2018年,美國以國家安全和外交利益為由,限制美國企業(yè)向中國等國家輸出高端技術和產品,中興通訊在內的多家實體企業(yè)被美國列入出口管制清單;2019年,美國商務部正式把華為列入了“實體清單”,即除非獲得政府許可,美企禁止向華為出售相關技術和產品。兩次禁令打響了“中美貿易戰(zhàn)“,也讓國人意識到芯片“自主可控”的重要性。
從半導體產業(yè)鏈來看,中游的芯片設計和芯片封裝兩個細分產業(yè)發(fā)展較快,而上游的半導體材料和半導體設備一直被國際先進公司壟斷,大陸半導體設備公司的市場占有率很小。雖然國際舞臺尚未出現大陸公司的身影,但是,國內的舞臺上已經涌現了一批優(yōu)秀的半導體設備公司。
其中,北方華創(chuàng)在國內半導體設備行業(yè)排名第一,其旗下的刻蝕機、PVD等設備已達到14nm級別,氧化爐已經批量被中芯國際、長江存儲等廠商采用。而且,在國內半導體設備公司中,北方華創(chuàng)的半導體設備品類最全,覆蓋了PVD、CVD、刻蝕機、ALD、氧化爐、退火爐、MFC、清洗機等前道工序所需的大部分核心設備。
如此完備的產品線覆蓋,只有國際巨頭Applied Materials(美國應用材料公司AMAT.US)可以做到。但是,北方華創(chuàng)與美國應用材料公司仍有較大差距,北方華創(chuàng)2018年營業(yè)收入約4.78億美元,而美國應用材料公司營收是140億美元,兩者差距較大。
作為國內產品覆蓋最全的半導體巨頭,北方華創(chuàng)卻面臨著“大而不強”的困境。如今,“新基建”浪潮來襲,芯片國產化進程加快,北方華創(chuàng)如何抓住機遇?
重點突破進展更快
近日,國家發(fā)改委首次明確了“新基建“的范圍,主要包括三個方面內容:信息基礎設施,如5G、物聯網、人工智能等基礎設施;融合基礎設施,如智能交通基礎設施、智慧能源基礎設施等;創(chuàng)新基礎設施,如重大科技基礎設施、科教基礎設施、產業(yè)技術創(chuàng)新基礎設施等。
無論是5G、物聯網還是智能能源、科教基礎設施,“新基建”的根基都離不開芯片。然而,在芯片制造過程中,清洗、刻膠、光刻、刻蝕、去膠、離子注入、薄膜沉積等環(huán)節(jié)都少不得相關半導體設備的參與。
目前,北方華創(chuàng)的半導體設備覆蓋了刻蝕機、PVD、CVD、氧化/擴散爐、清洗機及氣體質量流量控制器等品類。但在先進制程工藝方面,北方華創(chuàng)面臨著不及同行的尷尬境地。
在國際市場,主流成熟制程已經從28nm過渡到了14nm,先進制程從7nm向5nm沖刺;在國內市場,國內另一家巨頭公司——中微半導體自主研制了5nm等離子體刻蝕機。而且該刻蝕機經臺積電驗證,性能優(yōu)良,將用于全球首條5納米制程生產線。
反觀北方華創(chuàng),其14納米工藝設備才剛進入客戶工藝驗證階段,且尚未走向市場。
更重要的是,半導體設備技術攻堅難度大,主要是因為半導體設備與化工、高分子、物理等基礎學科關系緊密。北方華創(chuàng)想要做到“多點開花“,難度不小。因此,北方華創(chuàng)選擇主要領域重點突破,這不失為一個好辦法。
在晶圓加工設備市場,細分市場所占比例也有不同。數據顯示,在晶圓加工設備的相關投資中,光刻機投資占比最高,占比達到30%;其次為刻蝕機,占比為20%;排名第三的是PVD,投資占比為15%;其后分別為CVD、量測設備、離子注入機、CMP、擴散/氧化設備。
從市場份額來看,刻蝕機和PVD這兩個領域可加大投資力度。目前,北方華創(chuàng)在銅互連PVD設備技術方面不斷實現突破,打破了專利壟斷且與AMAT無專利重疊。因此,這一技術突破讓北方華創(chuàng)有了進入國際市場的機會。
在刻蝕機領域,一旦14nm制程被國際主流市場淘汰,北方華創(chuàng)的業(yè)績很有可能受到影響。因此,北方華創(chuàng)在先進制程方面需要下更大功夫。
加深與晶圓廠合作
在半導體行業(yè)有著“一代設備,一代工藝,一代產品”的說法,半導體產品制造廠商要超前電子系統(tǒng)開發(fā)新一代工藝,而半導體設備廠商要超前半導體產品制造行業(yè)開發(fā)新一代產品。可見,晶圓制造和半導體設備是不可分割的整體。
若半導體設備產業(yè)想進一步發(fā)展,晶圓制造廠商的作用至關重要。近日,北方華創(chuàng)董事長趙晉榮曾在公開演講中表示:“如果國產設備廠商想與晶圓廠形成互相綁定的戰(zhàn)略合作伙伴關系,那么,在晶圓制造廠商研發(fā)的過程中,國產設備廠商就要與其深度合作?!?/p>
如果在研發(fā)過程中,晶圓制造廠采用進口設備的話,等到晶圓制造廠正式生產的時候,國產設備廠商再做替代,難度很大。
當下便是半導體設備與晶圓廠商合作的最佳時間點。目前,半導體產業(yè)逐漸向中國大陸轉移,晶圓制造廠也在擴大產能。
根據公開數據,2017-2020年全球將有62座新晶圓廠投產,其中26座將座落中國,占比達到42%。其中,中芯國際2020年計劃擴增每月3萬片8英寸產能和每月2萬片12英寸產能;長江存儲2020年擴產積極性仍高,有望擴增每月5萬產能;合肥長鑫預計2020年擴產約每月2萬片。
未來幾年,國內存儲器廠商和晶圓廠商將會陸續(xù)采購半導體設備,本土晶圓制造設備廠商將迎來訂單猛增的關鍵時期。
北方華創(chuàng)看準時機、積極擴充產能,以求拓展市場份額。 據長江存儲 2020 年 1 月披露的國際設備采購項目清單:北方華創(chuàng)中標長江存儲 12 臺設備,包括 3 臺刻蝕設備、3 臺 PVD 設備、6 臺爐管設備,預計中標訂單額為 2 億元。
同時,北方華創(chuàng)刻蝕機、PVD、退火爐、氧化爐等半導體工藝設備,陸續(xù)批量進入國內8寸和12寸集成電路存儲芯片、邏輯芯片及特色芯片生產線,而部分產品進入國際一流芯片產線及先進封裝線。
如今,半導體行業(yè)的“國產替代”已經成為主旋律,國產設備廠商和晶圓廠商緊密合作,能夠加速半導體行業(yè)國產化的進程。一旦與國內晶圓廠商形成良好互動,北方華創(chuàng)有望做到“大而強”,進而登入國際舞臺。