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半导体设备国产化的思考

全球半导体设备呈垄断局面,在每个细分领域,用约50年的时间跨度,通过兼并,淘汰最后仅剩下3-4家。它表征西方近百年来的工业基础结晶。

近几年来在大基金和科创板的共同推动下,中国半导体设备业等取得了不少进步,国产化率开始提升。然而要清醒它的基本面总体上仍然是处在从0到1的阶段,离开从1到N还有非常漫长的路要走。

对于国产化要有动态的概念,决定于实力地位。但是在地域政治不断恶化情况下有它的独特作用,至少可以暂时替代使用,以及用它来减缓打压的程度等。

按理解国产化可以分成三个层次:

无缝对接,性价比相当;

受阻时替代使用;

从0到1,实现零的突破。

半导体设备国产化能成功吗?回答比较困难,如果除了无缝对接之外,讨论国产化肯定是大有希望。

在美国的步步紧逼精准打压下,中国半导体设备国产化的呼声日益高涨,然而国产化是被逼出来的,不做不行,做又不一定能够成功,或者说国产化在缺乏全球化支持下,它的成功周期太长。此等矛盾的心态,在窗口期下推动国产化进步必将关注以下三个方面:

试错是不可逾越的坎

半导体设备从研发到产品,中间不可缺少的是设备的试错环节。

试错不是目的,关键在于能够找出源由,并加以改进,这样的过程实际上贯穿于设备的整个生命周期之中。

设备的试错环节必须与芯片制造厂相结合,而且通常首先是保证工艺稳定的前提下,才有可能发现设备的不足之处。并能迅速修复,它能体现设备制造厂的实力。因此设备的试错环节在芯片生产线正常运行状态下是十分困难,需要有空插足进行,因此单独兴建实验线可能是个加速试错的有效方法之一。

实验线应该是12寸,进口与国产设备混合模式,依设备试错为主,芯片产出为副,需要国家资金投入。

通常国际设备大厂如应用材料等都有它们自已的实验线,含及淀积与刻蚀等设备,没有芯片产出,但能满足设备开发,以及客户需求使用。要维持这样一条实验线的费用非常可观,没有足够大的销售额是不可能的,所以对于中国半导体设备制造商在现阶段只能依靠国家资金兴建集中的实验线来满足设备试错的需要。

先入为主

中国半导体业发展长时期来一直依靠大量的进口设备,已经形成习惯,而半导体工艺与设备密不可分。所谓先入为主,表示在芯片生产线中的工艺是在固定设备的基础上开发而成,如若由进口转变为国产,它将影响到工艺的变化,众所周知正常的芯片生产线中工艺变更的影响很大,至少需要调整适应的过程,因而从芯片生产线要稳定运行角度,一般不会轻易变更设备。这也是设备国产化的拦路虎之一。

现阶段从芯片生产线角度有两类,一类如中芯国际等已经成熟量产,它们在进口设备基础上开发的工艺,因而国产设备试图插入相对很难,而另一类如无锡华虹、临港积塔、北京燕东等,它们是新建厂,原则上接受国产设备没有阻碍,然后面临的另一个挑战是国产设备能否经受住量产的考核。与进口设备不同的是它们得到的是原厂的支持与服务,相对而言零备件多以及处理故障的经验丰富,因此设备的利用率比较高。但是国产设备由于市场份额小,安装机台少,要达到理想的服务与支持,短期内可能有困难,对于量产是个大的考验。

国产化路漫长

尽管国产化这个词现阶段听起来非常“顺耳”,好像有一副开打之势,但是从半导体业的特性,注定国产化是个艰难过程。半导体设备国产化不是目的,而是通过国产化来提升企业的全球竞争力。

从半导体设备的基本规律,都是从0到1,再从1到N。由于研发投入不足,缺乏人材等因素,我们的部分1是有欠缺的,有时连试错的基本条件可能都不完善。业内专家曾言,要从1到N之路,可能尚有90%的工作量,其中的拦路虎是试错,而试错中最关键是要能找出原因,并加以改进,其中的工作量及成本非常可观,这样的试错过程需要反复多次,直到设备能满足客户的需求。

从理论上只要坚持下去,设备总有成功之日,但是它需要大量的资金、人力以及时间,在没有成功之前谁也无法预测什么时候一定能够成功。

另外设备国产化要与进口设备比拼在成本及服务等方面有先天不足。首先由于销售量少,在成本方面必然高,再有由于安装机台数量少,种类不多,能积累的故障数据不全,日后在保障设备连续运行中会出现问题也是必然,由此会影响客户下订单。

半导体设备的成功,它由芯片产出作为试金石,如应用于月产能40,000片的12英寸28纳米量产线中。因此从思想上必须清楚,100%国产化是不可能的,在缺乏全球化红利支持下,向国产化迈进中,道路必定是曲折的以及任务是艰巨的。

尽管半导体设备的国产化是被逼出来的,不做不行,做又不一定能保证能够成功。因此预期设备国产化的过程可能比结果更为重要。

从设备的国产化过程必须要充分体现以下的三个方面:

一是不惧怕打压,没有退路可言,必须前行;

二是举国体制的优势,能集中力量办大事;

三是在部分国产化项目中一定要更加出色,让美国感到打压中国是得不偿失。

中国半导体设备业应该如同弹簧一样,美国打压越重,反弹越高,才是正确的对策。

原标题:莫大康:半导体设备国产化的思考

莫大康:浙江大学校友,求是缘半导体联盟顾问。亲历50年中国半导体产业发展历程的著名学者、行业评论家。

本文授权转载于微信公众号“求是缘半导体联盟”

文章来自:https://www.eet-china.com/

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