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上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

问:上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

答:

不捧上天、不贬入地,实事求是的说,放眼全球,上海微电光刻机制造水平在全球属于独三档的存在。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

光刻机是制造芯片的核心装备,制造难度极大,尤其是步进投影和扫描投影这两类高端投影式光刻机,更是被誉为世界上最精密的仪器,售价高至1.2亿美金,比某些先进战机的售价还要高。

目前高端光刻机制造领域,全球只有少数几家公司能掌握,那就是荷兰的ASML,日本的尼康和佳能。

不过中低端领域,位于上海的上海微电(SMEE)也能触及,而且全球光刻机市场以中低端产品为主,市场前景还是非常广阔的。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

提到上海微电,前身可以追溯到1928年的国立中央研究院工程研究所,是我国最早的工学研究机构之一,随着改制和发展,当2002年光刻机被列入国家863重大科技攻关计划时,上海微电子装备有限公司应运而生并承担了主要的攻坚克难任务。

不过,纵然是国内光刻机行业的龙头企业,上海微电的起步时间相较于国外,依然晚得多,比如2002年成立时,荷兰ASML已经成立18年了,距离ASML1997年开启EUV光刻机研发也已经过去了5年。

且不说光刻机水平上的差距,但从公司成立的时间和布局光刻机的时间来看,上海微电就已经落于人后了。

不过,成立之初的上海微电并非一片空白,事实上其亲身中科院光电技术研究所早在1980年就研制出来首台国产光刻机,第45所更是在1985年研制出了我国首台g线1.5um分步投影光刻机,这些都能为上海微电提供经验和研制基础。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

早期国产光刻机的研发

到了2007年,上海微电600系列光刻机问世,型号主要包括SSA600/20、SSC600/10和SSB600/10三款,可满足90nm-280nm关键层和非关键层的光刻工艺。

600系列的推出距今也有15年的时间了,那么他在当时处于什么水平呢?这大概相当于2004年英特尔最新款奔腾4处理器,在当时来说,相对较为先进,但两年后的2006年,ASML就首度推出了EUV光刻机的原型、2010年样机NXE3100面世、2015年实现少量量产,将光刻机的先进程度推向了一个新的高度。

反观上海微电,自15年前推出最高工艺节点90nm的600系列之后,受限于技术、人才,以及禁售、禁技术输出扶持等各项复杂因素,继续突破遇到了极大的瓶颈。

直到今年七八月份,传出上海微电交付28nm光刻机,通过多次曝光技术可用于14nm芯片的制造并能保证良品率之后,才算是再次迎来了新突破。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

上海微电600系列及参数

然而,毫不客气的说,我们在进步的同时,国外厂商也没闲着,依附高端光刻机技术不断向前突破,三星13亿美元的7nm工厂已完工,台积电5nm芯片号称2024年实现量产,3nm芯片也在布局和量产。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

从国产芯片90nm到28nm、14nm,能侧面印证我们在光刻机制造领域的进步,而三星和台积电等芯片厂商却朝着7nm、5nm、3nm在进发,这是否已经说明我们在光刻机制造领域已经远远落于人后了呢?

其实完全不用这么悲观,如果与ASML、尼康和佳能等顶级光刻机厂商对比,确实存在“代差”,但如果放眼全球,以上海微电为代表的中企,尚处在第三梯队。

若从制造技术上对全球各厂商排个名,大致是这样的顺序:

第一梯队,荷兰ASML遥遥领先

从2021年全球478台前道光刻机的出货数据来看,ASML的309台,占比是65%,剩余的35%几乎被日本的尼康和佳能全部占据着。

虽说三家头部企业已经实现了光刻机出口市场上的绝对垄断,但如果具体到EUV高端光刻机,ASML的市场份额近乎100%,这是尼康和佳能也无法企及的。即便是DUV光刻机,精度更高的ArFi、ArF Dry也是ASML说了算,市场份额占比分别是96%和88%。

由此不难看出,在高端光刻机领域,ASML出于独一档的存在,全球其他厂商尚没有能力撼动其地位。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

而且越是高端的光刻机,其利润越大,得益于此,去年第四季度,ASML的整体毛利率高达54.2%,净利润实现17.74亿欧元。这还是在受到疫情影响下,芯片全球需求较为萎靡的背景下取得的。

说ASML在高端光刻机领域“独步全球”,这一点都不过分,按照他的制造技术和产能,倘若想进一步拿下尼康和佳能的市场份额,完全有能力实现。只不过人家在考虑出货量的同时,还在考虑单台售价和毛利率,压根就不太重视低端市场,与其说是“三足鼎立”,不如说是“傲视群雄”。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

第二梯队,尼康和佳能

在第二梯队上,尼康和佳能的地位,其他厂商又无法撼动,两者牢牢占据着全球剩余近35%的市场份额。

不过,纵然市场份额较大,但出口的光刻机基本上以低端光刻机为主,比如2020年和2021年,ASML分别出口了31台和42台EUV光刻机,而尼康和佳能的出口量则为0。

再比如按照2021年的数据,DUV中精度更高的ArFi光刻机,尼康出口了4台、佳能是0台,而ASML则是81台;ArF Dry更甚,尼康出口了3台、佳能是0台,ASML是22台。

只有在低端市场,尼康和佳能才有一定的市场份额,比如KrF光刻机,佳能出口了38台;i-line光刻机,佳能出口了102条,多于ASML的33台。

无疑,尼康和佳能两家日企在光刻机市场的主要优势集中在低端领域,尚能与ASML掰掰手腕。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

但换一个角度想,即便是低端领域,除了这三家头部厂商之外,其他厂商也很难染指,即便是中企厂商中的代表上海微电,份额也近乎为0。

从这个角度也能看出全球光刻机制造水平的巨大差距,ASML不太想要的低端市场,尼康和佳能占据着,而其他厂商甚至连“门槛”也摸不到。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

第三梯队,上海微电

具体说一下上海微电吧,其实在去年全球总共478台前道光刻机的出货量中,光刻机类别主要有5种,分别是EUV、ArFi、ArF Dry、KrF和i-line,能到达的最短制程分别对应7nm以下、45-7nm、65nm、180nm和0.35um,其中1um=1000nm,也就是最低端的i-line对应的是350nm。

上文说到,上海微电的600系列,最高工艺能达到180nm,也就是说理论上,在5中主要类别的光刻机市场上,按道理来讲,上海微电应该在KrF和i-line上有一席之地。

然而现实却很残酷,实际上上文也提到了,ASML、尼康、佳能三者的总份额近乎100%,几乎没有上海微电600系列的份额。

所以上海微电究竟在国际上处于一个什么样的水平,大家应该有一个较为直接和清醒的认识。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

但这并不意味着上海微电就完全落于人后了,事实上上海微电占据着国内80%的市场份额,一方面说明上海微电在国内处于绝对的领先地位,另一方面也说明在低端光刻机领域,我们还是能实现一定比例的自给自足的,毕竟其他很多国家,但凡是涉及到光刻机,几乎100%的依赖进口,上海微电算是独三档的存在。

再就是前段时间28nm光刻机交付,随着技术的成熟和实践阶段的检验,未来可能会在国际45-7nm这一层面上形成竞争,只不过是时间长短的问题。有朝一日,我们的国产光刻机,也能走出国门。

上海微电子光刻机在全球属于什么水平?

上海微电SMEE

综上来说,上海微电纵然在国内光刻机市场占据着80%的份额,但倘若放眼全球,其竞争力水平尚不能与ASML甚至佳能、尼康相提并论,600这一成熟系列距研发成果至今,已经有15年的时间了,在国际上的竞争力稍显不足。

客观求是的讲,我们在光刻机领域的进步是明显的、看得见的,但也绝不能过分的“捧杀”,这对技术进一步改良和进步一点好处也没有。相对落后并不可怕,怕的是取得一点成绩就沾沾自喜,我们还是应该有一个较为准确的定位和清醒认识的,既不捧上天,也不贬入地。

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