产业分析－美禁令当前陆半导体设备商能补位吗？

美国透过实体清单和管制特定设备出口至中国等方式，打击中国本土半导体产业，无疑是近年全球瞩目焦点。图／新华社

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美国对中国半导体产业之箝制无疑是近年全球瞩目焦点，截至2023年1月，美国已透过实体清单和管制特定设备出口至中国等方式，打击中国本土半导体产业。此外，为防止中国厂商向非美系厂商采购半导体制造设备以规避管制政策，美国也积极说服荷兰、日本加入对中国半导体管制行列。

事实上，美国在2022年10月7日发布新一轮对中国出口禁令后，即便是未被列入实体清单的中国厂商，欲购入先进制程设备的难度也大为提高，且不易取得部分可应用于先进制程的28/22奈米制程设备。

如今面对美荷日共同打造的半导体设备封锁线，中国厂商无论是想深耕16/14奈米及以下先进制程，或进一步扩展28/22奈米成熟制程，都只能依赖北方华创、中微公司、盛美半导体、华海清科、中科信、凯世通、上海微电子等本土半导体设备商。

以北方华创来看，它是中国第一大半导体设备商，专攻清洗、沉积、蚀刻设备，其清洗设备最高可支援28奈米制程，沉积设备、蚀刻设备最高能应用于14奈米制程；中微公司则聚焦蚀刻设备，最高支援5奈米制程；盛美半导体强项是清洗设备，最高支援14奈米制程，若是应用于DRAM制造，最高支援1X奈米制程，并可支援128层NAND制造。

在研磨设备方面，指标厂商是华海清科，其产品最高能应用于14奈米制程，并支援1X/1Y奈米 DRAM制造和128层NAND制造。至于离子植入设备，中科信、凯世通的产品最高能支援22奈米制程；最核心的曝光机领域，上海微电子的产品则能支援至90奈米制程。

以中国本土半导体设备商发展现况来看，部分清洗、研磨、蚀刻与沉积设备已能切入16/14奈米及以下先进制程，但即使已切入先进制程领域，也不表示能持续提升先进制程产线的自主化程度，因半导体制造工序相当繁复，先进制程动辄需要上千道工序，目前中国厂商只能切入先进制程中的某些环节，多数工序仍须依靠美系、日系设备，例如中微的蚀刻设备最高可支援5奈米制程，实际上只能应付制程中相对简易的工序，占整体工序约20％甚至更低，其余较复杂、难度更高的工序仍由美国科林研发（Lam Research）、应用材料（Applied Materials）或东京威力科创（Tokyo Electron）的设备处理。

换言之，中国设备商虽在先进制程领域有突破，但仍无法在同一制程节点上实现横向覆盖，即便在28/22奈米成熟制程领域，本土设备的覆盖率也不超过30％，以2022年中芯京城一期项目建设为例，其28奈米产线仅有25％设备来自本土供应商。估计在清洗、研磨、蚀刻与沉积设备领域，中国本土厂商仍需4～5年来扩大28奈米及以上成熟制程节点的横向覆盖范围，并持续优化自主产线的良率。

再者，中国厂商在离子植入与曝光设备领域的技术提升速度远不如其他设备，供应商虽宣称离子植入设备最高可支援至22奈米制程，但主要应用仍以45奈米及以上制程为主，且横向覆盖能力非常有限，欲完全满足28/22奈米制程需求或需五年时间。

而曝光机无疑是中国打造自主化产线过程中最大绊脚石，目前上海微电子生产的SSX600系列是本土最先进的曝光设备（属90奈米制程等级），惟实际运作状况仍不明朗。此外，为满足28奈米制程需求，上海微电子也持续开发SSX800系列，但进度不如预期，推出时程一再延宕。

由于上海微电子已在2022年12月15日被美国商务部列入实体清单，其对外采购关键零组件的难度较以往更高，若是改采中国本土生产零组件，也非一朝一夕能实现，因为光源、镜头、温控系统等环节都是很大的挑战，因此估计仍需5～7年，中国国产曝光机才可能满足28/22奈米制程需求。

综合以上所述，考量中国本土清洗、沉积、蚀刻、研磨设备仍需4～5年来扩大其在成熟制程节点的横向覆盖范围，且离子植入设备、曝光机更需5～7年才有机会满足28/22奈米制程。依此估计，中国将难以在2028年前建立高度自主化的28奈米及以下先进制程产线。

若综观全球28奈米市场，一旦以中芯国际为首的中国半导体制造商未能如期开出28奈米制程产能，仰赖28奈米晶片的AI、5G、电动车、物联网、AR/VR、无人机、智慧制造等应用又在2024～2025年高速展开，加上订单逐渐转往非中系晶圆代工厂，预期全球28奈米制程产能供过于求的疑虑将逐渐消散。