28纳米芯片设备“禁运”真相

Original AI财经社作者 AI财经社

撰文 / 唐煜郑亚红

编辑 / 赵艳秋

28nm设备被禁亦真亦假

最近的这个周末，一则“台积电南京扩产受阻、28nm半导体设备被卡脖子”的消息在网上盛传。而AI财经社从几位行业核心人士处获悉，这条信息并未从可信渠道获得证实，应该是一则假消息，但情况也比较复杂。

该信息有两个关键点：一是美国选准28nm半导体技术，严禁美国公司直接向中国出口相关设备，同时也禁止从第三方转移相关设备进入中国市场，为此，台积电、联华电子从中国台湾转移至大陆的设备就未获得美国许可；消息中的28nm技术在半导体业界被称为“黄金线”，是区分成熟制造技术和先进制造技术的节点。此前，美国只阻止14纳米、7纳米、5纳米等先进半导体设备出口中国。二是称28nm技术主要影响汽车芯片生产，这直接关系到国内的新能源车、自动驾驶技术发展。

“台积电受阻”、“28nm”和“新能源车”，几个热词最终将这则传言引爆了。

中国电子专用设备工业协会秘书长金存忠告诉AI财经社，这则谣言在网上传得很厉害，但消息的源头还未找到。AI财经社登录美国商务部网站后，也并没有查询到相关信息。半导体行业人士顾文军则在朋友圈表示：“据我了解，这是个假消息。之所以出现上述谣言，可能是因为有一些外资和台资企业做相关申请时，超出了原来简短的审批周期，以为不被批准。”

不过，情况也比想象中要复杂。国内某芯片制造厂高层刘卓告诉AI财经社，因为疫情打乱了整个生产链，再加上设备交货周期本来就长，全世界都在抢设备，导致设备的交付晚了几个月。但从另外一个角度，有些打压“只做不说，有些则只说不做，因此见仁见智”。

设备行业资深人士周翼在看到这则消息后分析，尽管未有明文禁令，但根据他的了解，几个月以来，美国三大半导体设备供应商应用材料、LAM和KLA都没有从美国本土向中芯国际发过货，“媒体也已经报道过了。”今年3月，知情人士告诉AI财经社，美国应用材料公司虽然在申请出口许可证，“但其设备，甚至连一个零部件都不能从美国发货给中芯国际。”

图/视觉中国

但周翼也提到一点，有些设备比如刻蚀机、CVD（化学气相沉积）不会区分是28nm还是45nm设备。但有些设备，用于28nm及以下那些更先进的芯片，比如光刻机、原子刻蚀机、外延炉等，这些设备美国一直在管控。还有一些设备，比如腐蚀机、建设台、退火炉，这些是“大路货”，可以买到，更不要说，扩散炉、清洗机，国内已经做得很好。

对国内汽车产业影响有限

“现在28nm尤其吃香，产能也相对更紧张。”一位资深芯片人士称，28nm芯片技术应用非常广，从中低端手机应用处理器，到各类消费电子、电源管理芯片都在使用这种技术。

那么，如果28nm对汽车产业影响几何？汽车芯片设计人士王玮明确告诉AI财经社，目前汽车界芯片荒并不是由半导体设备“被卡”造成的，再加上新能源汽车本身产量小，因此对汽车产业影响有限。6月22日，工业和信息化部党组成员、副部长王江平表示，加强经济形势跟踪研判，重点对下半年芯片短缺等问题开展深入分析。

图/视觉中国

王玮对AI财经社称，对于汽车而言，目前用量最大的是不那么先进的芯片技术，包括125nm、90nm、55nm、40nm，“对28nm及以下的精细工艺，需求没有那么迫切。”金存忠也告诉AI财经社，现在进口的汽车芯片大部分都在65nm左右，汽车芯片不太用28nm，因为太贵。

王玮进一步解释，汽车对28nm的依赖主要集中在智能系统上，比如自动驾驶、大屏幕娱乐等，这类系统非常依赖“算力”，又要尽量控制耗电量，28nm是性价比最优的选择。

AI财经社了解到，目前具备制造车规级28nm芯片的主要是台积电和中芯国际，上海华虹有车规级工艺，但制程还达不到28nm。

不过，对于整个国内产业来说，28纳米半导体设备如果被卡脖子，国内芯片制造龙头企业会进一步受阻。此前，华为芯片就是卡在了芯片制造上。

国产半导体设备能顶上来吗？

半导体制造非常复杂，每一块小小的芯片背后，都是一条生产线上几百台半导体设备合力的成果。针对28nm设备，如果遇到问题，国内企业能顶上来吗？据AI财经社了解，国内企业近几年在某些单点产品上有了突破，整体市占率为6%，但增长很快。

半导体设备可以划分为六大主要类型，仅光刻机和刻蚀机两类设备就能占到整体成本的50%。

图/视觉中国

AI财经社获悉，国内主要有北方华创、中微半导体、屹唐半导体、盛美半导体几家头部国产设备企业。其中，前两家为上市公司，屹唐半导体则走在IPO的路上。中国电子专用设备工业协会秘书长金存忠告诉AI财经社，这些企业的营收额都能做到10亿元以上，“在半导体设备领域，营收达不到10亿，基本上是成不了气候的。”10亿俱乐部之下的第二梯队还有沈阳芯源等几家。

据了解，由海归人士带队的上海中微公司，刻蚀机设备已经打入了台积电的产线；北方华创是一家国企，能制造包括刻蚀机在内的10多种半导体设备，是目前品种最丰富的企业；屹唐半导体主要做去胶设备，目前在国内市占率能达到90%；盛美半导体则主要针对清洗设备，也由海归人士创办。

为什么这几家企业能够冲出重围？设备行业资深人士周翼分析，这些公司创始人在行业里的领军地位起到关键作用，比如中微半导体董事长尹志尧，曾是美国第一大半导体设备企业应用材料公司的牛人，在2004年60岁时带着15人的团队回国创业，非常有拼搏精神；北方华创董事长赵晋荣，为人务实，是纯本土人才，过去几十年是从基层工程师一路成长起来的。

此外，政府对突破非常难的半导体设备企业支持力度非常大，才能让这些企业有底气投入研发。比如北方华创2016年营业外收入的6.17亿元中有6.12亿元为政府补助。而这些企业上市后，通过股权激励，也能招到更多优秀工程师。

像屹唐半导体这样的企业，还另辟蹊径，2016年5月，亦庄国投通过屹唐半导体以约3亿美元的总价，成功收购了硅谷的半导体设备公司 Mattson Technology。Mattson成立于1988年，总部位于美国加州，是世界著名半导体制造设备供应商之一。这也是中国资本成功收购国际半导体设备公司的第一个案例。

因为华为事件，过去两年，国产半导体设备企业既面对严峻挑战，也迎来了难得的发展机遇。金存忠告诉AI财经社，2020年国产半导体设备销售额突破百亿元，而在2019年，这个数字仅为70多亿元。

国内芯片制造厂高层刘卓对AI财经社说，此前他们基本不用国产半导体设备，但在华为事件之后，考虑到供应链安全，开始购买一些国产半导体设备。目前炉管设备可以实现完全国产替代，在一些节点上，也可以用北方华创和中微的刻蚀机，但很多种类还处在打磨的阶段。

刘卓举例说，目前这些设备精度问题不大，主要是重复性和可靠性问题。金存忠则举例解释称，像光刻机，一个芯片要来回刻好几十次，每一次的成品率必须高于99.99%，才能保证最后这个芯片的成品率达到90%出头。一致性和稳定性很关键。

“在影响良品率的关键环节目前暂没有用国产设备，主要是一致性问题。为了避免这种损失，国产设备现在先用在几十纳米的制程上。”刘卓说。

跟国产设备企业们一起摸着石头过河的过程中，这位资深高管也感受到了一些不同。比如像北方华创、中微公司、沈阳芯源几家纯本土的厂商，因为核心技术都掌握在自己手里，发现问题后现场就能调节，但像一些依赖国外技术的企业，在一些新需求的响应上，速度就不如前面那几家企业灵敏。

“这几年这些企业的进步都很大，但是改进这些问题考验的是综合能力，需要时间来打磨，要想最终全部替代整个生产线，至少也还需要5年的时间。”刘卓介绍说。但资深行业人士周翼预计时间会更长。

“国产大关非过不可”

“无论如何，国产化这关非过不可，没有可退之路。”周翼对AI财经社称。

一位资深人士告诉AI财经社，过去10年，国家通过“02专项”扶持14纳米国产半导体设备，投入将近一两百亿元，目前已经全部验收。“效果最好的是刻蚀机，中微公司和北方华创的刻蚀机，都在中芯国际用上了。”但他坦承，光刻机攻关效果最差，没有做成功。

验收也并不等于设备通过了量产考验，能在实际生产中用，“这是国产设备要解决的一个巨大问题。”验收毕竟只证明设备是可行的，但成品率、无故障时间都有待实践中打磨。

图/视觉中国（国内芯片生产）

这条路极为艰难。在金存忠看来，“关键就是要有一条按照大生产线运转的示范生产线，主要用国产设备，月产可以少一点，5000片也行，但能让大家觉得国产设备可信了。”金存忠认为，这样的一条生产线会成为一个重要的突破口，提升国产设备的信誉度。几位人士称，他们了解，中芯国际在北京正在建设一条非美产线。

设备资深人士周翼进一步补充称，设备企业需要引导线，目的是试错和改进。“美国应用材料就有引导线，应用材料也在这里完成与台积电、英特尔等合作工艺的研发。中国半导体设备厂如北方华创，建设引导线也是当务之急。”但他也坦言，引导线的日常费用很高，应用材料的毛利率在45%，有能力支撑，中国企业至今没有引导线。

这还是一个产业链的问题。国内半导体设备关键零部件没人做或者不达标。有资深人士举例说，MOCVD（金属有机化学气相沉积设备）需要用到温度控制器。一次，一台国产MOCVD装了国产的控制器之后，温度变成零了，导致机器里的蓝宝石晶圆全部报废，幸好上了保险，赔了客户几十万元，类似的惨剧也在其他设备上演过。包括真空管、机械手，看似“简单”，但国内都还不达标。

刘卓则表示，现在没有其他的突破口，除非没有退路，勇往直前。正如一些报道中称，这两年我们面临的外部环境差，但它又是一个千载难逢的机会。“不过，美国设备企业扛不住”，他们还是在想方设法对中国出口设备。

目前，国家层面也在加大对半导体设备的支持。2020年7月，国务院发布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策的通知》（8号文），在财税、进出口、投融资、科研、人才、知识产权、市场应用、国际合作等八方面就半导体产业发展予以扶持。

国家二期大基金也是推动国产设备发展的一支重要力量。在2019年的一场峰会上，大基金曾表示，将从三个方面重点支持，一是对在刻蚀机、薄膜设备、测试设备和清洗设备等领域已布局的企业保持高强度的持续支持；二是加快开展光刻机、化学机械研磨设备等核心设备以及关键零部件的投资布局，填补空白；三是督促制造企业提高国产装备验证及采购比例，为更多国产设备、材料提供工艺验证条件。

“现在国产设备的市占率是6%，未来就看哪个地方能进一步突破。”金存忠表示。

（文中刘卓、周翼为化名）