我国芯片行业要多久可以赶上美国？

　　远望智库预见未来 军民融合观察 2021-11-27
　　来源：观察者网 作者：远方青木
　　在芯片领域，中美差距到底有多大？因为中国经济起步太晚，在追赶方面我们肯定是按先易后难的顺序搞的。芯片技术遵循摩尔定律，在同样价格的前提下，每18~24个月元器件的数目就会翻一倍，也就是性能翻一倍。这恐怖的进化速度代表整个芯片产业链能每2年就把一个先进技术搞成落后技术，慢一步你之前所有的投资都会全部废掉，根本不是以前的中国玩得起的。因为芯片技术的追赶难度在所有行业里明显属于最高级，所以我们放到后面去发展是非常正常的。
　　那么中美的芯片技术差距有多大，是不是大到壮汉打小孩那种？
　　中国芯片技术不如美国很多，但双方的技术差距，也没大家想象的那么大。完整的芯片制造链共有九大核心设备，只要有一个被卡断，整个芯片生产系统就会中断。光刻机，只是九大核心设备之一而已，并不代表你有了光刻机就能生产芯片。在这九大核心设备的领域，如果所有零件都采用纯粹的国产，不含一丝一毫的外国零件，那么中国到底能打造出什么程度的芯片产业链？
　　还是让数据说话吧。
　　列数据之前，要先列总纲，先介绍下芯片制造究竟需要哪九大核心设备。氧化扩散机，薄膜沉积设备，光刻机，涂胶显影机，刻蚀机，离子注入机，CMP抛光设备，检测设备，总共是八大设备。除此之外，还有一个清洗机，贯穿多个工序，不清洗是没办法进入下一环节的，因此总共是九大核心设备。
　　这九大高精尖设备组合在一起彼此配合，才能组成一个完整的生产线，然后才能生产出一颗小小的芯片。少了其中一个，你整个生产线都得瘫痪。
　　1.清洗机
　　先谈清洗机，因为这东西看起来很不起眼，不就洗个东西么。芯片的清洗机，和你家的洗碗机那完全就是两码事，可不是冲冲水就完事了，那可是超高精密度的芯片。
　　1 毫米=1000000 纳米，也就是说，5纳米=0.000005毫米，在这么细的缝隙里会有多种杂质需要无损清除，每个生产环节都会给缝隙内增加新的杂质，你说难不难？
　　清洗机分几种原理，又各自由多少道工序组成，我今天就不说了，但你要知道清洗对于芯片制造意义非常重大，如果清洗达不到要求，那么产品的良率会低到惨不忍睹，直接导致经济效益丧失。
　　在清洗机领域，马太效应非常明显，全球前四大企业总共占据了98%的市场份额。排第一是不是美国，而是日本，前两大厂商都是日本的，合计占据70%的市场份额，第三名是韩国的，占14.8%，日韩合计占据84.8%的市场。
　　日韩很强，但中国在这个领域已经实现了从0到1的突破，拥有了上牌桌的资格。全球第五大清洗机公司，是中国的盛美半导体公司，虽然只占2.3%的全球市场份额，但已经拥有了一战之力，因为美国公司的市场份额也就12.5%，这还是中国企业占了后发劣势，别人不愿意冒险用中国产品的缘故。
　　2021年5月25日，盛美半导体的SASP兆声波清洗技术，荣获中国科技进步一等奖。
　　目前，全球最先进的清洗机是日本的，可以匹配5nm生产线。美国也能搞定5nm生产线，但市场竞争力不如日本。中国最先进的清洗机，可以匹配14nm生产线，目前在研技术5/7nm。我这里指的14nm级别清洗机，是纯国产零件组成的，哪怕美国带着全球一起断供中国也能自己造出来的纯国产清洗机。除此之外，中国还有替补梯队，北方华创目前可以造28nm的清洗机，至纯科技目前可以造28nm的清洗机，芯源微目前可以造28nm的清洗机，技术等级仅落后盛美一代。
　　这么短的时间内搞出14~28nm的技术强不强？反正，我觉得不算弱了。
　　2.氧化扩散机
　　氧化扩散设备，目前最先进的国家是日本，技术等级是5nm，占据了全球总共81%的市场份额。这个领域美国能造5nm产品，但市场份额就是打酱油的，自己都引用日本设备，目前日本拥有全套自产零件，因此美国的技术制裁令管不到日本的氧化炉身上，所以在这个领域我们很少提及，因为无需担心美国卡脖子，里面的美国零件很少。
　　但中国的对手不止是美国，虽然日本目前和中国关系还可以，愿意提供设备，但我们也要防一手。只要不是中国的，那就是外国的，判断标准非常简单粗暴。目前，中国的北方华创可以独立生产14nm的氧化扩散炉，足以匹配14nm的芯片生产线。北方华创的产品目前占据国内市场6%，国际数据暂时没有。市场份额不多，但只要你要，产品还是可以提供的。
　　3.薄膜沉积设备
　　薄膜沉积设备领域最强的是美国和日本，都可以搞定5nm技术，两国合计占据70~80%左右的市场份额。目前，中国国内的存量薄膜沉积设备98%来自于进口，国产化率仅为2%，因为中国以前造不出来。但最近几年，中国取得了技术突破，最先进厂商为北方华创。目前，中国28nm级别的设备已经成功实现销售，14nm设备正在生产线进行磨合验证。
　　中国最先进厂商已成功实现销售，成功实现销售这六个字，足以看出国产设备要取得技术突破，要取得市场认可，到底有多难。除了北方华创，沈阳拓荆也很强，双方的技术等级都是一致的，目前都可以搞定14nm的技术，都正在研发7/5nm的技术。
　　技术产品是研发出来了，甚至已经突破到了14nm，7/5nm的技术过几年也能搞出来，但产品很难卖，一直在亏本砸钱，闷头搞研发，暂时不考虑大规模销售的事。
　　后发者想追赶，就是很难。
　　怎么说呢，总算是突破了，中国已经掌握了14nm的技术。
　　没办法买产品支援来尽自己一份心意，我这里鼓个掌，不过分吧。
　　4.光刻机设备
　　来到最出名的光刻机环节了，光刻机是整个芯片产业链中国最落后的一个环节，因此也成了各路媒体报道最多的对象。大家想必已经很熟悉了，但为了保持九大设备环节的完整性，我这里还是多说几句。
　　目前全球光刻机设备最厉害的企业是荷兰的ASML，占据84%的市场份额，其他的市场份额基本是日本佳能和尼康的，再然后就没有了，所有国家都是打酱油的，包括美国。美国甚至都没有做光刻机的企业，只能造光刻机里面的光源。当然了，荷兰也有办法单独造出光刻机，核心零件被多个国家掌控着，光源来自于美国，镜头来自于日本，纳米级数控机械系统来自于德国，总共十万多个零件由西方各国几百家企业进行提供，然后由荷兰ASML组合成光刻机。
　　美国的工程师说过：仅仅是光刻机其中的一个小零件我都调了整整十年！荷兰ASML表示：我就算公开图纸，别人也造不出光刻机。其实，如果全球对荷兰ASML断供，他自己对着图纸也造不出光刻机。简单的说，光刻机是所有芯片核心设备里最复杂的一个，目前全球没有任何国家都实现完全的国产化，都必须通过国际合作才可以实现生产，包括美国和荷兰。
　　因此，在光刻机领域，中国突破起来最为困难。
　　光刻机的零部件实在是太多了，而光刻机整机的等级由最弱的那个部件来决定。因此，光刻机整机目前最先进的企业是上海微电子，目前成功突破90nm的技术，反复曝光下可强行生产28nm的芯片，但成本较高，没有经济价值，在研技术为65nm。虽然中国的纯国产光刻机只能达到90nm的技术等级，但你可别忘了这是在全球技术封锁的前提下实现的。像美国这种力度的技术断供制裁扔到了美国自己头上，他能造出什么等级的光刻机还真不好说。你只有个光源强，没用的，光刻机等级是由主要零件里最弱的那一环决定的。
　　5.涂胶显影机
　　全球涂胶显影设备市场中，日本TEL这一家公司的市占率达到87％，达到了绝对垄断地位。DNS公司，西美事公司，SCREEN公司，这三家公司合起来才占了13%。这个领域中外差距极大，以前根本就没有中国公司什么事。目前涂胶显影设备中国已经取得了突破，芯源微和沈阳芯源可以制造国产替代产品，目前已经达到了28nm的工艺水平，14nm设备即将研发成功。在中国国内市场，只有芯源微打开了市场，目前占据了4%的市场销售额，国际市场暂时就不想了。
　　很可怜，但短短几年取得了这种技术突破，很可贵。
　　涂胶显影机设备的国产化替代率，已经取得了零的突破，而且目前的技术等级并不算太低，赶超速度非常快。
　　6.刻蚀机
　　如果说光刻机是中国最弱的一个环节，那刻蚀机就是中国最强的一个环节。
　　中国可以生产出5nm技术等级的刻蚀机！生产公司是中微半导体。目前，中微半导体的5nm级别刻蚀机已经卖掉了50多台，甚至成为了目前最先进5nm芯片生产线台积电的设备供应商。
　　目前，中微半导体正在研发3nm级别的刻蚀机技术，完全站在了国际最强第一线。但是中微半导体没赚多少钱。
　　2015年2月4日，美国商务部签署命令，解除了针对中国的＂刻蚀机禁令＂，给出的理由是＂中国已经从事实上获取了来自中国企业的、和美国产品数量、品质相当的刻蚀设备，继续实施国家安全出口管制措施已然毫无意义。＂因为禁令的完全解除，后方劣势的中微公司很难推销出自己的产品，别人的生产线不愿意冒险采用你的机器。因此，中微半导体虽然有技术，但只拿下了全球1.4%的市场份额，这已经是中国第一强的刻蚀机企业了。
　　没什么好办法，这是美国的阳谋，他解除了技术禁令你总不能自己封掉吧，这和改革开放的宗旨相违背。现在，只能等中国3nm的刻蚀机研发成功了，谁先行一步，谁就占据天大的先机。
　　7.离子注入机
　　离子注入机属于仅次于光刻机的卡脖子环节。在这个领域被卡脖子，是因为此领域美国产品占据了绝对垄断地位，拿下了全球89%的市场份额。
　　离子注入机市场规模很小，不值钱，在整套芯片生产线里，刻蚀机价值占比20%，光刻机价值占比20%，而离子注入机占比仅为3%，整个2020年的全球市场销售额只有18亿美元，属于一个小环节设备。但是整套芯片生产线是环环相扣的，缺一个就能断你整条生产线，哪一个环节都不能少。没有离子注入机，你其余97%的设备全部搞定都没有，这3%就能让你全线停工。
　　所以离子注入机属于仅次于光刻机的卡脖子环节。
　　目前，中国的中科信公司、凯世通公司，已经成功生产出工艺达到28nm的离子注入机，目前正在研发14nm的技术。市场份额几乎没有，毕竟是个市场新人，取得生产线企业的信任非常困难，但设备毕竟是研发出来了，目前还在继续砸钱研发。这么短时间弄出了28nm的设备，虽然因为时间短暂还没有成功打开市场。
　　但我觉得，还行。
　　8.CMP抛光设备
　　抛光设备最先进的国家是美国，可以搞定5nm的技术，占据了全球71%的市场份额。此领域卡脖子不严重的原因，是因为中国的华海清科和中电科已经搞定了14nm的技术，正在研发7/5nm的技术。
　　当然，只占了15%的市场份额，而且只是国内市场。全球市场美国拿走了71.3%，日本拿走了26.7%，两者合计98%，人类其他所有国家共享2%。要不是中国不惜血本砸技术，硬生生的砸开了一道口子，我觉得连着2%都不会有。14nm已经相当先进，离7nm只差一代，只要肯砸钱，最多两三年就能搞定。
　　9.检测设备
　　检测设备贯穿芯片制造每一个工艺，比清洗机用的还要频繁，及早检测出不良芯片淘汰掉可以大幅提高经济效益。
　　因此，这个环节的全球市场空间超百亿美元，相当的值钱。在这个领域，最先进的国家是美国，可以搞定3nm的技术，占据全球70%的市场份额。目前，中国的检测设备不惜重金砸出来了28nm的技术。至于市场份额和赚钱能力…
　　有一点，那么一点点。
　　报纸上是这么说的：
　　＂目前我国量检测设备基本已实现从0-1的阶段，已吹响国产替代号角，有望步入国产替代的快车道。＂
　　我翻译一下，就是在暂时基本没啥市场份额。但是，我国已经实现了从0到1的突破，砸出了我们自己的设备。28nm的已经搞定，正在研发14nm的。
　　慢慢来，万事万物总有个过程，从0到1就行。