我们这集先关注国内耳熟能详的半导体产业,回顾一下光刻机的开发历程,同时还有跟光刻紧密相关的电子束曝光机、电子束量检测设备和通用工具电镜的研发和制造过程;
光刻机在上一个世纪九十年代初就已发布并迭代;直到2018年,ASML的EUV光刻机才真正开始盈利。
也就是说,这项技术整整用了27年,才完备且产业化成功。而且整个研发过程不是仅仅美国在进行,而是集合了欧洲,日本,美国几乎所有发达国家之力。在产业化的过程中因为投入太高,无数公司死在了半路上。
如果欧洲一夜之间蒸发了,美国想要重新造出性能相似的光刻机来,至少需要数年。
所以中国要造高端仪器,不光是EUV光刻机,还有电子束曝光机、电子束量检测设备和通用工具电镜,并不是中国单挑美国,而是中国单挑外国。
与光刻机相比,造高端仪器特别是造高端电镜和电子束量检测设备,像双束扫描电镜、透射电镜,CD-SEM、Review-SEM等,跟造航母不一样,航母并没有在全球的产业链里面,而高端电镜和电子束量检测设备是全球产业链整合出来的产品。
如果也像光刻机一样,被经常拿来和两弹一星来比较,对于高端电镜和电子束量检测设备工作室想说的是,两弹一星是军工,军工要求的是不惜一切代价造出某种武器,而高端电镜和电子束量检测设备是商业产品,需要盈利。
如果真要比较,即使工作室不了解两弹一星,也愿意说实现商用的高端电镜和电子束量检测设备的难度勘比两弹一星。
业界现在经常看到国产电子束光刻机和电子束量测设备的技术攻关和发布的报道;
据工作室统计,目前已经渐入佳境的国产电子束曝光/直刻EBL开发团队已达七家之多;其中包括由电工所领衔的国家队,由北大院士带头的金竟科技团队,由中电科四十八所主导的团队,由聚束科技后人继续奋斗的团队,由海外德国归国团队带来的百及纳米科技团队,由台式电镜团队起家的泽攸科技,和与所谓老牌国产电镜中科科仪合作生产电子束光刻机的鲲鹏易必目公司;
而电子束量检测设备像CD-SEM和REVIEW-SEM等,国内有东方晶源、上海精测、矽视科技、亘芯悦科技,青田恒韧,还有像中科飞测和中微半导体等成名半导体大厂也在跃跃欲试下场参战;
工作室还想说,想必不少业界同仁也想说的是,可以商用化的这些高端电子束产品跟实验室里能够实现之间差距是非常大的,真正的产品商业化依然有巨大瓶颈。
实验室里实现的意思是不考虑成本,不考虑稳定性,能够有那么一次或者两次做成。商用产品的概念是,稳定,高效,可控,能赚钱。
以国仪量子为代表的国产量产钨灯丝和场发射扫描电镜已经突破商业化的壁垒,多了一个离子束镜筒和各关键部件高度整合的双束电镜就没有那么容易了,透射电镜的研制难度更是在另一个层次和等级;
目前成熟的国产商用双束电镜首推国仪量子,上海精测也有商用双束据说销售量也很大;商用透射电镜慧炬科技的120kV场发射则当之无愧,而博众仪器的200kV热发射透射电镜至今没有嗅到其商用化的气息;
还有一个麻烦点在于,就算中国造出现阶段跟ASML或赛默飞高端双球差透射电镜的技术一模一样的东西来,还有专利的麻烦在那里,要规避这一堆专利而商业化几乎做不到。这东西跟航母和战斗机不一样。
航母和战斗机就算仿造别人的也没法起诉侵犯专利。光刻机和高端电镜及电子束量检测设备要是用同样的原理,光是专利侵权的司法就会连续不断。
当然,同样的技术路线中国想要赶超肯定很难,另觅蹊径说不定能够完成降维打击,只是国内还没找到更好的其他技术路线。另外,对于ASML和世界顶级电镜和电子束量测公司来说,在前期数十年里不仅仅只是EUV光刻技术和电子光学技术取得了重大突破,还培养了一大批与之相关的专业人才。
以ASML为例,50多个地区将近一万名员工几乎把世界上该领域所有的专家学者工程师一网打尽。先不谈在光刻上取得突破,单单就是在中国培训出超过上万名世界一流的专家,学者,工程师就是一件难以达到的目标。
更关键的是,EUV光刻机和高端电镜及电子束量检测设备的研发并没有就此停滞,系统的稳定性,功能,效率,每一天都在增加。
后面工作室将盘点国内半导体产业相关的电镜、电子束曝光(光刻)机和电子束晶圆量检测设备的厂家:
中科飞测 skyverse.cn
半导体量测的成名悍将中科飞测,2024年已在紧锣密鼓地筹备规划其电子束量检测产品线和部门;新年伊始,中科飞测作为率先下场进军半导体电子束量测的半导体大厂之一,我们静待其研发甚至发布的消息;
中微半导体 amec-inc.com
中微半导体作为老牌半导体大厂,于2024年启动了电子束量测设备的研发团队,中微董事长尹志尧也在各媒体积极宣传中微进军电子束量测产业。
从中科飞测和中微半导体两家大厂决然下场进军开拓半导体电子束量检测设备的行动,我们可以看到国内半导体电子束量检测设备领域的开发正在进入了一个以大厂为主导的市场环境,让我们静待中科飞测和中微半导体在电子束量测领域的再次突破。
相信业界不少同仁已经收到了为上述两家半导体大厂搜集人力资源的猎头公司的电话,据悉,行业前浪聚束科技就有中坚力量已经加盟;在国内半导体人才特别是研发人才奇缺的状况之下,希望不会引发挖人大战和恶性竞争;
上海精测 pmish-tech.com
上海精测对自身和产品的宣传几乎为零,其公众号已经是粉丝节日问候号;但这不妨碍它成为国产CD-SEM、Review-SEM和FIB-SEM销售的隐形冠军;上海精测电子光学技术实力强大,电子束量检测设备不愁应用端落地,此次美国新加的“实体清单”上海精测上榜更不出意料;
东方晶源 dfjy-jx.com
东方晶源也在榜这次的美国实体清单,这不妨碍它继续大规模宣传自己和其产品,这和上海精测形成了鲜明的对比;
关于东方晶源的传言甚多,它的电子束量检测设备CD-SEM和EBI是国内最早的这个领域的自研设备;
蔡司中国分支是否还在给东方晶源持续批量供货电子光学镜筒(东方晶源购买蔡司Sigma整机自行将镜筒拆卸移植)我们不得而知;
东方晶源 dfjy-jx.com
东方晶源也在榜这次的美国实体清单,这不妨碍它继续大规模宣传自己和其产品,这和上海精测形成了鲜明的对比;
关于东方晶源的传言甚多,它的电子束量检测设备CD-SEM和EBI是国内最早的这个领域的自研设备;
蔡司中国分支是否还在给东方晶源持续批量供货电子光学镜筒(东方晶源购买蔡司Sigma整机自行将镜筒拆卸移植)我们不得而知;
市场,钱,政策并不能够大跃进式地造出高端电镜和电子束量检测设备,还是要遵循客观规律。ASML EUV光刻机作为新一代的技术能够实现3nm,2nm的光刻,这虽然更加先进,但是我们依然可以使用老一点的技术,使用老一点的技术也足以保证国内正常的需要。
承认某些东西自己还有差距,需要更努力,先将28nm、14nm一步一步稳定,再进一步走进7nm、5nm的领域。
矽视科技 Siscantech.com
矽视科技在2023年底宣布CD-SEM出机,2024年蛰伏深耕,除了有一个获得奖项的报导,没有更多的宣传;
亘芯悦科技 www.genxinyue.com
2024年半导体电子束量检测设备的主流看来都是暗练内功,亘芯悦科技的CD-SEM和review-SEM曾在小范围内邀请投资人来厂观摩研制进度;
电子束量测设备是高度集成了光、机、电、软、算、系、真空和应用端的各个子系统的产物,其开发和制造难度比通用仪器型电镜需要高出一个维度的知识、技能、人才、资金、和耐心的储备;
青田恒韧智能科技有限公司
青田恒韧于2024年10月完成了新一轮融资,由启迪之星投资,资金将用于半导体前道电子束量测设备CD-SEM的研发制造。 这已经不是青田恒韧第一次完成融资,在2023年的8月份,青田恒韧就完成了Pre-A轮融资,由方富创投、明德投资共同投资。
青田恒韧创始人赵博士表示:“高端的CD-SEM设备(20nm的沟槽量测)涉及到众多学科,以及众多学科之间的交叉影响问题,是个很复杂的工程化设备,极具挑战性。基于CD-SEM研究的底层物理关系显示,高端CD-SEM的难度,相比于低端CD-SEM(大于100nm的沟槽量测)的难度,完全是天壤之别;除此,低端的CD-SEM设备,如果不能完成对标Hitachi的完整软件架构,设备的稳定性、准确性就谈不上,也就无法跨越向高端CD-SEM迈进的鸿沟。”
对于工作室来说,技术,就是不卑不亢前行;
目前针对国内的技术封锁没有任何松动的现象,需要重复做的事情太多,绝非三五年就能立竿见影。想要让技术领先,就不能整天想着仅凭一夜之间技术就能世界第一。
国内正在进行产业升级,最要不得的就是不尊重技术,不尊重人才,片面强调政策,金融和资本的作用。如果政策是万能的,苏联的技术应该比美国高出几个段位,如果资本和金融是万能的,美国就不会产业空心化,而今天ASML的EUV光刻机就不会只有不到25%的技术才是属于美国的。
泽攸科技 zeptools.com
2024年是泽攸科技丰收的一年,其安徽铜陵工厂喜迎乔迁;泽攸科技在推出国内第一台台式电镜后,又再接再厉再上一个高度发布了国内第一台热场发射台式扫描电镜;除此之外,泽攸科技的电子束光刻机EBL整机也惊艳亮相;
EBL整机的推出使泽攸科技脱出了业界对其国产台式电镜厂家的印象,也让泽攸科技“跨界”至半导体微纳加工的领域;加上泽攸科技在透射电镜原位样品杆和扫描电镜各类原位载台的产品线定位,泽攸科技向业界展示了其强大的研发和制造实力,让业界刮目相看;
金竟科技 goldenscope.com.cn
同理,金竟科技也研发了电子束曝光机EBL的关键模组图形发生器,这也使得金竟科技的研发范围从电镜附件“荧光探测”和“超低温”的周边延申技术出发,开始进军以自研半导体电子束检测和加工设备为更高目标的以“电子束”为核心技术体系研发;
大束科技 largebeam.com.cn
大束科技以核心技术源于液态镓离子源和热场发射电子源的研制,研发和产品线后扩容至电子光路全系耗材,并全面覆盖了除电子光学镜筒之外其余的电镜子系统的全面供给;
大束科技的电镜用户,也从广大的学校院所,拓展到了半导体前道和泛半导体的群体;
大束科技的量产能力,清晰区别了它和其他国内带电粒子源研发团队;
大束科技低调务实,已经是国产电镜产业链中至关重要的一环;
中图仪器 chotest.com
中图仪器是老牌光学量测设备厂家, 其激光干涉仪、光纤激光尺、三坐标测量仪、光学三维表面轮廓仪等产品在国内有坚实的客户群体;2024年中图仪器推出的4nm分辨率的台式扫描电镜,将量测范围拓展至纳米范畴;
这里特别值得点赞的是,中图仪器台式扫描电镜的开发产品经理一定是在深刻调研理解台式电镜用户的使用痛点和应用方向后才着手开发这款电镜的;
台式电镜以其体积重量小巧得到了最高的适应性,但显微镜的清晰度不仅仅由其分辨率决定,更取决于其抗振性能,分辨率再高的电镜如果不能处理好防振也是枉然,也因此电镜子系统中其中一个最重要的子系统就是防/抗干扰系统;在2024年东莞电镜年会上首次亮相的这台电镜,特意安排了请用户在成像时故意敲打桌面的测试仪器抗振性能环节,不影响成像的结果验证其卓越的抗振性能;
另一个台式电镜用户绕不过去的痛点就是有时候需要放置体积稍大的样品进入真空仓,中图仪器的大样品仓版本电镜也正好精确应对了这一需求;
如此精心开发设计和制造的电镜产品,定会收获越来越多的用户;
华纳微科技 huanawei.com
随着全球半导体行业的迅猛发展以及国内晶圆厂的大规模建设,对新设备的需求急剧上升。然而,新设备的高昂价格和较长的交货期限对于众多初创公司和中小型企业来说,构成了巨大的财务负担。在这种背景下,二手设备市场迅速兴起,成为了一个经济可行且高效的替代选择。
中国的二手半导体设备市场的初步形成可追溯到2010年前,目前为止,二手设备大约占全部设备总销售额的5%至7%。大部分的二手设备是从内存厂淘汰出来的。这是因为内存厂商需要走在技术的前沿,对应地,工厂往往采用最尖端的设备以保持竞争力。内存制造业,特别是DRAM和NAND闪存领域,是技术进步非常快的行业。为了保持竞争力,这些工厂确实需要定期更新其制造设备。
国内在功率半导体领域,如IGBT和SiC,以及指纹识别、电源芯片等成熟工艺节点的芯片制造方面投入了大量资源。特别是在SiC晶圆厂的建设上,目前主要使用的是6英寸设备,而这些设备多数是上世纪90年代生产的。
因此,众多二手翻新公司在这一领域发现了发展机遇。国内这些翻新公司通常采用TurnKey(交钥匙)方式交付翻新设备。
至于二手设备原来的厂家基本都是一线大厂,这些大厂保证了设备的品质,比如LAM/AMAT/TEL/KLA/DISCO/EBARA/Mattson等,业内基本报型号就知道是哪家的产品了,且这些产品都是经久不衰的;
大束科技孵化的华纳微科技,跻身二手电镜和带电粒子束设备市场,凭借其过硬的技术实力,将二手设备再焕青春,业务范围越来越广;
采用二手设备可以显著缩短产线建设周期,因为二手设备经过认证和市场验证的,除了先进程度低一些或者旧一些,其稳定性、可靠性都比较好。
二手设备通常价格较低,经济实惠,这对于资金短缺又急于扩建的制造商来说,是一个不错的选择。
这几年在全球半导体供应链受到严重破坏,为了应对全球供应链问题,许多企业开始寻求二手芯片制造设备,来缓解生产压力;
从二手设备的零部件开始的国产化,慢慢扩大范围,为未来整机的制造打开突破口,从而促进国产化。
众多的二手半导体设备商积累的丰富经验更对国产半导体电子束量检测设备的发展具有重要意义。
这里需要一提的是,国内有一批致力于二手电子束量检测设备再制造的人才和公司,已经极具气候,其中更有佼佼者更已在上市辅导中,如基地在无锡的吉姆西半导体科技有限公司;
国内有强大的制造业基础,有强大的利用二手设备逆向仿制能力;当前在所有相关机器,技术,硬件,软件都封锁的情况下,想要研发一整套技术难度仍然非常大。
国家和投资人要下大决心,要做好几年甚至几十年一直亏钱的准备;外部技术封锁要有些松动,包括各种关键光学器件等等……;还要有一流人才愿意为国内效力;还需要有大量从业的工程师来进行过渡;
还要某一家从业的成熟公司出了大问题,倒闭或者破产,或被收购,这样也能让出市场份额,同时补给国内人才奇缺,给予国内公司发展的机会;还有新技术恰好在国家大力投入的时候兴起等等契机出现,国内的带电粒子束设备企业才会获得萌生的机会;
目前可以看到,国内高端电镜和电子束量测设备产业的发动机已经启动了,行业所需要的各个因素,像大规模的基建,稳定的供电,数量多质量高的理工人才,稳定的社会环境,大规模的市场,长期稳定大规模投资,完备的供应链……这些因素国内都很完备;技术的短板,就是一个用时间就能磨平的问题。
摆在高端电镜和电子束量检测设备公司面前的另一道难题,是如何准确进行品牌定位,构建快速的品牌传播渠道,让更多终端用户第一时间了解公司的产品和服务;
作为后起之秀,大家普遍面临渠道拓展难、品牌塑造难、人才匹配难、战略不清晰这些痛点。行业格局的变化、市场需求的变化对高端电镜和电子束量检测设备公司提出了完全不同的管理要求,无论是产品研发思路、销售渠道布局、还是市场品牌推广,一成不变迟早会被市场抛弃。
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