我們這集先關注國內耳熟能詳的半導體產業,回顧一下光刻機的開發歷程,同時還有跟光刻緊密相關的電子束曝光機、電子束量檢測設備和通用工具電鏡的研發和制造過程;
光刻機在上一個世紀九十年代初就已發布并迭代;直到2018年,ASML的EUV光刻機才真正開始盈利。
也就是說,這項技術整整用了27年,才完備且產業化成功。而且整個研發過程不是僅僅美國在進行,而是集合了歐洲,日本,美國幾乎所有發達國家之力。在產業化的過程中因為投入太高,無數公司死在了半路上。
如果歐洲一夜之間蒸發了,美國想要重新造出性能相似的光刻機來,至少需要數年。
所以中國要造高端儀器,不光是EUV光刻機,還有電子束曝光機、電子束量檢測設備和通用工具電鏡,并不是中國單挑美國,而是中國單挑外國。
與光刻機相比,造高端儀器特別是造高端電鏡和電子束量檢測設備,像雙束掃描電鏡、透射電鏡,CD-SEM、Review-SEM等,跟造航母不一樣,航母并沒有在全球的產業鏈里面,而高端電鏡和電子束量檢測設備是全球產業鏈整合出來的產品。
如果也像光刻機一樣,被經常拿來和兩彈一星來比較,對于高端電鏡和電子束量檢測設備工作室想說的是,兩彈一星是軍工,軍工要求的是不惜一切代價造出某種武器,而高端電鏡和電子束量檢測設備是商業產品,需要盈利。
如果真要比較,即使工作室不了解兩彈一星,也愿意說實現商用的高端電鏡和電子束量檢測設備的難度勘比兩彈一星。
業界現在經常看到國產電子束光刻機和電子束量測設備的技術攻關和發布的報道;
據工作室統計,目前已經漸入佳境的國產電子束曝光/直刻EBL開發團隊已達七家之多;其中包括由電工所領銜的國家隊,由北大院士帶頭的金竟科技團隊,由中電科四十八所主導的團隊,由聚束科技后人繼續奮斗的團隊,由海外德國歸國團隊帶來的百及納米科技團隊,由臺式電鏡團隊起家的澤攸科技,和與所謂老牌國產電鏡中科科儀合作生產電子束光刻機的鯤鵬易必目公司;
而電子束量檢測設備像CD-SEM和REVIEW-SEM等,國內有東方晶源、上海精測、矽視科技、亙芯悅科技,青田恒韌,還有像中科飛測和中微半導體等成名半導體大廠也在躍躍欲試下場參戰;
工作室還想說,想必不少業界同仁也想說的是,可以商用化的這些高端電子束產品跟實驗室里能夠實現之間差距是非常大的,真正的產品商業化依然有巨大瓶頸。
實驗室里實現的意思是不考慮成本,不考慮穩定性,能夠有那么一次或者兩次做成。商用產品的概念是,穩定,高效,可控,能賺錢。
以國儀量子為代表的國產量產鎢燈絲和場發射掃描電鏡已經突破商業化的壁壘,多了一個離子束鏡筒和各關鍵部件高度整合的雙束電鏡就沒有那么容易了,透射電鏡的研制難度更是在另一個層次和等級;
目前成熟的國產商用雙束電鏡首推國儀量子,上海精測也有商用雙束據說銷售量也很大;商用透射電鏡慧炬科技的120kV場發射則當之無愧,而博眾儀器的200kV熱發射透射電鏡至今沒有嗅到其商用化的氣息;
還有一個麻煩點在于,就算中國造出現階段跟ASML或賽默飛高端雙球差透射電鏡的技術一模一樣的東西來,還有專利的麻煩在那里,要規避這一堆專利而商業化幾乎做不到。這東西跟航母和戰斗機不一樣。
航母和戰斗機就算仿造別人的也沒法起訴侵犯專利。光刻機和高端電鏡及電子束量檢測設備要是用同樣的原理,光是專利侵權的司法就會連續不斷。
當然,同樣的技術路線中國想要趕超肯定很難,另覓蹊徑說不定能夠完成降維打擊,只是國內還沒找到更好的其他技術路線。另外,對于ASML和世界頂級電鏡和電子束量測公司來說,在前期數十年里不僅僅只是EUV光刻技術和電子光學技術取得了重大突破,還培養了一大批與之相關的專業人才。
以ASML為例,50多個地區將近一萬名員工幾乎把世界上該領域所有的專家學者工程師一網打盡。先不談在光刻上取得突破,單單就是在中國培訓出超過上萬名世界一流的專家,學者,工程師就是一件難以達到的目標。
更關鍵的是,EUV光刻機和高端電鏡及電子束量檢測設備的研發并沒有就此停滯,系統的穩定性,功能,效率,每一天都在增加。
后面工作室將盤點國內半導體產業相關的電鏡、電子束曝光(光刻)機和電子束晶圓量檢測設備的廠家:
中科飛測 skyverse.cn
半導體量測的成名悍將中科飛測,2024年已在緊鑼密鼓地籌備規劃其電子束量檢測產品線和部門;新年伊始,中科飛測作為率先下場進軍半導體電子束量測的半導體大廠之一,我們靜待其研發甚至發布的消息;
中微半導體 amec-inc.com
中微半導體作為老牌半導體大廠,于2024年啟動了電子束量測設備的研發團隊,中微董事長尹志堯也在各媒體積極宣傳中微進軍電子束量測產業。
從中科飛測和中微半導體兩家大廠決然下場進軍開拓半導體電子束量檢測設備的行動,我們可以看到國內半導體電子束量檢測設備領域的開發正在進入了一個以大廠為主導的市場環境,讓我們靜待中科飛測和中微半導體在電子束量測領域的再次突破。
相信業界不少同仁已經收到了為上述兩家半導體大廠搜集人力資源的獵頭公司的電話,據悉,行業前浪聚束科技就有中堅力量已經加盟;在國內半導體人才特別是研發人才奇缺的狀況之下,希望不會引發挖人大戰和惡性競爭;
上海精測 pmish-tech.com
上海精測對自身和產品的宣傳幾乎為零,其公眾號已經是粉絲節日問候號;但這不妨礙它成為國產CD-SEM、Review-SEM和FIB-SEM銷售的隱形冠軍;上海精測電子光學技術實力強大,電子束量檢測設備不愁應用端落地,此次美國新加的“實體清單”上海精測上榜更不出意料;
東方晶源 dfjy-jx.com
東方晶源也在榜這次的美國實體清單,這不妨礙它繼續大規模宣傳自己和其產品,這和上海精測形成了鮮明的對比;
關于東方晶源的傳言甚多,它的電子束量檢測設備CD-SEM和EBI是國內最早的這個領域的自研設備;
蔡司中國分支是否還在給東方晶源持續批量供貨電子光學鏡筒(東方晶源購買蔡司Sigma整機自行將鏡筒拆卸移植)我們不得而知;
東方晶源 dfjy-jx.com
東方晶源也在榜這次的美國實體清單,這不妨礙它繼續大規模宣傳自己和其產品,這和上海精測形成了鮮明的對比;
關于東方晶源的傳言甚多,它的電子束量檢測設備CD-SEM和EBI是國內最早的這個領域的自研設備;
蔡司中國分支是否還在給東方晶源持續批量供貨電子光學鏡筒(東方晶源購買蔡司Sigma整機自行將鏡筒拆卸移植)我們不得而知;
市場,錢,政策并不能夠大躍進式地造出高端電鏡和電子束量檢測設備,還是要遵循客觀規律。ASML EUV光刻機作為新一代的技術能夠實現3nm,2nm的光刻,這雖然更加先進,但是我們依然可以使用老一點的技術,使用老一點的技術也足以保證國內正常的需要。
承認某些東西自己還有差距,需要更努力,先將28nm、14nm一步一步穩定,再進一步走進7nm、5nm的領域。
矽視科技 Siscantech.com
矽視科技在2023年底宣布CD-SEM出機,2024年蟄伏深耕,除了有一個獲得獎項的報導,沒有更多的宣傳;
亙芯悅科技 www.genxinyue.com
2024年半導體電子束量檢測設備的主流看來都是暗練內功,亙芯悅科技的CD-SEM和review-SEM曾在小范圍內邀請投資人來廠觀摩研制進度;
電子束量測設備是高度集成了光、機、電、軟、算、系、真空和應用端的各個子系統的產物,其開發和制造難度比通用儀器型電鏡需要高出一個維度的知識、技能、人才、資金、和耐心的儲備;
青田恒韌智能科技有限公司
青田恒韌于2024年10月完成了新一輪融資,由啟迪之星投資,資金將用于半導體前道電子束量測設備CD-SEM的研發制造。 這已經不是青田恒韌第一次完成融資,在2023年的8月份,青田恒韌就完成了Pre-A輪融資,由方富創投、明德投資共同投資。
青田恒韌創始人趙博士表示:“高端的CD-SEM設備(20nm的溝槽量測)涉及到眾多學科,以及眾多學科之間的交叉影響問題,是個很復雜的工程化設備,極具挑戰性。基于CD-SEM研究的底層物理關系顯示,高端CD-SEM的難度,相比于低端CD-SEM(大于100nm的溝槽量測)的難度,完全是天壤之別;除此,低端的CD-SEM設備,如果不能完成對標Hitachi的完整軟件架構,設備的穩定性、準確性就談不上,也就無法跨越向高端CD-SEM邁進的鴻溝。”
對于工作室來說,技術,就是不卑不亢前行;
目前針對國內的技術封鎖沒有任何松動的現象,需要重復做的事情太多,絕非三五年就能立竿見影。想要讓技術領先,就不能整天想著僅憑一夜之間技術就能世界第一。
國內正在進行產業升級,最要不得的就是不尊重技術,不尊重人才,片面強調政策,金融和資本的作用。如果政策是萬能的,蘇聯的技術應該比美國高出幾個段位,如果資本和金融是萬能的,美國就不會產業空心化,而今天ASML的EUV光刻機就不會只有不到25%的技術才是屬于美國的。
澤攸科技 zeptools.com
2024年是澤攸科技豐收的一年,其安徽銅陵工廠喜迎喬遷;澤攸科技在推出國內第一臺臺式電鏡后,又再接再厲再上一個高度發布了國內第一臺熱場發射臺式掃描電鏡;除此之外,澤攸科技的電子束光刻機EBL整機也驚艷亮相;
EBL整機的推出使澤攸科技脫出了業界對其國產臺式電鏡廠家的印象,也讓澤攸科技“跨界”至半導體微納加工的領域;加上澤攸科技在透射電鏡原位樣品桿和掃描電鏡各類原位載臺的產品線定位,澤攸科技向業界展示了其強大的研發和制造實力,讓業界刮目相看;
金竟科技 goldenscope.com.cn
同理,金竟科技也研發了電子束曝光機EBL的關鍵模組圖形發生器,這也使得金竟科技的研發范圍從電鏡附件“熒光探測”和“超低溫”的周邊延申技術出發,開始進軍以自研半導體電子束檢測和加工設備為更高目標的以“電子束”為核心技術體系研發;
大束科技 largebeam.com.cn
大束科技以核心技術源于液態鎵離子源和熱場發射電子源的研制,研發和產品線后擴容至電子光路全系耗材,并全面覆蓋了除電子光學鏡筒之外其余的電鏡子系統的全面供給;
大束科技的電鏡用戶,也從廣大的學校院所,拓展到了半導體前道和泛半導體的群體;
大束科技的量產能力,清晰區別了它和其他國內帶電粒子源研發團隊;
大束科技低調務實,已經是國產電鏡產業鏈中至關重要的一環;
中圖儀器 chotest.com
中圖儀器是老牌光學量測設備廠家, 其激光干涉儀、光纖激光尺、三坐標測量儀、光學三維表面輪廓儀等產品在國內有堅實的客戶群體;2024年中圖儀器推出的4nm分辨率的臺式掃描電鏡,將量測范圍拓展至納米范疇;
這里特別值得點贊的是,中圖儀器臺式掃描電鏡的開發產品經理一定是在深刻調研理解臺式電鏡用戶的使用痛點和應用方向后才著手開發這款電鏡的;
臺式電鏡以其體積重量小巧得到了最高的適應性,但顯微鏡的清晰度不僅僅由其分辨率決定,更取決于其抗振性能,分辨率再高的電鏡如果不能處理好防振也是枉然,也因此電鏡子系統中其中一個最重要的子系統就是防/抗干擾系統;在2024年東莞電鏡年會上首次亮相的這臺電鏡,特意安排了請用戶在成像時故意敲打桌面的測試儀器抗振性能環節,不影響成像的結果驗證其卓越的抗振性能;
另一個臺式電鏡用戶繞不過去的痛點就是有時候需要放置體積稍大的樣品進入真空倉,中圖儀器的大樣品倉版本電鏡也正好精確應對了這一需求;
如此精心開發設計和制造的電鏡產品,定會收獲越來越多的用戶;
華納微科技 huanawei.com
隨著全球半導體行業的迅猛發展以及國內晶圓廠的大規模建設,對新設備的需求急劇上升。然而,新設備的高昂價格和較長的交貨期限對于眾多初創公司和中小型企業來說,構成了巨大的財務負擔。在這種背景下,二手設備市場迅速興起,成為了一個經濟可行且高效的替代選擇。
中國的二手半導體設備市場的初步形成可追溯到2010年前,目前為止,二手設備大約占全部設備總銷售額的5%至7%。大部分的二手設備是從內存廠淘汰出來的。這是因為內存廠商需要走在技術的前沿,對應地,工廠往往采用最尖端的設備以保持競爭力。內存制造業,特別是DRAM和NAND閃存領域,是技術進步非常快的行業。為了保持競爭力,這些工廠確實需要定期更新其制造設備。
國內在功率半導體領域,如IGBT和SiC,以及指紋識別、電源芯片等成熟工藝節點的芯片制造方面投入了大量資源。特別是在SiC晶圓廠的建設上,目前主要使用的是6英寸設備,而這些設備多數是上世紀90年代生產的。
因此,眾多二手翻新公司在這一領域發現了發展機遇。國內這些翻新公司通常采用TurnKey(交鑰匙)方式交付翻新設備。
至于二手設備原來的廠家基本都是一線大廠,這些大廠保證了設備的品質,比如LAM/AMAT/TEL/KLA/DISCO/EBARA/Mattson等,業內基本報型號就知道是哪家的產品了,且這些產品都是經久不衰的;
大束科技孵化的華納微科技,躋身二手電鏡和帶電粒子束設備市場,憑借其過硬的技術實力,將二手設備再煥青春,業務范圍越來越廣;
采用二手設備可以顯著縮短產線建設周期,因為二手設備經過認證和市場驗證的,除了先進程度低一些或者舊一些,其穩定性、可靠性都比較好。
二手設備通常價格較低,經濟實惠,這對于資金短缺又急于擴建的制造商來說,是一個不錯的選擇。
這幾年在全球半導體供應鏈受到嚴重破壞,為了應對全球供應鏈問題,許多企業開始尋求二手芯片制造設備,來緩解生產壓力;
從二手設備的零部件開始的國產化,慢慢擴大范圍,為未來整機的制造打開突破口,從而促進國產化。
眾多的二手半導體設備商積累的豐富經驗更對國產半導體電子束量檢測設備的發展具有重要意義。
這里需要一提的是,國內有一批致力于二手電子束量檢測設備再制造的人才和公司,已經極具氣候,其中更有佼佼者更已在上市輔導中,如基地在無錫的吉姆西半導體科技有限公司;
國內有強大的制造業基礎,有強大的利用二手設備逆向仿制能力;當前在所有相關機器,技術,硬件,軟件都封鎖的情況下,想要研發一整套技術難度仍然非常大。
國家和投資人要下大決心,要做好幾年甚至幾十年一直虧錢的準備;外部技術封鎖要有些松動,包括各種關鍵光學器件等等……;還要有一流人才愿意為國內效力;還需要有大量從業的工程師來進行過渡;
還要某一家從業的成熟公司出了大問題,倒閉或者破產,或被收購,這樣也能讓出市場份額,同時補給國內人才奇缺,給予國內公司發展的機會;還有新技術恰好在國家大力投入的時候興起等等契機出現,國內的帶電粒子束設備企業才會獲得萌生的機會;
目前可以看到,國內高端電鏡和電子束量測設備產業的發動機已經啟動了,行業所需要的各個因素,像大規模的基建,穩定的供電,數量多質量高的理工人才,穩定的社會環境,大規模的市場,長期穩定大規模投資,完備的供應鏈……這些因素國內都很完備;技術的短板,就是一個用時間就能磨平的問題。
擺在高端電鏡和電子束量檢測設備公司面前的另一道難題,是如何準確進行品牌定位,構建快速的品牌傳播渠道,讓更多終端用戶第一時間了解公司的產品和服務;
作為后起之秀,大家普遍面臨渠道拓展難、品牌塑造難、人才匹配難、戰略不清晰這些痛點。行業格局的變化、市場需求的變化對高端電鏡和電子束量檢測設備公司提出了完全不同的管理要求,無論是產品研發思路、銷售渠道布局、還是市場品牌推廣,一成不變遲早會被市場拋棄。
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