經(jīng)濟(jì)觀察網(wǎng) 記者 李靖恒 在半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)，目前國內(nèi)光刻工序的相關(guān)設(shè)備正在逐步完善中。

光刻工序是芯片制造中最復(fù)雜、最關(guān)鍵的工藝步驟之一，主要包括涂膠、曝光、顯影三大步驟。即：先用涂膠機(jī)將光刻膠涂覆在晶圓表面，然后使用光刻機(jī)進(jìn)行曝光，曝光之后用顯影機(jī)進(jìn)行圖形顯影。

芯源微（688037.SH）是國內(nèi)一家半導(dǎo)體專用設(shè)備生產(chǎn)廠商，其產(chǎn)品就包括光刻工序的涂膠顯影設(shè)備。芯源微的一位銷售人員向記者稱，該公司是國內(nèi)唯一一家生產(chǎn)半導(dǎo)體涂膠顯影設(shè)備的上市公司。

芯源微在3月10日發(fā)布的年報(bào)中表示，公司生產(chǎn)的涂膠顯影設(shè)備產(chǎn)品成功打破國外廠商壟斷并填補(bǔ)國內(nèi)空白，其中在集成電路前道晶圓加工環(huán)節(jié)已獲得了多個(gè)前道大客戶訂單及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)小批量替代。(注：集成電路制造前道主要包括晶圓加工環(huán)節(jié)，后道主要包括封裝環(huán)節(jié))

半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)邁向先進(jìn)制程

上訴芯源微人士告訴記者，該公司去年設(shè)備大概賣了300多臺，包括各種類型的涂膠顯影設(shè)備，用于前道和后道的設(shè)備都有。根據(jù)其2001年年報(bào)，該公司實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入8.29億元，同比增長151.95%；歸屬于上市公司股東的凈利潤7735萬元，同比增長58.41%。

芯源微年報(bào)顯示，公司主要從事半導(dǎo)體專用設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品包括光刻工序涂膠顯影設(shè)備(涂膠/顯影機(jī)、噴膠機(jī))和單片式濕法設(shè)備(清洗機(jī)、去膠機(jī)、濕法刻蝕機(jī))，可用于8/12英寸單晶圓處理及6英寸及以下單晶圓處理。

而在集成電路制造前道中，晶圓加工領(lǐng)域用的涂膠顯影影設(shè)備主要被日本東京電子有限公司（以下簡稱“東京電子”）所壟斷。根據(jù)東京電子2021年年報(bào)，該公司去年的銷售凈額（Net sales）為13991億日元，同比增長24.1%；歸屬于所有者的利潤為2429億日元，同比增長31.2%。

東京電子還在業(yè)績說明會上表示，由于5G、智能手機(jī)、數(shù)據(jù)中心等市場的增長導(dǎo)致了半導(dǎo)體需求的強(qiáng)勁上升，預(yù)計(jì)2022年公司的銷售凈額可能會增長至17000億日元，歸屬于所有者凈利潤將會達(dá)到3300億日元。

芯源微在年報(bào)中稱，作為公司標(biāo)桿產(chǎn)品，光刻工序涂膠顯影設(shè)備系集成電路制造過程中不可或缺的關(guān)鍵處理設(shè)備，主要與光刻機(jī)(芯片生產(chǎn)線上最龐大、最精密復(fù)雜、難度最大、價(jià)格最昂貴的設(shè)備)配合進(jìn)行作業(yè)，通過機(jī)械手使晶圓在各系統(tǒng)間傳輸和處理，從而完成晶圓的光刻膠涂覆、固化、顯影、堅(jiān)膜等工藝過程。作為光刻機(jī)的輸入(曝光前光刻膠涂覆)和輸出(曝光后圖形的顯影)，涂膠/顯影機(jī)的性能不僅直接影響到細(xì)微曝光圖案的形成，其顯影工藝的圖形質(zhì)量和缺陷控制對后續(xù)諸多工藝(諸如蝕刻、離子注入等)中圖形轉(zhuǎn)移的結(jié)果也有著深刻的影響。

以芯源微公司生產(chǎn)的前道涂膠顯影設(shè)備為例，作為晶圓生產(chǎn)過程中配合光刻機(jī)工作的重要工藝設(shè)備，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜(包括約十余個(gè)功能模塊組及配套機(jī)器人)、單元眾多(百余個(gè)功能單元)、配件繁雜(數(shù)萬余個(gè)零部件)，同時(shí)還要確保平均每小時(shí)數(shù)千次的機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)速度。

前道涂膠顯影設(shè)備技術(shù)涵蓋機(jī)械運(yùn)動(dòng)、溫濕度及內(nèi)環(huán)境控制、系統(tǒng)調(diào)度及控制、化學(xué)反應(yīng)及化學(xué)品管控等，是多學(xué)科高度集成的現(xiàn)代高科技裝備，對生產(chǎn)廠商的技術(shù)儲備、工藝水平提出了較高要求。此外，影響前道涂膠顯影機(jī)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)銷售的難點(diǎn)還包括客戶端工藝驗(yàn)證，需要協(xié)調(diào)下游晶圓廠在不影響其生產(chǎn)線正常生產(chǎn)的情況下，提供光刻機(jī)、掩膜版、檢測設(shè)備及程序、客戶產(chǎn)品片等資源配合，驗(yàn)證流程復(fù)雜，所需時(shí)間長。

芯源微表示，在前道涂膠顯影領(lǐng)域，去年公司生產(chǎn)的前道涂膠顯影設(shè)備在28nm及以上工藝節(jié)點(diǎn)的多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)方面取得突破，比如光刻工藝膠膜均勻涂敷技術(shù)、內(nèi)部微環(huán)境精確控制技術(shù)、高產(chǎn)能設(shè)備架構(gòu)及機(jī)械手優(yōu)化調(diào)度技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平，“各項(xiàng)技術(shù)成果也已應(yīng)用到新產(chǎn)品中，未來具備快速實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代的技術(shù)實(shí)力。”

例如，關(guān)于光刻工藝膠膜均勻涂敷技術(shù)，在28nm及以上技術(shù)節(jié)點(diǎn)的前道晶圓加工領(lǐng)域，芯源微的設(shè)備達(dá)到了國際先進(jìn)水平,已開始部分量產(chǎn)。在后道先進(jìn)封裝領(lǐng)域，芯源微的設(shè)備部分達(dá)到國際先進(jìn)水平，如厚膠膜涂覆均勻性方面；部分不低于國際知名企業(yè)，如超厚膠膜涂覆均勻性方面。在內(nèi)部微環(huán)境精確控制技術(shù)方面，芯源微的顆粒控制指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，設(shè)備內(nèi)部環(huán)境溫、濕度控制精度技術(shù)能力也全面提升。

“公司在前道涂膠顯影機(jī)的高產(chǎn)能架構(gòu)方面也取得相應(yīng)進(jìn)展，高產(chǎn)能架構(gòu)平臺應(yīng)用完全自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新平臺，通過工藝單元雙側(cè)對稱布置及機(jī)械手雙側(cè)同時(shí)取片，滿足光刻機(jī)不斷提升的產(chǎn)能需求。高產(chǎn)能架構(gòu)平臺將作為公司未來前道涂膠顯影設(shè)備的通用性基礎(chǔ)平臺，覆蓋浸沒式等前沿光刻技術(shù)并向下兼容，應(yīng)用場景廣泛。”芯源微表示。（浸沒式光刻技術(shù)：傳統(tǒng)的光刻技術(shù)中鏡頭與光刻膠之間的介質(zhì)是空氣，而浸沒式技術(shù)是將空氣介質(zhì)換成液體）

根據(jù)是否能與光刻機(jī)聯(lián)機(jī)，涂膠顯影設(shè)備可分為Off line（非聯(lián)機(jī)）與In line（聯(lián)機(jī)）兩大類，其中Off line多用于早期集成電路以及低端制造工藝。隨著集成電路制造工藝自動(dòng)化程度提升，8英寸及以上的大型生產(chǎn)線中的涂膠顯影設(shè)備一般均與光刻機(jī)聯(lián)機(jī)作業(yè)(In line)。

上述芯源微人士告訴記者，該公司生產(chǎn)的設(shè)備聯(lián)機(jī)與不聯(lián)機(jī)的都有，聯(lián)機(jī)設(shè)備目前也有量產(chǎn)。公司生產(chǎn)的前道涂膠顯影設(shè)備可實(shí)現(xiàn)和多種主流光刻機(jī)聯(lián)機(jī)運(yùn)行，比如阿斯麥爾(ASML)、佳能（Cannon）、尼康（Nikon）等。雖然說和國外設(shè)備相比，技術(shù)等級仍有一定的差距。

東吳證券分析師周爾雙和黃瑞連在近期發(fā)布的研究報(bào)告中表示，半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)正逐步邁向28nm以下先進(jìn)制程，疊加立體結(jié)構(gòu)芯片放量，晶圓制造過程中光刻工序循環(huán)次數(shù)將明顯增加，進(jìn)而帶動(dòng)涂膠顯影次數(shù)提升。另一方面，先進(jìn)制程下光刻加工線寬明顯下降，為保障光刻機(jī)高效工作，光刻膠旋涂控制和顯影操作的技術(shù)難度均大幅提升，對應(yīng)涂膠顯影設(shè)備的單位價(jià)值量也將明顯上升。

涂膠顯影設(shè)備實(shí)現(xiàn)小批量國產(chǎn)替代

上述芯源微人士告訴記者，目前國內(nèi)很多芯片大廠都是該公司的客戶，客戶群體比較廣泛。其中也包括一些芯片封裝的大廠，比如長電科技(600584.SH)等。近幾年，國內(nèi)的芯片生產(chǎn)廠也傾向于嘗試使用國產(chǎn)設(shè)備。

芯源微在年報(bào)中表示，公司生產(chǎn)的涂膠顯影設(shè)備產(chǎn)品成功打破國外廠商壟斷并填補(bǔ)國內(nèi)空白，其中在集成電路前道晶圓加工環(huán)節(jié)已獲得了多個(gè)前道大客戶訂單及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)小批量替代。

然而，2021年芯源微在半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)的毛利率為37.4%，比上年下降了4.55個(gè)百分點(diǎn)。芯源微在3月16日發(fā)布的投資者關(guān)系活動(dòng)記錄中解釋，2021年收入中，前道涂膠顯影產(chǎn)品占比正在逐步提升，由于前道涂膠顯影設(shè)備正在市場開拓階段，毛利率水平尚未穩(wěn)定。并且2021年供應(yīng)鏈存在緊張的情況，原材料成本有所波動(dòng)，“隨著公司前道涂膠顯影設(shè)備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化定型和未來大批量生產(chǎn)帶來的規(guī)模效應(yīng)，以及零部件國產(chǎn)替代的不斷推進(jìn)，未來公司毛利率水平將得到修復(fù)。”

“公司持續(xù)對前道涂膠顯影機(jī)的核心零部件進(jìn)行自主或聯(lián)合研發(fā)。報(bào)告期內(nèi)，公司在多種核心零部件研發(fā)上取得了突破性進(jìn)展，已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了多種核心零部件的國產(chǎn)替代。核心零部件的國產(chǎn)替代有效保障了公司的供應(yīng)鏈安全，同時(shí)也降低了物料成本并縮短了供貨周期。”芯源微表示。

當(dāng)然，半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)具有較高的技術(shù)壁壘、市場壁壘和客戶認(rèn)知壁壘，以美國應(yīng)用材料公司、荷蘭阿斯麥爾公司、美國泛林集團(tuán)、日本東京電子有限公司、美國科天半導(dǎo)體公司等為代表的國際知名企業(yè)占據(jù)了全球半導(dǎo)體設(shè)備市場的主要份額。例如，集成電路制造前道晶圓加工領(lǐng)域用的涂膠顯影設(shè)備主要被日本東京電子有限公司所壟斷。

不過，芯源微表示，去年一年內(nèi)，公司生產(chǎn)的前道涂膠顯影設(shè)備獲得了多個(gè)前道大客戶訂單及應(yīng)用，下游客戶覆蓋邏輯、存儲、功率器件及其他特種工藝等多家國內(nèi)廠商。公司生產(chǎn)的Off line涂膠顯影機(jī)已實(shí)現(xiàn)批量銷售，In line涂膠顯影機(jī)已經(jīng)通過部分客戶驗(yàn)證并進(jìn)入量產(chǎn)銷售階段，KrF涂膠顯影機(jī)已經(jīng)通過客戶驗(yàn)收。（krF光刻膠與ArF光刻膠主要用于半導(dǎo)體領(lǐng)域，二者曝光波長不同，ArF的分辨率更好，技術(shù)含量更高）

在后道設(shè)備領(lǐng)域，芯源微則表示：“公司生產(chǎn)的后道涂膠顯影設(shè)備和單片式濕法設(shè)備作為主流機(jī)型已批量應(yīng)用于臺積電、長電科技、華天科技（002185.SZ）、通富微電（002156.SZ）、晶方科技（603005.SH）、中芯紹興、中芯寧波等國內(nèi)一線大廠，目前已經(jīng)成為客戶端的主力量產(chǎn)設(shè)備。公司在后道領(lǐng)域持續(xù)開拓新客戶，報(bào)告期內(nèi)積極開拓了日月光（ASX.US）、矽品科技、盛合晶微等封裝客戶。公司將在未來加大力度持續(xù)開拓中國臺灣以及海外市場。”

根據(jù)周爾雙和黃瑞連的介紹，前道晶圓加工以8/12英寸設(shè)備為主，主要與光刻機(jī)配合完成晶圓加工過程中的精細(xì)光刻工藝流程，對設(shè)備精度要求極高。而后道先進(jìn)封裝主要用于Bumping、WLCSP等后道先進(jìn)封裝技術(shù)的涂膠、顯影等工序，對設(shè)備精度的要求低于前道晶圓加工。（Bumping：晶圓凸塊加工；WLCSP：晶圓片級芯片規(guī)模封裝，不同于傳統(tǒng)的芯片封裝方式，先在整片晶圓上進(jìn)行封裝和測試，然后才切割）

另外，芯源微亦介紹稱，該公司生產(chǎn)的小尺寸涂膠顯影設(shè)備與單片式濕法設(shè)備，可用于化合物半導(dǎo)體、微機(jī)電系統(tǒng)、LED芯片等多個(gè)領(lǐng)域，目前作為主流機(jī)型已批量應(yīng)用于三安光電（600703.SH）、華燦光電(300323.SZ)、乾照光電(300102.SZ)、賽微電子(300456.SZ)、江西兆馳等國內(nèi)一線大廠。