美国出口限制环境下的中国半导体刻蚀设备发展–20230315

Takeaways： ➢ 中微的非美零部件率做得最好，中微和北方华创至少60%以上都能达到，但还有一些绕不开。有几个关键部件是射频发生器、ESC（Echuck）和真空压力表。最先能够实现的应该是ESC。➢ 中微的 CCP 做得相当出色，华创的 ICP 可圈可点。中微的 ICP 也发展得非常迅速，已经卖到英特尔关键制程，因为有CCP的沉淀，所以做起来很快。➢ 中微切入长江存储时非常重视，在长存的总腔体数最高，超过美国和日本的头部竞对，而且打入台积电的5nm非关键层也很不容易，前景比较看好。华创的ICP相对一般。➢ 中微在 40/45nm 逻辑芯片领域已经有量产经验了，但是 28nm 需要切换到金属掩膜的大马士革工艺，中微还在验证中，没有达到完全量产的水平。华创可以做到40/45nm，28nm也没有。Q：有报告估测 14nm制程刻蚀要达到 60 多次，相较 28nm 提升 60%，7nm140 次，5nm可能会200次以上。芯片制造不同纳米制程对刻蚀的需求，主要区别点是什么？ES：从 28nm 到 14nm，再从 14nm 到 7nm，它的蚀刻步骤高，主要是因为它的 MMP 就是minimum metal pitch，变小了之后，由于光刻的限制。光刻比如说7nm以上的制程都还是用到DUV，deep UV，就是KrF、ArF这样的制程，那它是有限制的，不像EUV。DUV的话，一般我们理论认为DUV可能做到38-40nm的MMP，但是你要把它继续做小的话，没办法。怎么办？它就double patterning，就是来两次曝光显影。这里面又有 2 种做法。一种叫 LELE，叫 litho-etch-litho-etch，就做一次 photo、显完一次影etch一次，再做一次显影再做一次，这叫litho-etch-litho-etch，简单来讲这样就double了。当然了，不是所有的layer都需要特别小的这种线宽或者是孔径。所以刚才你提到的比如说从28到14提高了60%，其实就是前段和后段这种线宽也好、孔径也好，它要做到小的话，就要用双倍的这种显影来做。还有一种叫SADP，叫self-aligned double patterning，那个相对来说现在是比较成熟的技术。LELE可能14nm用得比较多，LELE后面到了10nm、7nm为什么不用了？是因为litho-etch-litho-etch 要错位的。就是这边显完影曝开之后这个地方是留着的，接下来要往下吃的，但是在下一步吃之前，你得再coating一层，把旁边的位置给它让开。这样随着线宽越来越小，你要错位的层数越来越多，那就不太好做了，self-aligned double patterning比较好。现在对蚀刻制造的要求就是精度要求要高。现在其实这种情况，因为你也谈到了14、28这些，那主要就是在logic产品里面会用到的，像中芯，其他没了。国外的我们不谈，因为它们能买到，三星也好、台积电也好，或者是哪家也好，它能买到EUV，EUV的就不需要这么麻烦了，因为它的波长已经到了13.5nm，所以一下子就能铺得很小。对于etch，主要的一个挑战是什么，或者说相较于28、40、45这种制程，主要就是蚀刻的设备它要求的精度要高，还有一片wafer的面内均匀度要控制得好。因为你本来线宽就小了，你如果是做得小，然后你的均匀度做得不好，或者孔错得不好的话，那这份wafer就没法要了。所以对于蚀刻的设备要求就是要精度高。在advance的一些技术，我觉得倒也未必。可能做28nm的蚀刻设备，到14nm或者10nm在做的时候，它相较于28的generation的这个机台来讲，特别是整个在产品上有大的更改，没有，它的要求就是加了一些小的改善的功能，比如说在边边能够调整gap，或者有一些ALE的功能。就是对设备的响应速度要求非常高，然后加一些function在里面。台数那就不用讲了。 你刚才讲了14nm就比28nm多了60%的蚀刻的层数，那蚀刻的设备要求就从28到14的话，那翻倍还不止了。所以设备的要求就是精度要高，台数要求就是台数要多。工序就是一些重复的工序，就是套娃式的，就是litho-etch-litho-etch，倒也没有多出一些特别的、新的工序出来，反而是在原来的工序上不停地做一些重复。价格方面不好意思，这个我了解不是很多，大概是这样。Q：目前整个半导体下行周期之下，叠加美国的设备出口管制限制，您观察到国内一些主流的晶圆厂，下半年或者说10月7号禁令到现在，对蚀刻设备的需求情况或者订单情况有什么变化？ES：这个明显是有下行的趋势的，这个很明显，从两个大块，逻辑芯片和 memory 芯片，memory芯片又分3D 和DRAM，先说memory。Memory来讲，我们国内2家最大的，一个做3D的，一个做DRAM的，就是长存和长鑫，一个合肥、一个武汉。那武汉就不用讲了，它直接进入黑名单了，它现在2个厂，一厂和二厂。一厂其实已经有部分产能可以，它一厂主要是量产128层的 3DNAND，有很少的一部分产能可以 run232层的。二厂已经建好了，但是正好赶到了美国的政策，二厂的机台move in了一点了，整个厂的5-10%，很少，突然就停滞了，一宣布之后像美系的那些大厂，直接第二天就全部都撤掉了。Even在很久以前，比如说在制裁之前下的那些订单PO什么的，这些美国大厂直接就退给它们，就说政府要求，我也没办法，虽然我很想做你的生意。所以它现在处于一个基本停滞的状态，二厂。一厂能够生产，但是遇到的问题是它进入黑名单，128 以及 128 以上的这些制程都是不能run的，理论上来讲。也就是存在一个设备它已有了，但设备它是消耗品，它得不停地更换parts，就是机台不能卖了，对不起，parts也是同样不能卖的，所以它就面临着parts紧缺的问题。虽然每个 fab 厂都有一个所谓的安全库存，但是安全库存那是针对于行情好的时候，安全库存3个月、5个月没问题，但是就算YMTC有一些预料或者怎么样，安全库存备个一年，现在基本上也快停滞了。所以它一方面要调整好，对于这些管制的parts来讲，它怎么寻找替代品。第二，从国际上来讲，现在DRAM也好或者3D也好，库存量非常高。因为疫情以来，大家看到好像PC、手机，尤其是线上的教学或者是线上的会议之类的，使得PC的需求非常高，大家都拼命囤，就不停地在生产。现在库存已经高位了，不知道你们有没有看到像三星、海力士都已经下调了产品的价钱了，这样的话国内就更难了。它们库存又高，再一降价，国内看到这种情况，它本来也有库存，价钱又被人家逼了，可能它就会减产。DRAM也是一样的，长鑫在中国来说算是老大，但是DRAM它也就到D19这个generation，其实量产也就 Fab1，基本上不到 10 万片。库存可能相对于国际大厂来讲，美光、海力士、三星、Toshiba来讲，可能稍微少一点。但是它后面要谨慎了，G1对于它这个厂来讲，其实只是一个趟趟水的制程，它不盈利的，之前我听到的说法是，长鑫的这个厂基本上能做到10万片的话，将将收支能平衡这样一个情况。那现在大家也都在降价，它怎么办呢？它是继续生产降价卖还是怎么样，降价卖肯定就面临亏损。G3这个generation之前在1月份之前是说被美国也禁掉了，就是美国之前对DRAM的要求是18和18以下的制程，美国的设备是不允许卖设备的。但是好像近期它们得到的消息，因为种种原因美国是放开了它所谓的D17可以量产，但是它D17良率不好，还没有客户，所以也比较惨。国际上来讲也是，像DRAM的话，DRAM是最糟糕的，3D好像还好一点，DRAM最大的就是海力士、三星和美光，它们库存又是在高位，现在各家都在裁员，减少支出，然后降价。所以现在来看，我们目前或者说大家的共识是至少要看到今年的Q3，可能再根据实际情况，因为现在形势也多变，不好说，看看会是什么样情况。对于蚀刻设备来讲，现在的订单量明显是减少的，包括在美国去年颁了这个禁令之后，像 Lam 也好，美国的 2 个厂商也好，它们直接宣布2023年的revenue将近砍掉25-30%，revenue少就说明它卖得少，预测大概是这样。Q：关于逻辑芯片受到的影响，中芯国际请您再看一下？ES：我个人认为或者说其他家认为，中芯影响不是很大。为什么？ 因为中芯其实早在2018年美国第一次做这个禁令的时候，那个时候影响是最大的。那它通过4年的自救，中芯现在说白了它7nm是能够产的，只不过因为它没有EUV，没有极紫外光的光刻机，它用DUV，就刚才我一开始跟你提到的这个。它用 double patterning 的方式，就是多重曝光的方式，用DUV的方式做成曝光，能够达到线宽缩小，但是这个不好的一点就是它的cost会非常高。你别看 EUV 光刻机价钱很高，但是中芯现在用 DUV，一道 layer，就是一个 loop，比如说AA 也好，或者 fin 这个 loop 也好。打个比方它可能做 10 次才能达到它们理想的线宽，但是可能EUV只要做2次就够了，所以这里面就5倍的一个差，cost会比较高。当然了，虽然我们了解下来 7nm 其实是有一些良率或者之类的，但是具体有没有客户，因为涉及到很敏感的话题，它们也没给我们透露，但是陆陆续续有一些小的mini line在跑了。其实 14 已经在正式量产了，说白了中芯，对它们来讲能够国产替代的基本上国产替代了，没有国产替代的，它们以前买的一些设备其实也是能够生产的，那中芯对logic来讲影响不是很大。中芯因为摊子很大，整个的8寸也有Mega Fab上海的，然后12寸的也是上海的八厂，还有new fab在做28和14，14小量产，28是主流，北京的话40、45，天津的是8寸，深圳的8寸、12寸都有，那都是low end的。High end的这些制程主要是上海八厂和新fab在量产。华力来讲的话，五厂和六厂是，在金科路这边的这个厂其实也是 low end 制程，没有量产28，只是 40、45 和 55CIS，康桥的厂是六厂，二厂、三厂现在建好了，但是后面怎么弄还不清楚。六厂主要量产的是28。14的话，不知道你们有没有听说，14之前其实也做了七七八八，因为整个基本上也是copy的中芯的制程，14基本上做得也差不多了。但是因为美国的制裁之后，其实设备还是卖不进来，所以它们暂停了14，所以华力主要以28为主。对中芯我觉得影响不大，而且现在中芯在临港的泥城，然后在北京以及在天津都宣布了扩建，而且是去年它们会上是说今年的资本基本上不会削减，还是按计划投资，之前它们的说法是这些厂都是 12 寸，主要是为了用来扩产 28nm。因为 28nm 技术节点，根据一些专家或者台积电以前那些说法，台积电你别看它，现在28占了它的营收还有将近超过10%，所以28技术节点停留的时间会很长，而且它很成熟。然后28它又不算比较low的制程，好多的不管是哪个方面，汽车芯片也好，汽车芯片对于28相对来说已经是很高端了，其他的一些中低端的手机、PC，可能都需要28这个制程，所以它停留时间会很长。大概是这样。Q：目前长存直接被列入最严的实体清单，长存目前任何美国设备或者美国技术都无法买到？ES：没错，现在确定的是official的这些美国的头部商家确实是买不到了。但是我是有听说，因为我在那边也 support 过，也认识很多人，现在这个也很敏感。它们第一寻找国产替代，当然这个路很长，但是现在已经把这个提高为最高等级了，它们内部成立了一个国产替代的委员会小组，专门做这个事情。目前它线上能生产，但是就像我跟你讲的，设备已经有了，但是零部件是一个大问题，因为零部件消耗品，坏了，或者是有些是一次性换掉的。之前我是听说10月7号颁布这个禁令之后，它们就开始行动了。它们有些什么办法？第一，从韩国、日本那边找替代品，日本那边可能主要是做替代品，韩国那边主要是二手零部件，它可以曲线的有一些方法维持一阵子。一厂暂时还没有停滞，还在做生产，不然的话。长存裁员你们也知道了，一部分是为了缩减成本，另外一方面它现在产量方面来讲也有所收窄。但还是在生产，有生产就