东吴：上海微电子资深专家电话会议纪要

会议嘉宾：李总（现任上海微电子销售负责人，13年半导体行业经验）主持人：东吴机械分析师周尔双会议时间：2018年8月7日20:00主持人介绍上海微电子装备有限公司是目前国内唯一能做光刻机的企业。公司自“十一五”开始至今一直被国家确定为“02”科技重大专项高端扫描投影光刻机研制和先进封装光刻机产业化的承担单位。光刻机是晶圆制造中非常重要的设备，占到整线的25%左右。我们了解到，ASML的新产品EUV可以达到7纳米级别，单价可达到3-4亿欧元，那么上海微电子在这方面的进展如何呢？嘉宾发言光刻机的原理通俗来讲，光刻机类似于大的照相机，原理是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶，再用光线（一般是紫外光、深紫外光、极紫外光）透过掩模照射在硅片表面，被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去被照射/未被照射的光刻胶，就实现了电路图从掩模到硅片的转移。光刻机和刻蚀机有一定的搭配关系。在芯片制造过程中，光刻之后，会有刻蚀机，成膜机、电镀机等一系列相关工序。光刻机在硅片上形成图形后，刻蚀机对没有光刻胶保护的硅片部分进行刻蚀，然后成膜机和电镀机将沟槽结构进行完善。因此，光刻机为接下来一系列的工序奠定了基础。产线上的光刻机和刻蚀机的采购的比例关系和制程工艺有关系。如果工艺越复杂，需要的光刻次数越多。一般来说，二者的比例约为5:1。2、90纳米光刻机的产线应用传统集成电路里，包括MPU、Logic、DRAM、NANDFlash等，很多都已经走到前端的制程里。CPU和GPU对工艺要求较高，基本在28nm-10nm之间，因为工艺越先进，速度越快，功耗越小。但90纳米还有很多应用，因为集成电路里还会做BCD器件、射频器件、功率器件等。射频芯片普遍在45nm-90nm，这个级别的工艺可以满足要求，且性价比高。而模拟电路也可能用线宽更大更成熟的工艺，比如65-110nm区间。考虑到性价比高，旧工艺在短期内不会被淘汰，例如，目前主流的指纹芯片还在用100nm以上的工艺。另外，90纳米光刻机还可用于前端先进制程的非关键层。比如，7纳米制程中最精密的线条需要7纳米光刻机来完成，但后面的引线会逐渐加宽，这就需要90纳米光刻机。总体来讲，在2017年在晶圆代工厂的营收中中，90纳米分辨率及大于90纳米分辨率的器件的收入占比是35%，也就是说，35%市场份额的器件还需要用到90纳米光刻机。先进的工艺不会取代90纳米，而是去制作更加精细的部分。3.公司单台设备的价格和毛利率，一年出货量多少？公司的光刻机售价是国际品牌的80%，硬件成本也比国际厂商便宜一点，整体成本跟他们差不多。IC前道的光刻机目前出货量只有几台，还在中芯国际的验 证中（一般新设备导入需要4个月）。目前ASML在90nm这个级别的出货量很少，这段的竞争对手主要是佳能和尼康（主要为Krf、I-line，只有尼康有DUV）。ASML的重点放在浸没式EUV上。4、公司的研发进展及主要技术难点公司目前承接了国家集成电路行业重大科技的02专项，来开发28纳米的浸没式光刻机，这一块的研发估计还需要3年左右。该项目的难度非常大，主要体现在以下几个方面：技术方面，公司没有可以借鉴的技术，需要自己慢慢摸索，同时还可能遇到来自客户验证方面的问题；资金方面，研发成本非常高。一台ASMLArf浸没式光刻机的单台售价大约为6500万美元，公司的研发成本至少也会达到该水平；环境因素方面，中美贸易战让光刻机成为了热点，导致公司的紧迫感增强；供应链方面，是中国企业很大的短板。ASML拥有全球供应链，可以借助许多外部力量。在很多情况下，ASML只需做设计，加工方面可以交给其他公司做。但我们公司很难在国内找到能达到要求的供应商，国外采购受限于国际环境因素，因此在这方面受到的阻力比较大。很多时候公司需要将难以采购的零部件进行多次拆分，甚至拆分到元器件进行采购，然后自己进行组装。5、光源：光刻机中不同光源的区别及研发难点（i-line365nm/Krf248nm/Arf193nm/EUV13.5nm等)光刻机分辨率公式：CD=k1*波长/NA其中，CD为最小特征尺寸；k1因子是光刻系统的相关系数，一般为0.4；NA为从晶圆角度来讲的数值孔径。简单来说，波长越小，分辨率越高。因此要想做到分辨率高，就要选用更短的波长。比如Arf193nm的波长，只能通过光刻工艺的改进来进一步提高分辨率。ASML由于一家独大，基本把所有的光源公司收购，因此有供应链上的优势。我们公司只能通过跟国内的研究所合作。研发难点体现在光源的功率要大。当光源穿过物镜，大量能量被消耗，可以剩下的光源体量很小，所以要求光源本身的体量要大。同时，我们还要求光源的波长比较短，杂质光越少越好，以避免曝光过程中造成的窜扰。6.曝光系统：ASML公司的镜头组由老牌光学仪器公司德国蔡司独家生产，上海微电子的镜头组是由谁供应？目前国内的研发进展如何？德国蔡司本身是做量测，有一个部门做镜头，2017年ASML收购了这个部门。目前国内这个曝光系统还是自己做。公司的做法是将这个系统进行拆分，分成镜头和镜片，镜片是从海外购买玻璃材料并找海外的公司进行烧结和抛光，然后公司自己做组装；目前国内还没有公司能够像ASML一样直接做一套整体单元。7、双工作台的运作机理及公司的研发进展双工作台是ASML在2000年左右提出的一个专利。它的运作原理是：一个工作台做对准、测量、测降等工作，另一个工作台做光刻。做完一次后，两个工作台进行一次交换，一个工作台就可以直接在另一个工作台的硅片上进行光刻。ASML通过这种方式大大提高了生产效率，使其在这方面取得了比较好的突破 方向，一举在光刻机市场获得了较高的地位。双工作台的技术难点在于双台的协调，包括数据传输的同步、实时共享，以及两个工作台的运动误差方面的技术。DUV能够推进到10nm，并不在于是否是双工作台，更大的取决于台子的运动精度。曝光的过程中是一个区域一个区域进行曝光，而物镜很重，没办法进行高精度的工作，只有通过台子进行运动。工作台的运动精度和速度是其中的关键。双工作台是ASML的一个专利，上海微电子在研发方面会受到一定的制约。但清华大学也正在做相应的研究，2015年承接的45nm浸没式双工作台项目在2016年进行验收。目前还处于单元验收阶段，虽还没有经过大产线的考验，但原理性能已经被验证。8、芯片在生产中需要进行20-30次的光刻，耗时占到IC生产环节的50%左右，占芯片生产成本的1/3。光刻的次数和耗时会不会随着制程的升级而继续进步？技术一定会继续进步。ASML在宣传EUV光刻机的时候提到，如果用EUV进行一次光刻，可以代替浸没光刻15次的效果。从光刻机的不断进步来看，它可以改变现有工艺的电路长度。同时分辨率越高，产线上所需的光刻机越多。9、光刻胶和掩膜版的作用及国产化进程光刻机并不是将图形做到硅片上，而是做到光刻胶上。光刻胶是一种光敏有机材料，涂布在硅片的表面。通过光学照射的方式，使照射区域发生化学反应，从而使相应部分脱离，达到定义图形的目的。一个电路很复杂，需要几十个图层将它切分出来。每一个掩膜版都会有一个图层，就相当于母版的图案，是最标准的。然后我们会将母版的图案通过光学的方式复制到光刻胶上，过程类似于盖章。关于国产化进程，一些国内企业可以生产i线的光刻胶，而掩膜版大概停留在亚微米级别（掩膜版一般通过IC设计厂商、晶圆制造厂商和掩膜版供应商三方共同商定）。10、目前国家政策对光刻机等半导体设备的扶持力度近几年，国家很重视半导体产业的发展，而且还成立了国家集成电路产业大基金。但目前大基金主要投资于设计公司和IC制造公司，对设备公司投资占比比较少，大约为5%。ASML一年的研发投入占其总收入的15%左右（2017年约10亿美金），而我国6-7年的研发投入还不到这个数目。11.2017年3月上海微电子装备与ASML签署战略合作备忘录。公司与ASML的合作主要是在哪些方面，具体包括哪些技术等？目前推进到什么程度？和ASML的合作不是在光刻机这块，上微主要是想借此机会进入到ASML的供应链中，同时学习一些先进技术。提问环节Q1、公司有没有人员流失问题以及研发人员情况是怎样的？人员流失问题是比较突出的，公司出台了一系列相关的措施：通过承包人才公寓等来提供生活便利，尽可能挽留员工；公司定期举行培训，满足员工对于能力提高的需求。公司总人数在1400人左右，研发人数大约为800人，公司比较 注重研发，相关投入较高。Q2、在国产晶圆厂整体的验证情况是怎样的？公司在先进封装和LED方面都取得不错的成绩，部分客户还是一些老牌公司。先进封装光刻机的国内市占率为80%-90%，全球市占率大约为30%-40%；LED光刻机的全球市占率约为70%。Q3：光刻机的生产效率ASML的EUV每小时产出为100片，计划到2020年提高到150片/时。进度相对较低的DUV等，生产效率更高，约170-180片/时。公司的光刻机由于还是单工作台，每小时产出不到100片，还有很大的提升空间。