要33台,其他各种设备需要17台。根据国际半导体行业协会(SEMI)公布的数据报告显示,今年一季度,全球半导体设备制造商的销售额同比增长51%,达到235亿美元(折合约1502亿元人民币)。其中,中国市场一季度的半导体设备销售额为59亿美元(折合约377亿元人民币),全球排名第2位,仅次于韩国的73亿美元。

不过,中国半导体市场销售的设备大半来自于进口,一季度中国从美国和日本采购半导体制造设备位居全球第一。大陆已成美日半导体设备大厂关键市场,营收占比持续增长。

2019年,ASML共卖出26台EUV光刻机,营收超31.2亿美元,每台价格超1.2亿美元,2020年,ASML卖出31台EUV光刻机,售价45亿欧元,每台价格超1.45亿欧元,1年的功夫涨价上亿元。

但是,以往只卖三代以前产品的ASML看到上海微电子28nm光刻机快要落地生产出来,不惜得罪美国,也要把自己的28nm光刻机降价卖到中国,抢先一步抢占市场。

而美国面对中国在半导体领域的快速发展,以及试图打造28nm自主生产线之下,将进一步限制中国28nm扩产。

台积电、联华电子在大陆扩大28nm制程产能的设备,没有获得美国的供应许可,而且即使想要把台湾的旧设备移到大陆也不行,这就意味着基于美国设备的28nm制程扩产将受到限制。

中国正在世界各地狂扫半导体生产设备,就算无法生产先进芯片,也要在汽车芯片等领域称霸,此举让正在兴建晶圆厂的韩国企业三星电子、SK 海力士感到紧张,设法确保取得足够的设备。

中国此举导致全球半导体战况益发白热化。一名业界人士表示,中国正在大举购买芯片产线所需的先进设备,「中国采购的半导体设备,比实际需求多出五到六部。某些厂商甚至下了两倍的订单。」

中国第1季采购的美国和日本半导体设备高居全球第一。举例来说,美国设备大厂科林研发(Lam Research)( LRCX-US )首季销售额有32%来自中国,虽然此数据包含在中国设厂的三星、海力士等非中国企业,但专家认为,中国本土企业的采购量也正在激增。

尤其引人瞩目的是,中国芯片业最具代表性的中芯国际,为了降低美国制裁的影响,曾接洽韩国半导体设备制造商。生产设备是兴建半导体厂的关键,尤其芯片生产前端操作的设备,有60% 至70% 由美、日企业供应。

三星正密切关注中国企业一举一动,该公司正在提高韩国平泽厂的产能,因此需要大量设备。三星高层上周亲自到美国,确认设备供应情况。

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