國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備，絕處逢生

作者：葉子凌? 編輯：李默天

今年7月底，日本限制23種半導(dǎo)體制造設(shè)備出口的新規(guī)正式生效，限制類型為10-14納米以下的先進(jìn)制程設(shè)備。按照規(guī)定，向白名單之外的“其他國(guó)家”出口時(shí)要將設(shè)備規(guī)格、用途一一匯報(bào)，這里的“其他國(guó)家”指的是誰(shuí)，不言而喻。

全球半導(dǎo)體設(shè)備市場(chǎng)長(zhǎng)期被美國(guó)、日本和歐洲企業(yè)瓜分。2020年以前，中國(guó)80%以上的設(shè)備都從這些地區(qū)進(jìn)口。

以光刻領(lǐng)域?yàn)槔?，輔助光刻過(guò)程的涂膠顯影設(shè)備，90%以上幾乎都來(lái)自日本的東京電子[1]。核心的光刻機(jī)被荷蘭的阿斯麥（ASML）壟斷，剩下不到10%市場(chǎng)份額的成熟制程光刻機(jī)領(lǐng)域，被尼康和佳能瓜分。

從去年底開(kāi)始，日本也開(kāi)始推進(jìn)與美國(guó)相似的政策。雖然新規(guī)才生效不久，但中國(guó)芯片公司對(duì)日本禁出口的擔(dān)憂和忌憚，已經(jīng)持續(xù)了兩年多。加上荷蘭也下達(dá)了相關(guān)出口禁令，國(guó)內(nèi)先進(jìn)制程的突破幾乎被堵死。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)四面圍城，寸步難行。原本守候在產(chǎn)線外圍的的中國(guó)設(shè)備商，卻迎來(lái)了一絲曙光。

夜行：從0到1的蟄伏

雖然光刻機(jī)在輿論場(chǎng)話題性最強(qiáng)，但半導(dǎo)體設(shè)備并不止光刻機(jī)一種——它甚至不是產(chǎn)業(yè)鏈中市場(chǎng)最大的一環(huán)。

注：前道設(shè)備指不包括封測(cè)在內(nèi)的半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)所需設(shè)備，本文所討論的半導(dǎo)體設(shè)備局限于“前道設(shè)備”。

有兩個(gè)市場(chǎng)規(guī)模比光刻機(jī)市場(chǎng)還大的領(lǐng)域，分別是刻蝕和薄膜，二者與光刻機(jī)合稱為半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)的“三大主設(shè)備”，占據(jù)整個(gè)市場(chǎng)70%的份額。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，刻蝕指將光刻標(biāo)記出來(lái)的區(qū)域，通過(guò)物理或化學(xué)方法去除，以完成功能外形的制造，薄膜則是在現(xiàn)有材料表面上均勻形成氧化膜，以形成功能層。

由于光刻技術(shù)受波長(zhǎng)限制，單憑光刻機(jī)很難滿足5nm，3nm，及更先進(jìn)的制程工藝，只能通過(guò)反復(fù)的刻蝕來(lái)實(shí)現(xiàn)更小的尺寸。

因此現(xiàn)階段先進(jìn)制程工藝的提升，相當(dāng)程度上源于刻蝕步驟的疊加。這也是近兩年刻蝕和薄膜在設(shè)備行業(yè)的市場(chǎng)份額逐漸超越光刻機(jī)的原因之一。

全球刻蝕市場(chǎng)長(zhǎng)期由美國(guó)泛林、應(yīng)用材料和日本東京電子分而治之，合計(jì)占據(jù)九成市場(chǎng)[1]。直到2020年，中國(guó)的中微公司和北方華創(chuàng)，在刻蝕設(shè)備市場(chǎng)總共才拿下了2%出頭的份額。

2020年，中微公司的5納米刻蝕設(shè)備已進(jìn)入臺(tái)積電先進(jìn)制程產(chǎn)線，雖然訂單和收入無(wú)法與美日企業(yè)相比，但這已經(jīng)是明爭(zhēng)暗斗了十多年的成果。

2004年，60歲的應(yīng)用材料退休高管尹志堯受邀回國(guó)，創(chuàng)立中微公司，專研刻蝕設(shè)備。由于在應(yīng)用材料的工作經(jīng)歷，中微公司從創(chuàng)立起，一舉一動(dòng)都被美國(guó)全方位監(jiān)控。

三年后，中微公司第一臺(tái)刻蝕設(shè)備研發(fā)完成，應(yīng)用材料就以竊密為由，將中微公司告上美國(guó)法庭；泛林也在2009年控告中微公司專利侵權(quán)。這兩件官司前后糾纏多年，最終都以中微公司曬出所有文件，自證清白告終。

但美國(guó)公司的圍追堵截，反而不是中微公司面臨的最棘手的問(wèn)題。

尹志堯曾在接受采訪時(shí)，概括過(guò)當(dāng)時(shí)的困境[2]：“用了美國(guó)的設(shè)備20年，突然中國(guó)的一個(gè)新公司說(shuō)‘你用我的新設(shè)備’，一般來(lái)說(shuō)人家是不愿意試用的。”

半導(dǎo)體設(shè)備的特點(diǎn)是市場(chǎng)準(zhǔn)入門檻高，從設(shè)備研發(fā)到投產(chǎn)整個(gè)流程，需要設(shè)備公司與下游客戶密切配合。

首先，半導(dǎo)體設(shè)備需要在產(chǎn)線上反復(fù)調(diào)教，上下游不斷循環(huán)反饋，共同迭代，因此許多晶圓廠和設(shè)備廠商從研發(fā)時(shí)就相互綁定，不輕易更換設(shè)備。

其次，半導(dǎo)體行業(yè)作為技術(shù)密集的高利潤(rùn)的產(chǎn)業(yè)，更換設(shè)備所需要面對(duì)的磨合成本、良率下降的風(fēng)險(xiǎn)以及訂單丟失的風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)大于后進(jìn)廠商可能帶來(lái)的“節(jié)約成本”等優(yōu)點(diǎn)。

因此設(shè)備進(jìn)入產(chǎn)線后，下游客戶不會(huì)為了單純的成本輕易更換供應(yīng)商。這種“市場(chǎng)驗(yàn)證”基礎(chǔ)上衍生出的無(wú)形的信任壁壘，才是國(guó)產(chǎn)設(shè)備商真正難以逾越的高山。

當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)設(shè)備本身技術(shù)水平有差距，加上難以參與市場(chǎng)驗(yàn)證，導(dǎo)致產(chǎn)品做出來(lái)了，卻少有下游愿意給訂單，陷入惡性循環(huán)。

換句話說(shuō)，連牌桌都上不去，就別談贏錢了。

而改變這一點(diǎn)的，恰恰是海外的制裁。

契機(jī)：封鎖的反噬

今年七月，《華爾街日?qǐng)?bào)》的記者探訪了一圈上海國(guó)際半導(dǎo)體展覽會(huì)，將參展的國(guó)產(chǎn)芯片和設(shè)備商的精神面貌描述為“嚴(yán)肅但挑釁”（grim but defiant）[3]。

原因就在于制裁加速了國(guó)產(chǎn)替代[3]，“一些本土供應(yīng)商稱，如果沒(méi)有這些限制措施，芯片制造商是不會(huì)考慮使用它們的技術(shù)的。”

《華爾街日?qǐng)?bào)》的文章其實(shí)點(diǎn)出了美國(guó)拉攏盟友進(jìn)行全行業(yè)封鎖的一個(gè)負(fù)面影響：讓中國(guó)有機(jī)會(huì)依靠市場(chǎng)機(jī)制，而非單純的行政手段來(lái)解決卡脖子問(wèn)題。

上世紀(jì)初，中國(guó)推動(dòng)操作系統(tǒng)自主化，但由于國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力差，加上生態(tài)建設(shè)薄弱，導(dǎo)致各個(gè)單位檢查時(shí)用國(guó)產(chǎn)，檢查完換微軟。有些單位甚至為了用上Windows系統(tǒng)，特意托關(guān)系來(lái)說(shuō)情。

這就是“無(wú)法參與市場(chǎng)驗(yàn)證”帶來(lái)的后果。由于缺少訂單和真實(shí)的客戶，產(chǎn)品就沒(méi)有后續(xù)迭代升級(jí)的資金，很容易一步落后步步落后。

也就是說(shuō)，在制裁發(fā)生以前，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備所面臨的最大難關(guān)，不是同行競(jìng)爭(zhēng)，而是市場(chǎng)態(tài)度。但制裁卻改變了這一點(diǎn)。

由于美國(guó)的技術(shù)封鎖不斷升級(jí)，導(dǎo)致沒(méi)有被制裁的企業(yè)，也會(huì)形成一種“早晚被制裁”的預(yù)期。在這種情況下，企業(yè)就有足夠的動(dòng)力尋求備選方案。

換句話說(shuō)，在2018年之前，“買不到設(shè)備”可能只是一個(gè)黑天鵝事件。但有了華為的案例，哪怕“買不到設(shè)備”的可能性只有20%，也會(huì)促使企業(yè)動(dòng)身找備胎。

而對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)備公司來(lái)說(shuō)，這意味著有了一個(gè)上牌桌的機(jī)會(huì)，可以參與產(chǎn)品的市場(chǎng)驗(yàn)證階段。加上中國(guó)大陸本就是半導(dǎo)體設(shè)備最大單一市場(chǎng)，哪怕分出來(lái)一點(diǎn)點(diǎn)比例，也是非常大的數(shù)額。

在這種情況下，盡管美國(guó)和日本的制裁實(shí)際上聚焦在先進(jìn)制程領(lǐng)域，但下游的晶圓廠也不可避免的未雨綢繆，嘗試一點(diǎn)一點(diǎn)提高成熟制程產(chǎn)線的國(guó)產(chǎn)化率，這既是戰(zhàn)術(shù)，也是戰(zhàn)略。

于是過(guò)去一兩年，中國(guó)在半導(dǎo)體上游的國(guó)產(chǎn)化率，有了一個(gè)快速的增長(zhǎng)。

2022年下半年至今，全球半導(dǎo)體業(yè)績(jī)跌聲一片，半導(dǎo)體設(shè)備也不可避免，日本半導(dǎo)體制造裝置協(xié)會(huì)（SEAJ）就預(yù)測(cè)，日本2023全年生產(chǎn)的半導(dǎo)體設(shè)備銷售額將比上年度下滑23%[4]。

對(duì)比之下，A股的設(shè)備公司卻在大賺特賺。

在各企業(yè)發(fā)布的2023年中業(yè)績(jī)預(yù)告里：北方華創(chuàng)（刻蝕、薄膜設(shè)備）預(yù)計(jì)凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)121%-156%；中微公司（刻蝕、薄膜設(shè)備）預(yù)增109%-120%；萬(wàn)業(yè)企業(yè)（離子注入設(shè)備）預(yù)增加316%。

2023年第一季度財(cái)報(bào)中，盛美上海（清洗設(shè)備）凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)2937%；芯源微（涂膠顯影設(shè)備）凈利潤(rùn)同增104%；華海清科（CMP設(shè)備）2023Q1凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)112%。

總結(jié)一下，除了光刻機(jī)，幾乎所有細(xì)分龍頭都實(shí)現(xiàn)了大幅利潤(rùn)增長(zhǎng)，少則翻倍，高則翻十倍。這就是技術(shù)封鎖之下，中國(guó)設(shè)備公司紛紛走上牌桌的一個(gè)表象。

另一方面，由于設(shè)備公司與下游客戶一旦合作，便是長(zhǎng)期綁定；但反過(guò)來(lái)說(shuō)，一旦完成了設(shè)備的替代，也會(huì)形成同樣的綁定關(guān)系。

在中國(guó)之前挨了日本制裁的韓國(guó)人，已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。

發(fā)力：久違的黎明

上一個(gè)因?yàn)樯嫌伪恢撇?，倒逼本土半?dǎo)體設(shè)備發(fā)展的，是隔壁的韓國(guó)。

2019年7月，日本政府對(duì)韓國(guó)發(fā)出制裁，限制三種關(guān)鍵的半導(dǎo)體材料出口。受影響最大的無(wú)疑是三星，它是在晶圓制造唯一能與臺(tái)積電抗衡的代工廠。由于7nm及以下芯片必須使用EUV光刻工藝，日本限制材料之一的EUV光刻膠，直接影響了三星3nm工藝的研發(fā)進(jìn)度。

隨后，韓國(guó)政府緊急批了6萬(wàn)億韓元（約335億人民幣）預(yù)算，三星也緊急投資了十幾家材料公司，開(kāi)始尋求國(guó)產(chǎn)替代。

日本的制裁在日本國(guó)內(nèi)不乏反對(duì)聲音，學(xué)者湯之上隆的觀點(diǎn)就比較有代表性。他公開(kāi)表示，制裁正在親手摧毀日本的氟化氫產(chǎn)業(yè)，堪稱“歷史性的愚策”，因?yàn)槿毡就瑯痈叨纫蕾図n國(guó)市場(chǎng)，一旦韓國(guó)鐵了心要國(guó)產(chǎn)替代，日本很可能永遠(yuǎn)失去韓國(guó)市場(chǎng)。

事實(shí)也是如此，制裁兩年后，韓國(guó)本土研發(fā)的材料還沒(méi)來(lái)得及進(jìn)入產(chǎn)線，一家叫做SEMES的韓國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備商已經(jīng)悄悄冒尖，超越日本老牌設(shè)備龍頭SCREEN，一躍成為全球第六大半導(dǎo)體設(shè)備商，其母公司正是三星[5]。

這其實(shí)反映了半導(dǎo)體行業(yè)的另一個(gè)重要特征：萬(wàn)不得已時(shí)，下游晶圓廠與政府齊心協(xié)力，也能養(yǎng)出“能用”的供應(yīng)商來(lái)，接下來(lái)只是提高良率、提高工藝，從1到10的工程問(wèn)題。

在中國(guó)，這一切就體現(xiàn)在制裁發(fā)生后，驟然增加的訂單上。在2022年國(guó)內(nèi)晶圓廠招標(biāo)項(xiàng)目中，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的中標(biāo)比例達(dá)到了前所未有的36％[6]。

比如涂膠顯影設(shè)備商芯源微，從2017年到2019年，其營(yíng)業(yè)收入的增速分別為28.7%、10.6%和1.5%，而自2020年以后，收入增幅迅速躍升至50%以上。北方華創(chuàng)和中微公司這兩大刻蝕薄膜設(shè)備，近兩年的凈利潤(rùn)也都達(dá)到了三位數(shù)及以上的增長(zhǎng)。

當(dāng)國(guó)產(chǎn)化成為一種不可逆的共識(shí)，國(guó)內(nèi)公司上牌桌的機(jī)會(huì)就會(huì)越來(lái)越多。

當(dāng)年做國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)，最大的麻煩就是外部環(huán)境起落浮沉，太平洋兩岸如膠似漆時(shí)，國(guó)產(chǎn)自主如同雞肋無(wú)人問(wèn)津；劍拔弩張時(shí)，口號(hào)又響徹云霄氣勢(shì)如虹。

電子產(chǎn)業(yè)的追趕爬坡，最怕的不是外界打壓，而是內(nèi)部決策的反復(fù)搖擺。

尾聲

2019年4月18日，不愿接受“中微公司獨(dú)立研發(fā)并且量產(chǎn)7nm刻蝕機(jī)”事實(shí)的美國(guó)人，為尹志堯組織了一個(gè)聽(tīng)證會(huì)。

聽(tīng)證會(huì)上，尹志堯用3個(gè)觀點(diǎn)說(shuō)服美國(guó)人：

1. 亞洲人普遍具備嚴(yán)謹(jǐn)性，適合集成電路產(chǎn)業(yè)，且最大的生產(chǎn)線在最近30年內(nèi)都已轉(zhuǎn)移到了亞洲。

2. 尹志堯沒(méi)有把技術(shù)從美國(guó)帶回中國(guó)，反而把在中國(guó)接受的早期教育帶去了美國(guó)。

3. 中國(guó)是最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)[2]。

這三個(gè)觀點(diǎn)，也基本解釋了中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備有能力迅速發(fā)展的原因。

當(dāng)然我們也必須看到，即便有這兩年成熟制程市場(chǎng)擴(kuò)容的因素，設(shè)備公司“增速驚人”的背后，其實(shí)還是營(yíng)收基數(shù)太低。

全球頂級(jí)的半導(dǎo)體設(shè)備公司，年?duì)I收普遍在千億元人民幣以上。目前國(guó)內(nèi)只有北方華創(chuàng)一家，在2022年闖進(jìn)百億大關(guān)。

另外從財(cái)報(bào)上來(lái)看，雖然每個(gè)環(huán)節(jié)（除了光刻機(jī)）都有明顯突破，但從絕對(duì)的國(guó)產(chǎn)化率看，大約一半的國(guó)產(chǎn)設(shè)備環(huán)節(jié)，并沒(méi)有明顯的增長(zhǎng)。

從0到1的突破固然艱難，但一個(gè)產(chǎn)業(yè)的真正繁榮，有時(shí)也比我們想象的更加漫長(zhǎng)。

以面板為例，從2003年前后京東方接盤韓國(guó)現(xiàn)代的LCD業(yè)務(wù)算起，國(guó)內(nèi)面板產(chǎn)業(yè)花了近20年，才勉強(qiáng)坐穩(wěn)了全球第一大面板生產(chǎn)國(guó)的位置。在此期間，面對(duì)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)、巨額補(bǔ)貼的爭(zhēng)議種種，不一而足。

面對(duì)恐怖的技術(shù)差距，產(chǎn)業(yè)界需要面對(duì)的絕望往往是普通人難以想象的，滿腔熱血之后一無(wú)所獲的先例也并不鮮見(jiàn)。前兩年在上海浦東，去張江溜一圈打到一輛滬C，也許就是中芯或華虹的工程師在做兼職。

長(zhǎng)路未盡，產(chǎn)業(yè)的開(kāi)拓者們還在田間地頭。實(shí)在幫不上什么忙，尊重產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，少拍點(diǎn)《我的中國(guó)芯》也是好的。

參考資料

[1]?電子行業(yè)：半導(dǎo)體設(shè)備系列報(bào)告之一—— 全行業(yè)框架梳理，東興證券

[2]《上財(cái)商業(yè)評(píng)論》第一輯：“百年商學(xué)”，魏航天

[3]?China’s Chip Industry Braces for Further Sanctions With Concerns and Defiance，The Wall Street Journal

[4]?大降23%！日本半導(dǎo)體設(shè)備年度銷售額預(yù)期大幅下調(diào)，為什么，第一財(cái)經(jīng)

[5]?渺小的霸權(quán)：日本半導(dǎo)體材料的神話與現(xiàn)實(shí)，遠(yuǎn)川研究所

[6]?自主可控邏輯繼續(xù)強(qiáng)化，聚焦低國(guó)產(chǎn)化率、先進(jìn)制程突破，浙商證券