国产集成电路装备制造任重而道远
5月19日长江存储迎来了出自荷兰ASML的第一台光刻机，按照工艺要求是制造20-14nm晶圆。同时，据报道中芯国际（SMIC）已订购一台极紫外光（EUV）设备，目前ASML官方售价应在1.2亿美元左右，这台尖端光刻设备可用于5-3nm工艺，已是市场上精度最高的光刻设备。江苏时代芯存半导体有限公司（AMS）也于4月10日搬入了首台ASML NTX 1950光刻机，将用于PCM存储器的生产。这几年国内半导体市场的投资力度正在逐渐增大，在集成电路制造领域呈现全领域、全方位、全覆盖的大趋势，体现了中国在高科技领域做大做强的决心，但从整个半导体芯片供应链来看，在集成电路装备制造的国产化上，依然任重而道远。
图1：2016年全球集成电路装备各地区设备支出及设备公司供货情况
中国集成电路行业要想实现从跟随到引领的跨越，装备产业的成长是重要环节之一。但是集成电路装备行业有着技术难度大和进入门槛高的特点。2016年，中国大陆地区集成电路设备支出已经占到全球16%，而国产设备在全球集成电路供货中占比仅占0.54%。到目前为止，中国集成电路装备领域仍然存在着国产化率很低的问题。
一、从全球半导体设备公司分布看
从全球设备公司区域分布来看，北美的主要供应商有AMAT（应用材料），LAM Research（泛林半导体）, KLA-Tencor（科天）等，分别在半导体装备领域几乎垄断了高端高精度的离子注入、化学薄膜沉积、物理薄膜沉积、刻蚀及量测设备。日本的主要供应商有TEL（东电电子），Hitachi（日立），Screen（迪恩士），Nikon（尼康）和Canon（佳能）等，分别在匀胶显影机，特种刻蚀机，水槽清洗机及光刻机在国际市场上具有一定的领先地位。欧洲荷兰则是大名鼎鼎的ASML所在地，目前已垄断全球高端55nm及更小线宽光刻机市场，其早年的主要竞争对手Nikon在市场上已经几乎毫无竞争力，欧洲除了ASML之外，在法国及德国也有许多中小型半导体设备供应商，但体量一般。以上欧美日的半导体装备供应商便已占据市场超越90%的份额。
二、从国产半导体装备技术水平看
在极大规模集成电路制造装备及成套工艺专项(简称“集成电路专项”)以及其他国家相关产业政策的推动下，近年来我国集成电路装备产业取得较快进步，部分关键装备从无到有，实现了与国际先进技术水平的同步发展。同时，部分国产装备进入大生产时代，在产业化进程上取得突破。2016年中国半导体装备五强企业为，中电科电子装备集团有限公司、北京北方华创微电子装备有限公司、中微半导体设备（上海）有限公司、上海微电子装备（集团）股份有限公司、沈阳拓荆科技有限公司。
目前中国集成电路装备已经取得从0到1的突破，但是想要实现从跟随到引领的跨越需要一个长期的进程。尽管存在挑战，经过多年来的不断培育，特别是在国家“02专项”等政策的扶持下，国产半导体装备产业还是取得了一定进步。在过去的十年里，集成电路专项基金对中国半导体装备产业整体布局，既有全面填空，又有重点突破。
北方华创通过近九年的科技攻关，完成了刻蚀机、磁控溅射、氧化炉、低压化学气相沉积、清洗机、原子层沉积等集成电路装备90/55/40/28纳米工艺验证，实现了产业化。公司的刻蚀机、PVD、退火等三大类集成电路装备进入14纳米工艺验证阶段，首次实现与国外装备同步验证。在集成电路专项的支持下，12英寸集成电路装备实现从无到有，并实现批量销售，成为公司的主要收入来源之一。中微半导体先后承担并圆满完成65～45纳米、32～22纳米、22～14纳米等三项等离子介质刻蚀装备产品研制和产业化的集成电路专项任务，使我国在该项装备领域中的技术基本保持了与国际先进水平同步。中微半导体已经有460多个介质刻蚀反应台在海内外27条生产线上高质稳定地生产了4000多万片晶圆。
在关键装备和材料方面，我国实现了从无到有的跨越，大部分产品水平达到28纳米，部分产品进入14纳米，被国外生产线采用;国产装备验证和应用整体累积流片突破150万片，销售数量超过265台。从工艺分布上看，国产装备横跨了12英寸集成电路生产线90～14纳米各个技术节点的关键性工艺大类，并基本达到与国内14nm先进工艺研发同步进行验证。
《中国制造2025》对于半导体装备国产化提出了明确要求：在2020年之前，90～32纳米工艺装备国产化率达到50%，实现90纳米光刻机国产化，封测关键装备国产化率达到50%。在2025年之前，20～14纳米工艺装备国产化率达到30%，实现浸没式光刻机国产化。在产业化进程取得一定突破的情况下，如何让来之不易的国产半导体装备业得到持续发展，逐渐成为国产装备业关注的重点。
三、从国产半导体装备产能效益看
中国国内已经形成完备的半导体装备产业，在封测和 LED 装备领域，中国产替代化比例逐渐升高;但在技术要求苛刻的晶圆制造领域，目前还主要依赖进口装备。高端制造装备的乏力与中国高速增长的市场需求不相匹配，2015年中国半导体装备市场需求约49 亿美元，占全球市场14%，而2015 年中国国内前十大半导体装备厂商的销售额约为 38 亿人民币，占全球半导体装备市场份额不足2%，基本处于可忽略的境地，国产半导体装备的尴尬处境急需转变。
实现国产装备突破的难点除专利、人力资源外，还要面临如何验证机台的性能和实现量产业绩的难题。当下，全球装备业通过兼并、淘汰，在每个细分市场中仅剩下1～2家、至多3～4家企业，竞争十分激烈。半导体装备市场已日趋专业化和全球化，尤其是欧美厂商的有偿技术服务几能做到有求必应，在制程调整、工艺调试时展现出来的效率令人惊讶，这种技术优势进而更加促使了全球半集成电路装备由寡头垄断的局面。反观国内厂商则是技术分散，尚未形成集聚效应：例如在薄膜沉积装备方面，中国有北方华创、中微半导体、拓荆、理想、中科院沈阳科学仪器研制中心等企业和研究所进行相关技术开发，表面上看，各企业多点开花，实际情况则面临技术分散，大家都只顾做自己的，技术彼此屏蔽，最终有可能变成恶性竞争态势。目前，中国半导体装备行业已有购并重组相关动作，预计后期的步伐会逐渐加快。在中国政策与资金等多方面资源的强力支持下，中国产半导体装备将继续挑战提升在中国及国际市场的渗透率。
另外，上世纪80年代末期开始，中国半导体装备企业开始把工艺能力整合在装备中，让用户买到装备就能保证使用，并且达到工艺要求。一台装备从研发、样机开始，必须经过大量硅片通过等工艺试验，才能发现问题，并进行改型。这样的过程要重复多次，改型多次后才能最后定型。出厂前还要经过马拉松试验，测算平均无故障时间等。因此，如何验证机台的性能、量产实绩，增强客户的信心程度，这对实力尚弱的国产装备厂商来说，也是一个巨大的挑战。
四、从国产半导体装备政策支持看
2018年3月28日，财政部等三部门发布《关于集成电路生产企业有关企业所得税政策》，2018年1月1日后投资新设的集成电路线宽小于130纳米，且经营期在10年以上的集成电路生产企业或项目，第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第五年按照25%的法定税率减半征收企业所得税，并享受至期满为止。线宽小于65nm的更是可享受“五免五减半”的优惠政策。足见国家对于加快集成电路产业发展的重视。
首先我们先来看看此前各地集成电路产业的投入情况：
图2：截至2017年8月地方集成电路产业投资基金汇总
从地方集成电路产业投资基金的规模可以看到，在2016年以前，北京、湖北、深圳、安徽合肥等地对于集成电路产业的投入相对较大，均超过了100亿元人民币。而从2016年开始，上海、江苏南京、安徽、陕西等地明显加大了对于集成电路产业的投入，基金规模均超过了300亿人民币。
图3：2016年地方政府集成电路产业基金规模（亿元）
从2016年地方政府的集成电路产业基金规模来看，上海、福建、南京、成都、北京、陕西、湖北等地对于集成电路产业的投入相对较高。基于这些地区的大笔投入，目前北京、上海、江苏南京、安徽合肥、福建厦门、四川成都等地形成了较好的集成电路产业集群。
面临难得的产业发展机遇，实现集成电路装备国产化需要产业链各环节以及大环境的配合。一方面应加强装备零部件国内供应链的培养，另一方面产业链需要配合创立一个适合后来者生存的发展环境。要有鼓励装备使用方采购国产装备的有效措施的落地，并加强国产企业的服务及技术支持意识。只有从根本上提升了装备使用者使用国产装备的积极性和决心，才能有效推进半导体装备国产化目标的全面达成。
