从65nm到5nm,芯片制造的刻蚀次数从20次增长到160次,翻了8倍。在全球半导体设备格局中,中国正处于“快速追赶的挑战者”位置:市场高度集中,海外三大巨头合计占据约九成份额,但以中微公司、北方华创为代表的本土企业已在部分领域站稳脚跟,并在大陆市场拿下可观份额。

全球刻蚀设备市场:巨头主导的格局

刻蚀设备是晶圆制造的核心环节之一,随着制程微缩和3D结构演进,其价值量持续提升。全球干法刻蚀设备市场高度集中,泛林半导体(拉姆研究)、东京电子、应用材料三家公司合计市场份额达到90%左右,其中泛林半导体在全球市场的占比接近47%。

在中国大陆市场,这一格局同样存在,但本土企业的存在感明显增强。按照SEMI的估算,泛林半导体在大陆市场占比约52%,中微公司达到20%,北方华创约6%,两家本土企业合计已拿下超过四分之一的大陆市场份额。

中国设备企业的位置与差距

中微公司是国产刻蚀设备的代表性企业,其传统优势在电容性等离子体刻蚀(CCP)领域,产品制程覆盖65nm至目前最先进的5nm,并进入台积电7nm和5nm产线,是唯一进入台积电供应链的国产刻蚀设备厂商。同时,中微公司也已切入电感性等离子体刻蚀(ICP)赛道,ICP产品制程达到28nm。

北方华创则深耕ICP领域,核心设备制程达到28nm,更先进的14nm工艺处于验证阶段,产品已大规模进入国内多家晶圆厂。

不过,差距依然清晰:在5nm/3nm等最先进制程的ICP设备上,国际龙头已处于验证阶段,而国产设备仍在研发中;在CCP的高深宽比刻蚀、大马士革刻蚀等细分领域,目前仍由国外设备公司主导。

追赶的可行路径

国产替代的路径已经显现。一方面,中微公司在CCP领域已实现5nm量产突破,其产品效果已追平国际龙头,且正在补全大马士革刻蚀和高深宽比刻蚀两块短板;另一方面,中微公司的ICP设备已获得客户重复订单,北方华创的ICP设备累计出货量也已形成规模。从大陆市场的份额变化看,本土企业的追赶正在从“点”的突破走向“面”的扩展。

常见问题

为什么制程越先进,刻蚀次数越多?

先进制程需要采用多重模板工艺,芯片向3D结构发展后叠堆层数也不断增加,导致晶圆厂对刻蚀设备的数量和质量要求同步提升。从数据看,65nm节点刻蚀次数为20次,到5nm节点已增至160次。

中微公司和北方华创的刻蚀设备有何区别?

两家企业的技术路线不同:中微公司的传统优势是CCP(电容性等离子体刻蚀),主要用于介质材料刻蚀,覆盖7nm和5nm先进工艺;北方华创则专注于ICP(电感性等离子体刻蚀),主要用于硅刻蚀和金属刻蚀,核心制程达到28nm。近年来中微公司也已切入ICP领域,与北方华创形成正面竞争。

国产刻蚀设备距离国际先进水平还有多远?

在CCP领域,中微公司已实现5nm量产并进入台积电供应链,与国际龙头处于同一梯队;在ICP领域,国产设备量产制程为28nm,14nm处于验证阶段,而国际龙头已在5nm/3nm制程上推进验证,差距约在1-2代制程之间。