隨著美國(guó)近年來不斷加大對(duì)中國(guó)的高科技封鎖,光刻機(jī)這個(gè)原本比較小眾的、應(yīng)用于芯片制造的半導(dǎo)體設(shè)備也日益被大眾所熟知。這是因?yàn)椋袊?guó)目前還造不出7納米及以下高端芯片的核心原因之一,就在于無法從荷蘭公司阿斯麥(ASML)進(jìn)口制造高端芯片的EUV(極紫外)光刻機(jī),只能靠自主研發(fā),因此,國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)的研發(fā)進(jìn)展有任何風(fēng)吹草動(dòng)都容易引發(fā)高度關(guān)注。
10月15日至17日,灣區(qū)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生態(tài)博覽會(huì)(下稱“灣芯展”)在深圳舉行。本屆灣芯展,最受關(guān)注的公司就是深圳市新凱來技術(shù)有限公司(下稱“新凱來”)。
新凱來成立于2021年,由深圳市國(guó)資委全資控股。這家年輕的初創(chuàng)公司之所以格外受關(guān)注,主要因?yàn)椋恢庇惺袌?chǎng)傳言稱新凱來在研發(fā)用于制造7納米及以下高端芯片的光刻機(jī)。
新凱來不僅沒有展出光刻機(jī)相關(guān)信息,事實(shí)上,截至本文發(fā)稿,新凱來從未在官網(wǎng)、新聞發(fā)布會(huì)、科技展會(huì)等各種公開渠道上明確承認(rèn)過有該項(xiàng)業(yè)務(wù)。
國(guó)內(nèi)公開承認(rèn)肩負(fù)光刻機(jī)研制的公司是上海微電子裝備(集團(tuán))股份有限公司(下稱“上海微電子”),其用于制造90納米芯片的干式DUV(深紫外)光刻機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。據(jù)證券時(shí)報(bào)報(bào)道,上海微電子28納米浸沒式DUV光刻機(jī)也進(jìn)入產(chǎn)品驗(yàn)證階段,但EUV(極紫外)光刻機(jī)仍處于預(yù)研階段(2025年度中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì),上海微電子首次公開EUV光刻機(jī)參數(shù)圖),需突破光源、光學(xué)系統(tǒng)等核心技術(shù)。

表:光刻機(jī)制造關(guān)鍵核心領(lǐng)域國(guó)產(chǎn)化現(xiàn)狀 來源:華金證券
雖然不涉及光刻機(jī),新凱來正向半導(dǎo)體設(shè)備多項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)發(fā)起挑戰(zhàn)。本屆灣芯展上,新凱來展示了刻蝕、薄膜沉積、量檢測(cè)等6大類產(chǎn)品,子公司啟云方(武漢啟云方科技有限公司)和萬里眼(深圳萬里眼技術(shù)有限公司)分別發(fā)布了EDA設(shè)計(jì)軟件和超高速示波器。
新凱來每大產(chǎn)品系列均以中國(guó)名山命名,暗含樹立中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備高峰之意。
1.外延沉積(EPI)設(shè)備(峨眉山系列)
EPI設(shè)備的作用是,通過化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù),在晶圓表面生長(zhǎng)一層原子級(jí)精密的單晶半導(dǎo)體材料(如硅、鍺硅、碳化硅等),直接決定芯片的性能與可靠性。
EPI設(shè)備是半導(dǎo)體制造中最核心的“卡脖子”工程之一,其技術(shù)壁壘和市場(chǎng)壟斷程度可與光刻機(jī)相提并論。全球前道EPI設(shè)備市場(chǎng)長(zhǎng)期被美國(guó)應(yīng)用材料公司(AMAT)和日本東京電子(TEL)壟斷,合計(jì)占據(jù)超過90%的份額。
國(guó)內(nèi)EPI設(shè)備研發(fā)起步較晚,目前8英寸EPI設(shè)備性能接近國(guó)際水平,主要代表廠商是北方華創(chuàng),但12英寸EPI設(shè)備仍需依賴進(jìn)口。
根據(jù)新凱來公布的情況,新凱來EPI設(shè)備在8英寸硅基外延工藝中,膜厚均勻性達(dá)到±0.5%,與應(yīng)用材料同類設(shè)備處于同一技術(shù)水平。
2.原子層沉積(ALD)設(shè)備(阿里山系列)
ALD設(shè)備好比一個(gè)納米級(jí)的粉刷匠,專門為芯片制造打造原子級(jí)超薄、超均勻的薄膜,屬于前道工藝的“薄膜沉積”核心環(huán)節(jié),是先進(jìn)制程(7納米及以下)實(shí)現(xiàn)精密結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)備。
目前全球ALD設(shè)備市場(chǎng)由荷蘭先晶半導(dǎo)體(ASM)和日本東京電子主導(dǎo),兩者合計(jì)市場(chǎng)份額超過60%。
國(guó)內(nèi)ALD設(shè)備研發(fā)始于2015年后,目前成熟制程(28納米及以上)設(shè)備已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)突破,但先進(jìn)制程設(shè)備依賴進(jìn)口,主要代表廠商包括新凱來、北方華創(chuàng)(002371.SZ)和拓荊科技(688072.SH)。
新凱來薄膜沉積設(shè)備“阿里山”系列有三款產(chǎn)品。其中,阿里山1號(hào)是12英寸高保形性介質(zhì)薄膜原子層沉積設(shè)備,搭配五邊形平臺(tái)和Twin腔領(lǐng)先架構(gòu),覆蓋先進(jìn)邏輯/存儲(chǔ)前中后段介質(zhì)薄膜應(yīng)用場(chǎng)景,滿足圖形化,超薄薄膜,超高深寬比gap fill需求,支持向未來先進(jìn)節(jié)點(diǎn)演進(jìn)。阿里山2號(hào)是12英寸介質(zhì)刻蝕阻擋層薄膜沉積設(shè)備,3號(hào)則是12英寸高深寬比金屬柵極原子層沉積設(shè)備,均支持向先進(jìn)節(jié)點(diǎn)演進(jìn)。
3. 物理氣相沉積(PVD)設(shè)備(普陀山系列)
PVD設(shè)備的作用是,通過蒸發(fā)、濺射等物理過程將金屬或介質(zhì)材料沉積到晶圓表面,形成導(dǎo)電互連層、柵電極等關(guān)鍵結(jié)構(gòu),其薄膜的電阻率、均勻性和附著力直接決定芯片的電學(xué)性能與可靠性。
PVD設(shè)備是半導(dǎo)體薄膜沉積領(lǐng)域的核心裝備,技術(shù)壁壘集中于高功率濺射源設(shè)計(jì)與大面積均勻沉積控制。全球市場(chǎng)長(zhǎng)期被美國(guó)應(yīng)用材料壟斷,其市占率高達(dá)85%,尤其在12英寸先進(jìn)制程的銅互連沉積領(lǐng)域幾乎處于獨(dú)占地位。
國(guó)內(nèi)PVD設(shè)備研發(fā)起步較晚,8英寸成熟制程設(shè)備已實(shí)現(xiàn)批量供貨,但12英寸先進(jìn)制程的銅互連PVD設(shè)備仍主要依賴進(jìn)口。
國(guó)內(nèi)涉足PVD設(shè)備的廠商包括北方華創(chuàng)、拓荊科技和新凱來。其中,北方華創(chuàng)是國(guó)內(nèi)PVD設(shè)備的龍頭企業(yè);拓荊科技主要專注于CVD(化學(xué)氣相沉積)和ALD(原子層沉積),但其在PVD領(lǐng)域也有布局;公開信息顯示,新凱來推出了普陀山1號(hào)至3號(hào)三款PVD設(shè)備,分別針對(duì)金屬平面膜、中道接觸層及后道互連。例如,普陀山3號(hào)采用多重電磁調(diào)控與高離化自電離等離子體技術(shù),實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量金屬填孔,其平臺(tái)架構(gòu)靈活應(yīng)對(duì)多元應(yīng)用場(chǎng)景,一代設(shè)計(jì)支持多代制程。
4. 刻蝕設(shè)備(武夷山系列)
刻蝕設(shè)備利用等離子體或化學(xué)試劑在晶圓表面進(jìn)行選擇性腐蝕,將光刻定義的圖形精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移到薄膜或襯底上,是半導(dǎo)體制造中“圖形化”的核心工具。簡(jiǎn)言之,刻蝕設(shè)備就像一把超級(jí)精細(xì)的“雕花刀”,在晶圓上刻出納米級(jí)的電路圖案。
刻蝕設(shè)備是半導(dǎo)體設(shè)備中市場(chǎng)規(guī)模第二大的品類,技術(shù)壁壘體現(xiàn)在高深寬比刻蝕與原子層刻蝕(ALE)技術(shù)上。全球市場(chǎng)長(zhǎng)期被美國(guó)泛林半導(dǎo)體(Lam Research)、應(yīng)用材料(AMAT)和日本東京電子(TEL)壟斷,三者合計(jì)占據(jù)超90%的份額。
國(guó)內(nèi)刻蝕設(shè)備研發(fā)進(jìn)展較快,成熟制程(28納米及以上)的介質(zhì)刻蝕、金屬刻蝕設(shè)備已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,主要由中微公司、北方華創(chuàng)供應(yīng);在7納米及以下先進(jìn)制程領(lǐng)域,中微公司取得關(guān)鍵突破,公開表示其生產(chǎn)的高深寬比刻蝕設(shè)備已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先的芯片制造商的5納米及更先進(jìn)的芯片生產(chǎn)線中。
新凱來刻蝕產(chǎn)品ETCH(武夷山)系列,包括武夷山1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)共3款設(shè)備。其中武夷山1號(hào)MAS為電容耦合等離子體(CCP) 干法刻蝕設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了射頻全鏈路自主可控,多頻三級(jí)同步脈沖滿足三維復(fù)雜形貌調(diào)控需求;武夷山5號(hào)為自由基干法刻蝕設(shè)備,采取創(chuàng)新勻氣方案設(shè)計(jì),大幅提升刻蝕選擇比。
5. 薄膜沉積CVD設(shè)備(長(zhǎng)白山系列)
薄膜沉積設(shè)備通過CVD或PVD等工藝,在晶圓表面生長(zhǎng)或覆蓋特定材料的薄膜層,用于構(gòu)建芯片的導(dǎo)電層、絕緣層或保護(hù)層。簡(jiǎn)言之,薄膜沉積設(shè)備就像一臺(tái)“納米級(jí)噴涂機(jī)”,為晶圓均勻覆蓋功能各異的薄膜材料,為后續(xù)電路圖形化奠定基礎(chǔ)。
薄膜沉積設(shè)備是半導(dǎo)體設(shè)備中市場(chǎng)規(guī)模最大的品類之一,技術(shù)壁壘集中于薄膜均勻性、缺陷控制和先進(jìn)材料適配能力。全球市場(chǎng)長(zhǎng)期被美國(guó)應(yīng)用材料、泛林半導(dǎo)體和日本東京電子主導(dǎo),三者合計(jì)占據(jù)超過80%的份額。
國(guó)內(nèi)CVD設(shè)備研發(fā)近年來進(jìn)展顯著,在28納米及以上成熟制程的介質(zhì)薄膜、多晶硅沉積領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,主要由北方華創(chuàng)、拓荊科技供應(yīng);在7納米及以下先進(jìn)制程領(lǐng)域的CVD設(shè)備仍然受制于人。
新凱來CVD產(chǎn)品包括長(zhǎng)白山1號(hào)和長(zhǎng)白山3號(hào)。根據(jù)新凱來的公開信息,長(zhǎng)白山1號(hào)具備單腔4-Station領(lǐng)先架構(gòu),長(zhǎng)白山3號(hào)全面覆蓋邏相和行儲(chǔ)金屬化學(xué)氣相沉積應(yīng)用場(chǎng)景,具備創(chuàng)新架構(gòu)和領(lǐng)先性能,多種工藝高度集成,支持向未來先進(jìn)節(jié)點(diǎn)演進(jìn)。
6. 量檢測(cè)設(shè)備(岳麓山系列)
量檢測(cè)設(shè)備的作用是,通過光學(xué)、X射線等技術(shù)對(duì)晶圓制造全流程進(jìn)行缺陷檢測(cè)與參數(shù)測(cè)量,包括薄膜厚度、線寬、缺陷尺寸等,是保障芯片良率的“眼睛”,其檢測(cè)精度與效率直接決定量產(chǎn)產(chǎn)能與成本。
量檢測(cè)設(shè)備是半導(dǎo)體設(shè)備中國(guó)產(chǎn)化率最低的品類之一,技術(shù)壁壘集中于納米級(jí)缺陷識(shí)別與高速信號(hào)處理。全球市場(chǎng)長(zhǎng)期被美國(guó)科磊(KLA)、應(yīng)用材料和日本東京電子壟斷,三者合計(jì)占據(jù)超90%的份額。西證券研報(bào)指出,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體檢測(cè)和量測(cè)設(shè)備企業(yè)起步較晚,主要廠商的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額由2019年的0.61%提升至2023年的4.34%。
新凱來量測(cè)檢測(cè)設(shè)備包括岳麓山系列、丹霞山系列、蓬萊山系列、莫干山系列、天門山系列、沂蒙山系列和赤壁山系列和功率檢測(cè)的RATE系列產(chǎn)品。
據(jù)界面新聞報(bào)道,新凱來量測(cè)檢測(cè)設(shè)備實(shí)際分兩類,一類是技術(shù)難度較高的光學(xué)量檢測(cè)產(chǎn)品,包括明場(chǎng)缺陷檢測(cè)BFI、暗場(chǎng)缺陷檢測(cè)DFI、表面缺陷檢測(cè)PC等。公司方面表示,這類產(chǎn)品基本完成客戶側(cè)驗(yàn)證,2025年進(jìn)入量產(chǎn)狀態(tài)。
另一類是國(guó)內(nèi)此前空白但產(chǎn)線必需的PX(物理和X射線)及功率檢測(cè)產(chǎn)品,包括原子力顯微鏡量測(cè)AFM、X射線類量測(cè)XPS、CP(Chip Probing)測(cè)試機(jī)等。其中,PX量測(cè)產(chǎn)品已進(jìn)入量產(chǎn)交付,功率檢測(cè)產(chǎn)品也進(jìn)入了規(guī)模應(yīng)用。
據(jù)《南方日?qǐng)?bào)》報(bào)道,新凱來量檢測(cè)裝備產(chǎn)品線總裁酈舟劍接受采訪時(shí)曾表示,新凱來量檢測(cè)裝備在核心零部件上均實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,每一個(gè)突破在2021年之前曾被視作難以逾越的高山。
綜合來看,新凱來的主要產(chǎn)品線集中在半導(dǎo)體制造中最復(fù)雜、技術(shù)壁壘最高的前道(Front-end)工藝。
本屆灣芯展上,新凱來子公司萬里眼自主研發(fā)的新一代超高速實(shí)時(shí)示波器也很受業(yè)界關(guān)注。
據(jù)公開消息,萬里眼首席執(zhí)行官劉桑表示該公司之所以將目光瞄向示波器領(lǐng)域,一是因?yàn)閺耐呱{協(xié)定到美國(guó)的出口管制,西方國(guó)家禁止向中國(guó)出口60GHz以上的實(shí)時(shí)示波器;二是美國(guó)幾年時(shí)間里將1500多家國(guó)內(nèi)大學(xué)科研機(jī)構(gòu)以及企業(yè)納入實(shí)體管制清單,導(dǎo)致其無法使用常規(guī)使用美國(guó)儀器,使得高端的電子測(cè)量?jī)x器成為中國(guó)電子產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的關(guān)鍵卡點(diǎn)。
萬里眼公司官方信息稱,該公司新一代超高速實(shí)時(shí)示波器帶寬突破90GHz,位列全球第二,將國(guó)產(chǎn)示波器性能提升到原有水平的500%,實(shí)現(xiàn)多帶產(chǎn)品的跨越,可應(yīng)用于半導(dǎo)體、6G通信、光通信、智能駕駛等領(lǐng)域。
劉桑還透露,其系列產(chǎn)品可做到穩(wěn)定批量向客戶提供服務(wù),華為、上海交大等多家機(jī)構(gòu)是其客戶。
綜上所述,新凱來及其子公司通過聚焦于PVD、刻蝕、薄膜沉積等前道核心工藝設(shè)備,以及高端量檢測(cè)儀器,正力求在多個(gè)層面系統(tǒng)性地解決半導(dǎo)體設(shè)備產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”問題。