逆风十年，国产半导体装备曙光初现

2015年2月，美国商务部悄悄更新了一则声明，五千多个单词重点讲了一件事：取消向中国出口等离子刻蚀机的限定。

国人对半导体装备禁令的印象，大多始于2019年阵容浩大的科技战，但早在互联网还没有影象的1996年，美国就集结了“巴统” 17国在内的33个国家，以《瓦森纳协定》的情势确定了密不透风的技能出口管控。

协定的3.B条款严格限定了芯片制造前、中、后道险些全部焦点装备，其中就包罗刻蚀机。

2015年的声明是美国迄今唯逐一次“让步”，缘故原由也很质朴：“有一家非美国公司已经有本领供应富足数量和划一质量的刻蚀机。”

这家“非美国公司”名叫中微公司，创始人尹志尧是应用质料（AMAT）的刻蚀机事业部的一把手，后者是美国以致环球最大的半导体装备公司。

2003年，尹志尧代表应用质料来中国参展，遇到高中校友江上舟。江上舟可谓上海半导体财产的“总计划师”，主导了大批在美国工作的华人工程师返国创业，上一个被江上舟请到上海的就是张汝京开办的中芯国际。

应用质料在展会上公开了其刻蚀机的内部构造，江上舟不由得对尹志尧感叹道：“看来造刻蚀机比造原子弹还复杂。”

一年后，中微公司落户上海金桥，创建第三年量产首款刻蚀机，第七年实现45nm介质刻蚀机的国产突破，成为台积电5nm产线上唯逐一家中国大陆刻蚀机供应商。

同一时期，国内规模最大的半导体装备公司北方华创在北京创建，由七星电子与北方微电子重组归并而来。其中七星电子的历史可以追溯到苏联援建时期，开辟过中国第一台扩散炉和等离子刻蚀机，继续了上个世纪中国半导体装备开辟的险些全部遗产。

在“卡脖子”这个词还没普及的年代，国产半导体装备已经开始在逆风中疾行了。

2023年，光刻机生产商ASML问鼎环球最泰半导体装备制造商，蝉联榜一年老三十年的应用质料沦为配景板。

履历多年科技战，光刻机已然成为“卡脖子”这一概念详细的表征。但作为人类迄今为止最复杂的工程，芯片制造的工序和环节非常复杂。一样平常来说，半导体制造有光刻、刻蚀、薄膜沉积“三大主装备”的说法，三种装备占据整个市场六成以上的份额。

平常来说，一颗芯片并不是被“光刻”出来的，而是“刻蚀”出来的。拿刻印章类比，光刻类似在印章上画好草图，刻蚀会把光刻标记的草图，通过物理或化学方法去除，类似用刀具刻出详细的图案。

芯片制造的原理并不复杂，但高端制造业的焦点在于对精度和误差的控制。生产1厘米直径的钢管和生产1.00001厘米直径的钢管，后者的难度与利润比前者大上百倍千倍。

一块硅晶圆变成芯片，全部的流程精度都在纳米计量的区间游走，工匠精力含量远非搓寿司能望其项背。与光刻机类似，环球刻蚀装备由泛林、应用质料和东京电子分而治之，三者险些把持了整个市场。

相比之下，薄膜沉积装备奋起多年，国产化率尚且爬升到35%，刻蚀机在20%倘佯，光刻机甚至不到3%。

芯片制程会跟随摩尔定律进步，但生产芯片的装备却不受摩尔定律支配，很轻易形成强者恒强的局面。因此，美国制造业虽然一样寻常衰落，但在半导体装备市场，美国公司都快站不下了。

另一方面，芯片制造是一个非常年轻的财产，在各个半导体装备公司不停出清整合的过程中，幸存者所积聚的Know How会成为某种意义上的“标准”，进一步进步了厥后者的入场门槛。

俗话说“一流企业做标准”，但标准并不是被“制定”出来的，而是在漫长的市场竞争中不停磨合推敲，终极成为行业心照不宣的标准。

上世纪90年代，陪伴电子装备小型化和消耗电子市场的繁荣，芯片制造开始从垂直整合走向程度分工。

当芯片公司不停将生产环节外包出去，芯片制造流程不停标准化，上游的装备制造商被动或主动地参与了标准的创建。

ASML开办于1984年，光刻机已经在美日厂商之间打了个来回。尼康的首台商用步进式光刻机NSR-1010G与“销冠”GCA的DSW-4800针尖对麦芒，市场份额开始不相上下。

泛林80年代初发明白等离子刻蚀机，创建了刻蚀机的头把交椅；应用质料依附划期间的CVD（化学情况沉积）Precision 5000和PVD（物理气相沉积）Endura 5500，在薄膜沉积一统江湖。

这个过程中，装备生产商会根据晶圆厂的生产方法确定投资方向，晶圆厂也会自发依照生产装备调解生产流程，大家心照不宣的“标准”就会徐徐形成。基于标准的强绑定关系，是一堵密不透风的幕墙。

因此，半导体“后进国”很轻易沦为买票出场的看客，直接引进国外装备变成创建芯片产线最具性价比的方案，但也会为前者浇筑越来越厚的技能壁垒。

假如上不去牌桌，赢钱就是空谈。

每个把持市场的装备巨头的背后，都对应着一个拥有绝对话语权的供应链帝国。

2012年，ASML拿出一半的营收，收购了一家名叫Cymer的美国公司。后者是ASML的光源供应商——通过每秒5万次二氧化碳激光轰击液态锡，产生强度富足大的EUV光源，通过多次镜面反射，在晶圆上描画电路。这是美国限定EUV光刻机出口的技能源头。

2016年，ASML不屈不挠，收购镜片供应商蔡司25%的股权。后者为ASML提供的镜片是地球上最光滑的东西，负责为光源创造光路。

通过类似“让利、共同研发、独家供应”三板斧[4]，ASML将一家家零部件供应商绑上战船。时至本日，ASML EUV光刻机零部件个数已经高出了10万，背后是5100多个供应商。

中微公司第一款刻蚀机的计划在2004年就已定稿，但尹智尧发现，量产的最大困难在于找不到趁手的零部件供应商[1]。

当时，中微刻蚀机接纳了两个反应台同时加工的计划，刻蚀服从成倍进步，但这种计划意味着必须对零部件举行重新计划，题目由此产生。

一是颠末漫长的整合，供应商与装备生产商通常紧密绑定，类似ASML与Cymer的关系。这也是众多“后进生”遇到的共同题目：供应商都与装备生产商紧密绑定，封死了厥后者的路径。

二是即便供应上不受限定，也天然缺乏参与意愿。半导体装备市场高度会合，一家供应商很大概90%的产物都对应一个客户。在这种环境下，供应商为新客户定制零部件，在贸易上存在极大的不确定性。

2007年，中微的首台刻蚀机历时三年末于量产，但直到2023年，也尚未实现零部件100%的国产化。

供应链题目还没办理完，还得应付另一座大山压顶：专利。

中微的首台刻蚀机量产后，很快收到了来自“前同事”们的问候。应用质料、泛林先后向中微提起专利诉讼。虽然由于尹志尧提前做了预备，终极两告状讼分别以证据不敷和专利无效了案[1]。但中微并非毫发无伤。

与应用质料的诉讼历时两年半，律师费就高达2500万美元[2]；泛林败诉后又上诉，前后胶葛整整七年。紧接着又陷入和Veeco关于石墨盘的专利纠纷。尹智尧厥后坦言，相对于胜诉的欣喜，感受到更多的是压力。

有备而来的公司是少数，死于专利挤兑的是多数。追逐者们纵然清除万难量产了产物，大部门都会倒在这里，不是被赔款压破了产，就是打不外就到场——被巨头收购。

末了一个难关是说服芯片制造商“试试”。装备关系到产线良率和单颗芯片成本，是芯片制造商的存亡线，因此在装备的选择上没有感情满是技能，讲了技能还得论可靠和稳固性。

然而，当“断供”的屠刀袭来，统统标准都得从长计议。

2021年，环球半导体装备Top10迎来一位新面貌——韩国公司SEMES。

SEMES异军突起的焦点因素是日本的制裁：2019年，日本公布限定向韩国出口光刻胶等芯片制造焦点质料，装备虽然不在打击范围内，但不敷20%的国产化率，成为韩国人的心腹大患。

以后三年，韩国巨头开始告急补课。以三星为代表，通过存储芯片巨大的产能扶持本土装备厂，辐射范围从CVD、测试机、清洗机到供气体系、刻蚀机用的真空泵[5]。SEMES作为三星的全资子公司，天然是订单管饱。

将SEMES的营收堆进Top10的订单大多来自清洗机——一个仅占据团体市场5%的偏门范畴。但三星把持环球的存储芯片产能，硬生生催熟了SEMES的技能程度。

一年后，相似的剧情在中国上演。三大刻蚀装备生产商连夜将装备撤出中国工厂，恐慌感情开始蔓延。这种环境下，没有被制裁的企业，也会形成一种“早晚被制裁”的预期，从而动力寻求备选方案。

同时，敏捷增长的芯片产能，恰恰给国产装备提供了参与市场验证的空间。

一条先辈制程产线，装备并不肯定全得先辈。被应用在多个步调的刻蚀机，根据刻蚀对象（硅、金属等）、线宽、厚度的不同，对装备的要求存在很大差别。一条14nm的产线可以与28nm产线共用一部门装备，这就给国产替换留出了空间。

而长周期的验证过程，在代工厂“时间紧、任务重”的产能规划眼前，也变得不再难以逾越。制止2023年底，中国大陆在建12英寸晶圆厂24座，规划兴建或改造13座[7]；据SEMI，2024年环球有42座晶圆厂投产，中国大陆占了其中18个。

耐人寻味的是，“撤离中国工厂”后，涉事三巨头在中国大陆的营收占比不降反增，广泛从30%左右增长到如今的40%以上，ASML和东京电子甚至直逼50%。

竞争对手的武器从封锁变成了倾销，不失为一种褒奖。

而在高端沉积装备ALD（原子层沉积）的追赶上，国内装备公司也取得了不错的希望。ALD的特点是将质料以单层原子的情势，一层一层沉积在衬底外貌，在28nm以下制程不可或缺。

2022年，微导纳米公布量产国内第一台High-K ALD，并应用于国内某代工厂28nm产线。2024年，北方华创一口吻推出三款ALD。直到客岁9月，美国当局开始将ALD视为重点打击对象，但显然为时已晚。

时至本日，国产半导体装备在环球市场的份额仍然以个位数计量，诸多装备种类的国产化率依然还处于偏低程度。

但看似微小的突破，在二十年前也被视作难以逾越的高山。

2021年，时任ASML总裁温宁克被问及地缘政治对中国自主装备的影响，他表现：“物理规则是一样的，封锁只会加速中国自主研发的速率。”

半导体装备虽然是一个先发者把持的市场，但它同时也是一个非常成熟的市场。市场规模、工艺流程、技能原理与技能实现路径都非常确定，能限定后发者的不是当局文件，而是物理学。

人工智能这类前沿技能，反倒到处弥漫着“战役迷雾”，由于其技能发展门路、应用落地方向、市场规模与投资回报率都不甚清楚，市场参与者反而须要面临极大的不确定性。

另一方面，芯片制造的分工非常复杂，各个环节相互依存，相互依靠。这也是为什么江上舟会说，“我们不肯定要样样夺目，只要有几样走在国外前面，就可以走出我们的发展门路。”

可惜江上舟在2011年因癌症辞世，并未看到本身播撒的种子在夹缝中生长抽芽。客岁7月，80岁的尹志尧做客央视节目[9]，依然保持着乐观：“我并没有看到技能上有越不外去的坎。”