最近,中国互联网上有一种盛行的声音建议,中国网民该当镇静下来,正视中国与发达国家在环球芯片市场上存在的差距,而不是盲目地认为中国会在短韶光内赶超这些国家。
如上所述,我们相信,中国终极将做到这统统,并与周边国家、欧洲和美国分享,以实现海内唯一的家当链。我们将从三个方面来证明我们的不雅观点:家当链所有制造环节的现状、中国的机遇和中国即将面临的寻衅。
家当链的九个环节

预测窗口期的关键是明确芯片制造家当链各环节之间的差距,尤其是前辈节点之间的差距。全体晶圆制造分为9个制造环节,包括晶圆洗濯、扩散、CVD、掩模对准器、涂布机和显影剂、蚀刻、离子注入、CMP和测试。不同的链接有不同的路径和进度。
1、晶圆洗濯系统缺口:4年
日本拥有最前辈的晶圆洗濯系统能力,霸占环球65%的市场份额。2021,东京电子(TEL)推出CELLESTA SCD单波洗濯系统,创造了一种利用超临界流体的无模式塌陷干燥方法,可以很好地匹配5/7nm节点生产线。中国最前辈的洗濯机可与14nm生产线相媲美。令人愉快的是,目前正在开拓的洗濯系统是针对5/7nm节点的。2021 5月,ACM Research发布了一种用于高等节点运用的晶圆洗濯系统,名为ultra-C WB system,该系统配备SC1和SC2 MegaSonic功能,并与14nm节点线相匹配。参照日本的发展历史,我们认为中国制造业水平与天下前辈节点水平的差距为四年。
2、扩散设备缺口:5年
在氧化扩散设备领域,日本仍旧是最前辈的国家,其技能水平也与5/7nm节点线相匹配,约占环球市场份额的80%(以Tel和Hitachi Kokusai electric为代表)。Kokusai电动DD-802V垂直扩散炉是最前辈的垂直扩散设备之一,可与5/7nm节点线完美匹配。目前,中国诺拉科技集团可以自主生产一台14nm氧化扩散炉,与14nm芯片生产线相匹配。我们估量,中国将用五年韶光达到前辈技能水平,实现海内替代。
3、CVD设备缺口:9年
美国和日本是CVD市场的两个紧张参与者,它们都可以匹配5/7nm节点技能,占环球市场份额的75%旁边。这也是与严重依赖入口的中国的联系之一,在20世纪10年代初,中国海内入口率约为2%。然而,诺拉科技集团近年来取得了打破。与28nm节点线配套的设备已成功引入客户,14nm节点产品正在试运行。除了NAURA Technology Group,Piotech也在开拓5/7nm技能。考虑到磨合期、国内外研究进展以及环球市场份额的集中度,我们认为中国须要九年韶光才能遇上紧张参与者。
4、光刻机:至少12年
在光刻机领域,荷兰ASML是一家垄断企业,其自身霸占了环球84%的市场份额,值得把稳的是,光刻机市场贡献了全体芯片家当链总利润的至少20%。它是天下上唯一一家未来能够匹配5/7nm乃至3nm节点线路的公司。值得把稳的是,荷兰也没有办法独立创建光刻机,由于所有组件都由其他国家掌握:光源来自美国;镜头来自日本;纳米数控机器系统来自德国,相互制约、相互促进。目前,中国光刻机领域最前辈的公司是上海微电子。目前已成功打破90nm技能,通过多次曝光法可生产28nm芯片,本钱高,无法实现高产。目前正在研究的技能为65nm,但远未达到ASML的前辈技能水平。节点间隙很大(至少有3个节点级别,包括28nm、14nm和7nm),乃至它们利用不同的技能(ArF和EUV)。如果中国想成为这一领域的市场领导者并实现完备的海内替代,它须要为来自美国、日本和德国的所有组件建立生产线,而不是像ASML那样只创建一条光刻机装置线。考虑到巨大的差距和打破所涉及的困难,我们守旧估计中国至少须要12年才能达到天下前辈水平——15年实际上可能是更好的估计(常日须要3年才能在芯片领域建立一条新的组件线)。
5、涂布机和显影剂(轨道)差距:8年
在环球涂布和显影设备市场,日本TEL公司的市场份额已达到88.7%,处于绝对垄断地位。TEL LITHIUS系列是一个领先的行业标准系统,具有高可靠性和高生产率,与7/5nm节点线非常匹配,受到环球芯片制造商的青睐。然而,中国在这方面取得了打破。沈阳金赛装备有限公司正在研究海内替代产品的制造,已达到28nm节点的工艺水平,14nm节点也是目标。
6、蚀刻机间隙:无间隙
蚀刻机是中国当前芯片家当链中最强大的一环。它处于天下前列。代表公司为中微。该公司能够生产与5/7nm节点线匹配的蚀刻机。中微公司的5/7nm级蚀刻机(Primo D-RIE)已成功上市,并已成为台积电的设备供应商。此外,公司还在第一线进行研究,3nm节点级技能正在开拓中。值得把稳的是,与光刻机一样,蚀刻机市场也在工业生产线中扮演着关键角色,霸占了该生产线创造的20%的利润。
7、离子注入机间隙:10年
中国在离子注入领域面临巨大困难,紧张是由于美国产品在该领域霸占绝对垄断地位,霸占环球90%以上的市场份额。代表性公司是美国的Applied Materials和Axcell。Applied materials的VIISTA 3000XP基于其独特的双磁单水构造,供应了前辈节点工艺所需的角度精度。与蚀刻机和步进机市场比较,离子冲击器市场相对较小:2020年环球市场发卖额仅为18亿美元旁边。目前,中国的北京中科鑫电子设备有限公司和上海金石半导体有限公司已成功生产出28nm节点离子注入机,14nm节点技能正在研发中。考虑到市场份额、中美技能封锁以及在中国的研究过程,我们认为开拓过程将须要大约10年。
8、CMP差距:5年
CMP市场最前辈的国家是美国,技能水平已达到配套的5/7nm节点线。美国占环球市场份额的71%。由杜邦(美国)牵头,其Visionpad产品组合专为前辈的7/5nm节点处理而设计,可供应更高的删除率。此外,美国和日本合计约占环球市场份额的98%。然而,中国华清科技和中国电子科技集团已经推出了与14nm生产线相匹配的技能,并正在开拓5/7nm技能,只有一个节点差距。考虑到中国、美国和日本的研究进展,我们认为,中国要在这一领域达到真正的天下级水平,须要大约五年的韶光,但要霸占更多的市场份额,可能须要更长的韶光。
9、检测设备缺口:8年
测试设备贯穿于芯片制造家当线的每一道工序。及早创造不良芯片并加以肃清,可大大提高经济效益。因此,该环节的环球市场规模巨大,达到了100多亿美元。在这一领域,最前辈的国家仍旧是美国,乃至达到3nm节点技能水平。代表性公司有KLA Tencor、ADVANTEST、Teradyne和安捷伦科技,占环球市场份额的90%。目前,中国已推出与28nm节点配套的设备(Skyverse Technology和深圳创牛科技),并正在开拓14nm技能。由于技能封锁和中国的研究进展,结合市场份额剖析,我们认为中国将难以在不到10年的韶光内赶超其他国家。
事实上,家当链中最薄弱的环节每每决定着全体家当链的进步,尤其是对付想要实现全体家当链海内替代的中国来说。这也是我们认为中国要达到天下前辈水平和自给自足须要12到15年的根本缘故原由,也便是众所周知,光刻机作为最薄弱的环节,决定了这一过程的长度。然而,对付与线路中的步进环节同样主要的蚀刻机,中国自主研发的蚀刻机技能在六年内达到了5/7nm的天下前辈水平,成功冲破了西方发达国家的封锁(美国于2015年解除了封锁)。这也使得中国市场参与者对中国芯片市场充满信心。除了剖析各个家当链环节外,千载难逢的时期也是关键。
黄金时期即将到来
中国的千载难逢的机遇期紧张是由摩尔定律的失落效(或减速)造成的。摩尔定律表明,芯片中的晶体管数量大约每1.5到两年翻一番;它由英特尔联合创始人戈登·厄尔·摩尔(GordonEarleMore)创建,半导体行业将其视为黄金法则。然而,摩尔定律正在靠近物理学的极限。21世纪初,环球芯片的性能每年增长约50%,2010年低落到23%,201年低落到12%。最近五年的均匀比率低至每年3%。早在2014年,摩尔定律就有失落败的预兆:就单位本钱而言,当芯片工艺从28nm节点发展到20nm节点时,单位价格上涨了10%。