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阻拦荷兰卖光刻机给中国,半导体影响几何?

近日有媒体称,美国正在向荷兰一家半导体巨头公司——阿斯麦尔施压,欲阻止其和一家中企的订单。据了解,阿斯麦尔在2018年曾获得出口许可,被允许向一家中国公司出口一台EUV光刻机,价值1.5亿美元。

随着中国大陆成为全球半导体消费中心,近年来全球有多家晶圆制造厂拟在中国建厂,国内企业也雄心勃勃拟在晶圆制造领域大展拳脚。美国的阻碍会对晶圆制造厂的热潮产生怎样的影响?且看下文分析!

光刻机是半导体之母

占半导体设备投资20%以上

光刻机是生产大规模集成电路的核心设备,为世界上最尖端的技术之一,目前只有少量国家掌握。此外,光刻机的价格非常昂贵,一台高端的光刻机甚至可以卖到6亿元左右,光刻机是半导体行业之母。

在晶圆制造中,由于光刻、刻蚀、沉积等流程在芯片生产过程中不断循环往复,它们是芯片前端加工过程的三大核心技术,设备价值也最高,其中镀膜设备、刻蚀设备、光刻机大约分别占半导体晶圆厂设备总投资的15%、15%、20-25%。

图表:半导体加工的六大区域

荷兰ASML垄断第五代光刻机

光刻机已经经历了五代产品,其中:第五代采用了极紫外线,最小工业节点到了22-7nm,第四代采用ArF光源,最小工艺节点能到130-65nm,具体情况如下图表所示。

图表:五代光刻机情况

全球光刻机市场中,ASML公司市场占有率达80%,另外两家是日本的尼康和佳能,呈现寡头垄断格局。然而,最先进的第五代EUV技术全球只有 ASML一家掌握,目前占据100%的份额,华为麒麟990 5G版首次采用了7nm EUV技术。

ASML公司的EUV技术研发也十分不容易,前后经历10多年,公司从1999年开始EUV光刻机的研发工作,原计划在2004年推出产品。但直到2010年ASML才研发出第一台EUV原型机, 2016年才实现下游客户的供货,到2019年第一款7nm EUV工艺的芯片才正式商用。

中国现晶圆制造厂投资热潮

目前中国大陆是全球最大半导体消费市场,消费重心一定程度上也牵引产能重心转向中国,同时国家战略支持,全球半导体产能不断向中国转移,中资、外资半导体企业纷纷在中国投资建厂,2019~2021年中国本土企业有望成为晶圆厂建设的主力。

资料来源:华泰证券

目前国内重大晶圆制造厂主要有中芯国际、华虹半导体、长江储存、合肥长鑫,这些晶圆制造厂是否受到EUV禁售的影响?下面主要从工艺制程方面做分析梳理:

中芯国际的14nm制程量产

中芯国际是我国第一大晶圆制造厂,2019年3Q实现799百万美元营业收入,在全球位居第5位。公司大股东有大唐电信、国家集成电路基金、紫光集团,浓重的国家背景。梁孟松曾经是半导体行业的传奇,一举助力台积电、三星成为全球晶圆厂代工市场的巨头,梁孟松2017年底加入中芯国际,2019年中芯国际突破了14nm制程,我们期待传奇延续。

图表来源:公司公告(道科创整理)

从中芯国际收入构成来看,2019年三季报中150/180、55/65nm、40/45nm制程的收入占比分别为35.8%、29.3%、18.5%,贡献了主要的收入来源,最先进的28nm工艺收入占比为4.2%。28nm及以上制程的光刻机全球有三家机构生产,分别为荷兰的ASML、日本的尼康和佳能。22nm以下的制程则只能使用ASML的极紫外线(EUV)的光刻机,ASML在此领域具有垄断地位,若美国限制ASML向中芯国际出售EUV,则公司的先进制程会大大受限。

华虹半导体的工艺制程落后

华虹半导体是我国第二大晶圆制造厂,2019年3Q实现238百万美元营业收入,在全球位居第7位,公司的工艺制程相对落后,350nm以上、130nm制程以下的收入占比分别为48.6%、35.6%,是公司收入主要来源。若美国限制ASML向中芯国际出售EUV,公司影响比较小。

图表来源:公司公告(道科创整理)

长江存储购买第四代光刻机

长江存储承担世界级的国家存储器基地项目,该项目在2016年底开工建设,此后进展十分迅速,2017年11月长江存储第一颗32层3D NAND芯片研发成功,2018年4月开始移入生产设备。2019年11月公司引入了日本半导体巨头尔必达原社长坂本幸雄,坂本幸雄曾执掌专攻动态随机存取存储器(DRAM)的尔必达公司,2008年被美韩联手搞垮,坂本不想成为失败者故加入了紫光集团。

2018年5月份长江存储也迎来了自己的第一台光刻机,这台光刻机同样来自荷兰ASML,193nm沉浸式设计,为第四代光刻机技术。短期来看,对于公司影响不大。从技术进步来看,对于公司追求先进工艺制程形成压制。

合肥长鑫购买EUV意愿或受阻

合肥长鑫正在努力开发中国首个动态随机存储芯片,并耗资72亿美元在中国东部城市合肥建设工厂,该工厂将于2019年底开始投产。2018年10月合肥长鑫朱一明赶赴欧洲,在ASML的总部与公司高管讨论购买EUV光刻机的可能性。2018年11月30日ASML的厂房发生火灾,造成中芯国际EUV的交货延迟,并且2018年12月1日孟晚舟女士遭到非法扣留,可以看出美国对于我们实施多方位的科技战。从最新消息来看,合肥长鑫购买极紫外线(EUV)的计划大概率受阻。

光刻机国产化的路还有多远?

高端光刻机或被禁售,国内光刻机研发进展如何?目前上海微电子承担了光刻机的国产化任务,在国家科技部和上海市政府共同推动下,上海微电子由国内多家企业集团和投资公司共同投资组建,成立于2002年3月,位于上海张江高科技园区。

经过多年研发,目前上海微电子在封装光刻机和LED光刻机领域都取得了突破,公司的封装光刻机已在国内外市场广泛销售,国内市占率达到80%,全球市占率40%,但是用于生产芯片的光刻机目前才掌握90nm光刻机,正在攻克45nm的工艺技术,而ASML公司的光刻机已经再向7nm、5nm迈进,虽然在光刻机领域取得一些突破,工艺制程相差仍比较远。

光刻机这种高精度光机一体化设备,研发过程是没有什么捷径可走的,精度只能一步步提升。没有一微米的基础,就不可能造90纳米的设备,没有90纳米的基础,就不可能造45纳米的设备。上海微电子的光刻机国产化之路任重而道远。

结语

中国大陆是全球最大半导体消费市场,从产业稳定发展来看,中国也有建立强大晶圆制造厂的需求。然而2018年以来美国对中国科技领域实行了多重遏制,从中兴华为事件到大华海康还有更多的科研院所实施出口清单管制。本次对于荷兰的ASML给中国企业出售极紫外线(EUV)光刻机,美国也想通过施压来阻止,可看出美国为了遏制中国科技进步,都已经到插手第三国正常企业经营活动了。

从阻止售卖设备来看,涉及主要是第五代光刻机EUV,对于掌握先进制程的中芯国际形成阻碍,对于长江储存及合肥长鑫来说也造成一定抑制,对于22nm以上的制程(非最先进制程)晶圆制造厂华虹半导体影响不大。


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作者:弄墨 来源:道科创

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