国产半导体设备大点兵：光刻机突围，中芯国际28nm产线冲锋

，上周，国内设备制造商北京华卓精科科技有限公司成功参会事实上，今年6月以来，华海Zero2IPO，华卓精科，拓晶科技，唐毅股份等国内设备厂商陆续进入上市进程，其集成电路研发项目也取得突破这是下游SMIC等厂商预期的及时雨

本月，SMIC披露将在上海临港再建一座晶圆厂，总投资88.7亿美元，计划产能为每月10万片12英寸晶圆上海临港管委会为该晶圆厂项目的合资方，出资比例为25%SMIC的贡献不低于51%

根据公告，SMIC在上海临港的晶圆厂将提供28纳米及以上技术节点的铸造和技术服务这是SMIC一年内第三次宣布扩大生产和建立工厂与此同时，TSMC，UMC，辛格等代工厂都选择扩大28nm的产能，这说明28nm工艺已经成为所有厂商的关键战场

可是，由于SMIC被列入美国商务部的实体清单，如果你想从美国公司获得设备，如应用材料和林凡半导体，你需要向美国政府申请出口许可证在全球代工厂商决战28nm之际，国产设备厂商的快速发展，或许是SMIC卡脖子时仍扩大28nm产量，争夺市场份额的底牌之一

1.北方，深圳，上海建工厂，口罩对准器突破。

8月，SMIC公布2021年第二季度财务报告，总营收13.44亿美元，其中28纳米制程营收占比14.5%，是SMIC历史上28纳米占比最高的季度之一。

SMIC流程收入比例的变化。

他还强调，这个解决方案还是可以想象的，而SMIC有第二个解决方案的供应商同时，根据以往的经验，SMIC可以在一些节点获得美国政府的批准，SMIC也会尝试将这种批准扩展到更先进的节点

掩模对准器是半导体设备中技术壁垒最高，难度最大的设备，国产替代进程缓慢不过，这次SMIC并不缺28纳米生产线的DUV掩模对准器

虽然光源和ASML DUV掩模对准器的部分零件在美国生产，然后运往荷兰组装，但荷兰生产的掩模对准器不需要美国的批准如果ASML向SMIC出口美国生产的DUV口罩对准器，需要获得美国政府的出口许可证

今年3月，ASML，SMIC将此前2018年DUV口罩对准器订单延期至2021年12月底，订单金额高达12亿美元短期内，SMIC 28纳米生产线不缺DUV掩模对准器

口罩对准器暂时不碍事，但其他设备交付情况不容乐观如果应用材料，林凡半导体等设备巨头生产的半导体设备不能如期交付，可能会阻碍SMIC 28nm的扩张

台湾省的中国市场研究机构TrendForce今年早些时候表示，美国设备制造商如应用材料，林凡半导体，KLA—腾科和Axcelis已经申请了许可证，但有被拒绝的可能因此，如果上述制造商的许可证被拒绝，国产替代设备将成为SMIC扩大生产的替代方案

2.国内设备厂商技术水平基本达到28nm。

集成电路制造工艺复杂，设备和零部件种类繁多具体而言，芯片制造工艺包括热处理/氧化/扩散，薄膜沉积，光刻，蚀刻，剥离，离子注入和化学机械抛光等

对应各个制造环节，主要半导体设备包括热处理设备，薄膜沉积设备，涂胶显影设备，掩模对准器，刻蚀设备，除胶设备，离子注入设备，CMP设备等。伴随着半导体设备厂商逐步登陆科创板或获得大额资金支持，

热处理是半导体制造过程中的重要环节，氧化会在硅片表面引起化学反应，形成氧化膜扩散是利用热扩散原理将特定元素掺杂到硅衬底中，从而改变其电学特性

在这个过程中，北方华创，唐毅有限公司等厂商可以为28nm逻辑芯片生产线提供设备。

北方华创是中国领先的半导体设备之一在这一制造过程中，拥有立式氧化炉，立式退火炉，立式低压化学气相沉积系统，立式合金炉，多功能LPCVD和卧式扩散/氧化系统等多种设备前四套设备可用于制造28纳米及以上的集成电路

北方华创半导体设备类型

唐毅有限公司的实际控制人为金融审计局，该局此前收购了美国纳斯达克上市公司Mattson Technology Inc .其热处理设备最多可用于5nm逻辑芯片生产线。

根据唐毅招股书，SMIC是其热处理设备的代表性客户。

唐毅的主要产品代表客户。

2.薄膜生长设备:北方华创和拓景科技的产品可用于28纳米生产线。

薄膜生长是指利用物理或化学方法使物质附着在基材表面，从而达到绝缘或导电的效果。

在薄膜生长过程中，北方华创可提供化学气相沉积设备，物理气相沉积设备，原子层沉积设备等产品，拓晶科技拥有等离子体增强化学气相沉积设备，原子层沉积设备和亚大气压化学气相沉积设备。

北方华创的垂直低压化学气相沉积系统可用于制造28纳米及以上的集成电路exiTin系列Tin金属硬掩膜机可用于12英寸55—28纳米Ti/TiN PVD

工艺目前 TiN 金属硬掩膜机台已进入国际供应链体系并稳定量产，此外，北方华创 PEALD 设备也能够满足 28nm 产线的要求

拓荆科技是国产半导体薄膜沉积设备厂商，其大股东为国家集成电路基金，如今正在进行科创板上市流程。

拓荆科技的主要产品有等离子体增强化学气相沉积设备，原子层沉积设备和次常压化学气相沉积设备三个系列，可用于 28nm/14nm 逻辑芯片产线，并且可以延展至 14nm 及以下。

拓荆科技 PECVD 设备

3，光刻设备:光刻机可用于 90nm 制程，涂胶显影设备达 28nm 节点

国内唯一的光刻机整机厂商为上海微电子，其零部件供应商有北京科益虹源，北京国望光学，长春国科精密光学，北京华卓精科，浙江启尔机电等，上述产品分别为光源系统，物镜系统，曝光光学系统，双工件台，浸没系统等。

上周六，上海微电子宣布推出新一代大视场高分辨率先进封装光刻机，该光刻机主要应用于高密度异构集成领域，具有高分辨率，高套刻精度和超大曝光视场等特点。

从公开信息来看，国产光刻机的光源，光学系统距离适配 28nm 产线仍有一定距离即使 193nm ArF 浸没式 DUV 光刻机研发完成，其单次曝光的分辨率仅为 38nm如果想要应用于 28nm 产线，仍需在曝光工艺，光刻胶材料等方面进行改进，升级

上海微电子前道 IC 制造光刻机

光刻设备中，除了光刻机，涂胶显影设备也是重要的一环涂胶显影设备将影响光刻图案的形成，其设备质量还将影响后续蚀刻，离子注入等流程

在这一领域中，芯源微电子设备有限公司是重要的国产供应商，其大部分股东为国资背景目前，芯源公司的涂胶显影设备最高可用于 12 英寸单晶圆处理，其前道 KS—FT200/300 涂胶显影机可用于 28nm 及以上工艺节点

芯源公司前道涂胶显影机

4，刻蚀设备:中微公司已成全球巨头之一，产品已用于 5nm 产线

刻蚀即用化学或物理方法有选择地从硅片表面去除不需要的材料的过程，其基本目标是在涂胶的硅片上正确地复制掩模图形国内的主要刻蚀设备厂商有中微公司，北方华创，屹唐股份等

其中，中微公司已是全球半导体刻蚀设备的 5 大供应商之一，其 12 英寸高端刻蚀设备已用于 5nm 产线，3nm 刻蚀机 Alpha 原型机的设计，制造，测试及初步的工艺开发和评估已完成。

中微公司 2013 年推出的刻蚀机，可用于 26—10nm 芯片制造

此外，屹唐股份的干法刻蚀设备可用于 65nm—5nm 逻辑芯片量产，北方华创的 NMC612D 12 英寸硅刻蚀机则主要可应用于 FinFET 工艺下的干法刻蚀工艺。

5，离子注入设备:仅有中科信和凯世通完成部分 12 英寸晶圆产线验证

离子注入则是除了扩散的另一种半导体掺杂技术，该技术通过高能量带电离子束，将掺杂物原子强行注入半导体中。

离子注入环节的技术门槛相对较高，国产厂商市场份额较少，仅有中科信及万业企业旗下的凯世通的产品在部分 12 寸晶圆产线获得验证通过，是否能够帮助中芯国际扩产 28nm 并不明确。

凯世通离子注入机

6，去胶设备:屹唐股份已成全球干法去胶龙头，最高可用于 5nm 量产

经历刻蚀后，晶圆已不需要光刻胶作为保护层，因此需要将光刻胶从硅片表面去除，干法去胶利用等离子体将光刻胶去除，其效果较湿法去胶工艺更好。

在干法去胶领域，屹唐股份已成为全球龙头厂商屹唐股份占据了全球干法去胶设备市场的 31.29%，是全球市场份额最多的厂商，其产品可用于 90nm 到 5nm 逻辑芯片的干法去胶工艺

全球干法去胶设备市场份额

7，CMP 设备:华海清科机台正在进行产线验证

华海清科则是国内唯一一家 12 英寸 CMP 商业机型制造商，同样是中芯国际的供应商该公司承担了《28—14nm 抛光设备及工艺，配套材料产业化》项目，其中CMP 抛光系统研发与整机系统集成课题于 2020 年 6 月顺利验收

当前华海清科的机台产品正在做产线验证，或将在未来进入 28/14nm 产线。

华海清科 2020 年前五大客户

03.短期内仍需依赖国际巨头

整体来看，大部分国产设备厂商的产品已可以应用于 28nm 制程产线中，甚至在部分领域达到了行业领先水平。

中芯国际 28nm 产线所采用的半导体设备很多都可以由国产厂商所提供，或许这就是中芯国际在 1 年内连续宣布开工 3 座 12 英寸晶圆厂的底气，但这并不意味美国的实体清单对中芯国际没有影响。

一方面，对华为等美国重点制裁的企业，中芯国际仍不能提供包含 ASML DUV 光刻机等含有美国技术的产品另一方面，根据拓荆科技，屹唐股份等厂商的招股书，其设备性能和应用材料，泛林半导体等国际巨头相比仍有不足，CMP 和离子注入设备能否顺利应用于 28nm 产线仍不确定

2013 年，中芯国际就已推出了基于应用材料，泛林半导体等厂商设备的 28nm 工艺如今，中芯国际如果将 28nm 产线全部替换为国产设备，无论是产线产能，成本，还是产品良率都可能无法达到预期这也是中芯国际仍需要应用材料，泛林半导体等外国厂商设备的关键原因

如今，在不少的 28nm 设备上，国产厂商已实现了从 0 到 1 的突破伴随着这些厂商的技术和设备逐渐成熟，28nm 芯片的国产替代正越来越近，值得行业期待

04.结语:28nm 制程能否扩产或成中芯国际营收关键

从国产设备厂商来看，中微公司，屹唐股份，华海清科等厂商都已在科创板上市或进入上市流程这些厂商对于中芯国际来说，不仅是应用材料，泛林半导体等企业的备选方案，也是中芯国际实现国产替代，冲刺更先进制程的战友

中芯国际如果能够顺利完成 28nm 产线扩张，无疑可以加强自身的市场竞争力，占据更多的市场份额28nm 产线扩张更将有力地支持中芯国际对先进制程工艺的研发，提升国产芯片制造实力