王源智库预测未来国防和民用技术一体化观察2021-11-27
来源：观察者网作者：远处的青木
在芯片领域，中美差距有多大？因为中国经济起步太晚，我们必须遵循易赶上难的顺序。技术遵循摩尔定律，同等价格下，每18~24个月元器件数量就会翻倍，也就是性能翻倍。这种恐怖的进化速度，意味着整个芯片产业链每两年就能把一项先进技术变成一项落后技术。如果你慢一步，你以前的所有投资都将被取消，这是中国以前负担不起的。因为芯片技术的追赶难度显然是所有行业中最高的，我们把它放在后面发展是很正常的。
那么中美芯片技术差距到底有多大呢？有壮汉打孩子那么大吗？
中国的芯片技术不如美国，但是双方的技术差距并没有大家想象的那么大。完整的芯片制造链中有九个核心器件。只要其中一个被封锁，整个芯片制造系统就会中断。掩模对准器只是九大核心器件之一。这并不意味着你可以用掩模对准器生产芯片。在这九大核心设备领域，如果所有零部件都是纯国产，没有丝毫的国外零部件，那么中国能在多大程度上打造芯片产业链？
让数据说话。
在列出数据之前，首先要列出大致轮廓，先介绍一下芯片制造需要哪九个核心器件。氧化扩散机、薄膜沉积设备、掩模对准器、涂布显影机、刻蚀机、离子注入机、CMP抛光设备和测试设备，共八大设备。另外还有一台清洗机，要经过几道工序，不清洗是不可能进入下一个环节的，所以总共有九个核心设备。
只有这九种高精度设备组合配合，才能形成完整的生产线，进而生产出小芯片。没有他们中的一个，你的整个生产线都会瘫痪。
1.清洗机
先说一下清洗机，因为看起来不显眼，所以洗个东西就行了。你的芯片清洁器和你的洗碗机完全不同。这不仅仅是洗水的问题。这是一种超高精度芯片。
1 mm=1，000，000 nm，也就是说5 nm=0.000，005 mm，这样细小的缝隙中会有各种各样的杂质需要无损去除，在每一个生产步骤中都会有新的杂质加入到缝隙中。难不难？
清洗机分为几个原理，每个原理由几个自由过程组成。今天就不说了，但是大家要知道清洗对芯片制造意义重大。如果清洗达不到要求，产品良率会低得可怕，直接导致经济效益的损失。
在清洗机领域，马太效应非常明显，全球前四大企业占据了98%的市场份额。第一名不是美国，而是日本。排名前两位的厂商都是日本人，占总市场份额的70%。排名第三的是韩国，占14.8%，日本和韩国占总市场份额的84.8%。
日本和韩国都很强，但中国在这个领域已经实现了从0到1的突破，有资格打牌桌。世界第五大清洗机公司是中国的梅生半导体公司。虽然只占全球市场份额的2.3%，但已经有一战之力，因为美国公司的市场份额只有12.5%。这是因为中国企业处于落后的劣势，别人不愿意拿中国产品去冒险。
2021年5月25日，梅生半导体SASP兆声清洗技术获得中国科技进步奖一等奖。
目前世界上最先进的清洗机产自日本，可以匹配5nm生产线。美国也能搞定5nm生产线，但市场竞争力不如日本。中国最先进的清洗机，可以匹配14nm的生产线，目前正在研究5/7nm的技术。我这里指的14nm清洗机是纯国产零部件，即使美国停止向中国供应全球，也可以自己制造纯国产清洗机。在…里
14~28nm的技术在这么短的时间内强大吗？反正我觉得也不弱。
2.氧化扩散机
氧化扩散设备，目前最先进的国家是日本，技术水平5nm，占据全球81%的市场份额。在这个领域，美国可以制造5nm的产品，但是市场份额是酱油，他们都引用日本设备。目前日本有全套的自产零部件，所以美国的技术制裁控制不了日本的氧化炉，所以我们在这个领域很少提及，因为不用担心美国的脖子，而且里面的美国零部件也很少。
但中国的对手不仅仅是美国。虽然日本目前和中国的关系还可以，愿意提供装备，但是我们也应该处于守势。只要不是中国人，就是外国人，判断标准很简单粗暴。目前华北华创可自主生产14nm氧化扩散炉，足以匹配14nm芯片生产线。北方华创的产品目前占国内市场的6%，国际数据暂时没有。市场份额小，但只要你想，产品还是可以提供的。
3.薄膜沉积设备
最强的薄膜沉积设备领域是美国和日本，这两个国家都可以处理5纳米技术，两国加起来约占70~80%的市场份额。目前中国现有的薄膜沉积设备98%来自进口，国产化率只有2%，因为中国以前造不出来。然而，近年来，中国取得了技术突破，最先进的制造商是北方华创。现在
，中国28nm级别的设备已经成功实现销售，14nm设备正在生产线进行磨合验证。
中国最先进厂商已成功实现销售，成功实现销售这六个字，足以看出国产设备要取得技术突破，要取得市场认可，到底有多难。除了北方华创，沈阳拓荆也很强，双方的技术等级都是一致的，目前都可以搞定14nm的技术，都正在研发7/5nm的技术。
技术产品是研发出来了，甚至已经突破到了14nm，7/5nm的技术过几年也能搞出来，但产品很难卖，一直在亏本砸钱，闷头搞研发，暂时不考虑大规模销售的事。
后发者想追赶，就是很难。
怎么说呢，总算是突破了，中国已经掌握了14nm的技术。
没办法买产品支援来尽自己一份心意，我这里鼓个掌，不过分吧。
4.光刻机设备
来到最出名的光刻机环节了，光刻机是整个芯片产业链中国最落后的一个环节，因此也成了各路媒体报道最多的对象。大家想必已经很熟悉了，但为了保持九大设备环节的完整性，我这里还是多说几句。
目前全球光刻机设备最厉害的企业是荷兰的ASML，占据84%的市场份额，其他的市场份额基本是日本佳能和尼康的，再然后就没有了，所有国家都是打酱油的，包括美国。美国甚至都没有做光刻机的企业，只能造光刻机里面的光源。当然了，荷兰也有办法单独造出光刻机，核心零件被多个国家掌控着，光源来自于美国，镜头来自于日本，纳米级数控机械系统来自于德国，总共十万多个零件由西方各国几百家企业进行提供，然后由荷兰ASML组合成光刻机。
美国的工程师说过：仅仅是光刻机其中的一个小零件我都调了整整十年！荷兰ASML表示：我就算公开图纸，别人也造不出光刻机。其实，如果全球对荷兰ASML断供，他自己对着图纸也造不出光刻机。简单的说，光刻机是所有芯片核心设备里最复杂的一个，目前全球没有任何国家都实现完全的国产化，都必须通过国际合作才可以实现生产，包括美国和荷兰。
因此，在光刻机领域，中国突破起来最为困难。
光刻机的零部件实在是太多了，而光刻机整机的等级由最弱的那个部件来决定。因此，光刻机整机目前最先进的企业是上海微电子，目前成功突破90nm的技术，反复曝光下可强行生产28nm的芯片，但成本较高，没有经济价值，在研技术为65nm。虽然中国的纯国产光刻机只能达到90nm的技术等级，但你可别忘了这是在全球技术封锁的前提下实现的。像美国这种力度的技术断供制裁扔到了美国自己头上，他能造出什么等级的光刻机还真不好说。你只有个光源强，没用的，光刻机等级是由主要零件里最弱的那一环决定的。
5.涂胶显影机
全球涂胶显影设备市场中，日本TEL这一家公司的市占率达到87％，达到了绝对垄断地位。DNS公司，西美事公司，SCREEN公司，这三家公司合起来才占了13%。这个领域中外差距极大，以前根本就没有中国公司什么事。目前涂胶显影设备中国已经取得了突破，芯源微和沈阳芯源可以制造国产替代产品，目前已经达到了28nm的工艺水平，14nm设备即将研发成功。在中国国内市场，只有芯源微打开了市场，目前占据了4%的市场销售额，国际市场暂时就不想了。
很可怜，但短短几年取得了这种技术突破，很可贵。
涂胶显影机设备的国产化替代率，已经取得了零的突破，而且目前的技术等级并不算太低，赶超速度非常快。
6.刻蚀机
如果说光刻机是中国最弱的一个环节，那刻蚀机就是中国最强的一个环节。
中国可以生产出5nm技术等级的刻蚀机！生产公司是中微半导体。目前，中微半导体的5nm级别刻蚀机已经卖掉了50多台，甚至成为了目前最先进5nm芯片生产线台积电的设备供应商。
目前，中微半导体正在研发3nm级别的刻蚀机技术，完全站在了国际最强第一线。但是中微半导体没赚多少钱。
2015年2月4日，美国商务部签署命令，解除了针对中国的“刻蚀机禁令”，给出的理由是“中国已经从事实上获取了来自中国企业的、和美国产品数量、品质相当的刻蚀设备，继续实施国家安全出口管制措施已然毫无意义。”因为禁令的完全解除，后方劣势的中微公司很难推销出自己的产品，别人的生产线不愿意冒险采用你的机器。因此，中微半导体虽然有技术，但只拿下了全球1.4%的市场份额，这已经是中国第一强的刻蚀机企业了。
没什么好办法，这是美国的阳谋，他解除了技术禁令你总不能自己封掉吧，这和改革开放的宗旨相违背。现在，只能等中国3nm的刻蚀机研发成功了，谁先行一步，谁就占据天大的先机。
7.离子注入机
离子注入机属于仅次于光刻机的卡脖子环节。在这个领域被卡脖子，是因为此领域美国产品占据了绝对垄断地位，拿下了全球89%的市场份额。
离子注入机市场规模很小，不值钱，在整套芯片生产线里，刻蚀机价值占比20%，光刻机价值占比20%，而离子注入机占比仅为3%，整个2020年的全球市场销售额只有18亿美元，属于一个小环节设备。但是整套芯片生产线是环环相扣的，缺一个就能断你整条生产线，哪一个环节都不能少。没有离子注入机，你其余97%的设备全部搞定都没有，这3%就能让你全线停工。
所以离子注入机属于仅次于光刻机的卡脖子环节。
目前，中国的中科信公司、凯世通公司，已经成功生产出工艺达到28nm的离子注入机，目前正在研发14nm的技术。市场份额几乎没有，毕竟是个市场新人，取得生产线企业的信任非常困难，但设备毕竟是研发出来了，目前还在继续砸钱研发。这么短时间弄出了28nm的设备，虽然因为时间短暂还没有成功打开市场。
但我觉得，还行。
8.CMP抛光设备
抛光设备最先进的国家是美国，可以搞定5nm的技术，占据了全球71%的市场份额。此领域卡脖子不严重的原因，是因为中国的华海清科和中电科已经搞定了14nm的技术，正在研发7/5nm的技术。
当然，只占了15%的市场份额，而且只是国内市场。全球市场美国拿走了71.3%，日本拿走了26.7%，两者合计98%，人类其他所有国家共享2%。要不是中国不惜血本砸技术，硬生生的砸开了一道口子，我觉得连着2%都不会有。14nm已经相当先进，离7nm只差一代，只要肯砸钱，最多两三年就能搞定。
9.检测设备
检测设备贯穿芯片制造每一个工艺，比清洗机用的还要频繁，及早检测出不良芯片淘汰掉可以大幅提高经济效益。
因此，这个环节的全球市场空间超百亿美元，相当的值钱。在这个领域，最先进的国家是美国，可以搞定3nm的技术，占据全球70%的市场份额。目前，中国的检测设备不惜重金砸出来了28nm的技术。至于市场份额和赚钱能力。。。
有一点，那么一点点。
报纸上是这么说的：
“目前我国量检测设备基本已实现从0-1的阶段，已吹响国产替代号角，有望步入国产替代的快车道。”
我翻译一下，就是在暂时基本没啥市场份额。但是，我国已经实现了从0到1的突破，砸出了我们自己的设备。28nm的已经搞定，正在研发14nm的。
慢慢来，万事万物总有个过程，从0到1就行。
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