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2020年12月29日，一場(chǎng)被媒體冠以“美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)剽竊中國(guó)技術(shù)”名號(hào)的官司，在中國(guó)香港打響。
對(duì)，你沒(méi)看錯(cuò)，是美國(guó)“剽竊”中國(guó)技術(shù)，而且是半導(dǎo)體技術(shù)。
官司的發(fā)起方是國(guó)內(nèi)離子注入機(jī)的龍頭——?jiǎng)P世通，被告則是美國(guó)的AIBT。
后者可不是什么名不見(jiàn)經(jīng)傳的野雞小公司，而是當(dāng)前的行業(yè)全球第三。
而官司的起因，據(jù)公開(kāi)報(bào)道，是AIBT向凱世通購(gòu)買了先進(jìn)離子注入機(jī)的技術(shù)，并且協(xié)定在3年內(nèi)必須從凱世通購(gòu)買設(shè)備組件。
但是AIBT卻直接逾越凱世通，與上游零部件供應(yīng)商簽訂單。凱世通在針對(duì)此違約事項(xiàng)與AIBT多次主動(dòng)溝通無(wú)果后，向其正式提起訴訟。
從正式內(nèi)容來(lái)看，媒體的報(bào)道有些許錯(cuò)誤。
因?yàn)锳IBT已經(jīng)被中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)漢民集團(tuán)收購(gòu)，總部也搬到了臺(tái)灣，不是“美國(guó)企業(yè)”。
另外從性質(zhì)上看，“剽竊”這個(gè)詞也不太恰當(dāng)。當(dāng)然，侵犯知識(shí)版權(quán)的事是板上釘釘?shù)摹?/font>
AIBT剛發(fā)布的新一代離子注入設(shè)備，也因此面臨著停產(chǎn)等風(fēng)險(xiǎn)。
可能有人會(huì)問(wèn)，國(guó)產(chǎn)離子注入機(jī)已經(jīng)這么強(qiáng)了 ?
但可能更多人想問(wèn)，離子注入機(jī)是什么? 1 芯片制造可以分為10個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，分別是氧化、涂膠、光刻、蝕刻、離子注入、物理氣相沉淀、化學(xué)氣相沉淀、拋光、晶圓檢測(cè)、清洗。
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離子注入是必不可少的環(huán)節(jié)，可以簡(jiǎn)單理解成，向純凈的單晶硅片里摻雜一些雜質(zhì)。
可能有人很奇怪，千辛萬(wàn)苦把沙子做成99.999999999%的純硅片，為什么又要往硅片里摻雜質(zhì)?
回答這個(gè)問(wèn)題，首先要厘清半導(dǎo)體的概念。
雖然在現(xiàn)在的大眾語(yǔ)境下，半導(dǎo)體基本被等同于集成電路，“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)”等同于芯片產(chǎn)業(yè)，但從原義上說(shuō)，半導(dǎo)體實(shí)際上指的是一大類物質(zhì)，即常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料。
眾所周知，身邊那些通常情況下不導(dǎo)電的物質(zhì)，比如橡膠、玻璃、陶瓷等，我們都稱之為絕緣體;而金、銀、銅、鐵等金屬物質(zhì)則是導(dǎo)電的，稱為導(dǎo)體，可以簡(jiǎn)單地把介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料稱為半導(dǎo)體。
半導(dǎo)體之所以有用，就是因?yàn)樗倪@種介乎導(dǎo)電與不導(dǎo)電之間的性質(zhì)。
但問(wèn)題在于，純凈的硅在室溫下，導(dǎo)電率是很小的，接近于絕緣體。同時(shí)，一整片的硅片也無(wú)法控制其電流走向，所以要在特定的地方摻入雜質(zhì)，改變其導(dǎo)電率和導(dǎo)電性質(zhì)。
簡(jiǎn)單類比一下，光刻機(jī)相當(dāng)是在晶圓上“畫(huà)出”電路圖，刻蝕機(jī)則是把畫(huà)好的電路圖“雕刻”出來(lái)，而摻進(jìn)雜質(zhì)則是讓這些雕刻好的圖案變成能導(dǎo)電的“電路”。
過(guò)去，讓硅片摻入雜質(zhì)通常采用的是擴(kuò)散工藝，也就是將需要的雜質(zhì)和硅片一起放在高溫環(huán)境中，利用粒子從濃度高處移向濃度低處的原理，使雜質(zhì)自然擴(kuò)散到硅片中。
但隨著芯片制程工藝不斷上升，集成度越來(lái)越高，尺寸越來(lái)越小，雜質(zhì)在硅片中擴(kuò)散的濃度、深度和分布范圍都需要更精確地控制，所以小尺寸的芯片現(xiàn)在都采用離子注入工藝。
相比于擴(kuò)散，離子注入的優(yōu)點(diǎn)有很多，包括可以精確控制摻雜濃度和摻雜深度、可以獲得任意的雜質(zhì)分布、雜質(zhì)濃度的均勻性和重復(fù)性好、摻雜溫度低、沾污少、無(wú)固溶度極限。
可以說(shuō)，離子注入的技術(shù)高低，決定了芯片上器件成型后的性能強(qiáng)弱。
2020年，全球集成電路離子注入機(jī)市場(chǎng)規(guī)模僅18億美元左右，在晶圓制造工藝設(shè)備市場(chǎng)中占比只在3%左右，但卻與光刻機(jī)、刻蝕機(jī)和鍍膜機(jī)并稱四大核心裝備，正是因?yàn)槠渲匾浴?/font>
前面提到，離子注入有許多優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也非常顯著，首先是用高能雜質(zhì)離子轟擊硅片，如果控制不好，可能會(huì)使硅片晶格產(chǎn)生損傷，甚至失去晶體特性。另一個(gè)缺點(diǎn)對(duì)于我國(guó)更加顯著，那就是晶體注入需要非常復(fù)雜且昂貴的機(jī)器，技術(shù)門檻很高。
總的來(lái)說(shuō)，離子注入機(jī)包括離子源、離子引入和質(zhì)量分析器、加速管、掃描系統(tǒng)和工藝腔5個(gè)部分組成。
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雖然看上去只有“區(qū)區(qū)”5部分，但是僅離子源就包括了下面這么多東西，整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度可想而知。
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系統(tǒng)復(fù)雜還在其次，其內(nèi)部運(yùn)作的工序也十分繁瑣，蘊(yùn)藏大量難點(diǎn)，比如晶片在不同機(jī)器間傳遞容易碎裂、束流穩(wěn)定性不足、離子源壽命不足、冷卻達(dá)不到指標(biāo)、晶片可能被擊穿等等，對(duì)機(jī)器技術(shù)指標(biāo)有極高要求。
過(guò)往，這個(gè)領(lǐng)域處于美國(guó)絕對(duì)壟斷之下。
其中應(yīng)用材料公司1家就占去了70%的市場(chǎng)份額，其次為Axcelis(亞克士)，占據(jù)了近20%的市場(chǎng)份額。
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根據(jù)不同的用途，離子注入機(jī)又按照不同的能量和束流指標(biāo)，分為低能大束流離子注入機(jī)、高能離子注入機(jī)和中低束離子注入機(jī)。
在芯片制程越來(lái)越小的情況下，離子注入的深度要求也在相應(yīng)減少，用于淺層摻雜的低能大束流離子機(jī)越發(fā)成為主流。
據(jù)Gartner數(shù)據(jù)披露，低能大束流離子注入機(jī)占離子注入機(jī)市場(chǎng)總份額的61%，中低束流離子注入機(jī)和高能離子注入機(jī)分別占20%和18%。
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在這個(gè)細(xì)分市場(chǎng)，壟斷程度更高。目前用量最大的低能大束流離子注入機(jī)主要由3家龍頭企業(yè)掌控，包括市占率40%的應(yīng)用材料、市占率32%的Axcelis。
還有就是我們開(kāi)頭提到的AIBT，市占率也有25%。
這么一家業(yè)內(nèi)數(shù)得上號(hào)的巨頭，為什么會(huì)陷入“剽竊”中國(guó)技術(shù)的風(fēng)波?
2 有意思的是，這輪訴訟中的2家公司，其實(shí)頗有淵源。
以陳炯為首的凱世通5位創(chuàng)始人，實(shí)際上也是AIBT的創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)，全部是世界一流的離子注入設(shè)備專家。陳炯還是AIBT的首席技術(shù)官，技術(shù)實(shí)力相當(dāng)扎實(shí)。
1999年公司成立后，正是在陳炯的帶領(lǐng)下，AIBT成功開(kāi)發(fā)了2代大束流離子注入機(jī)，打入集成電路制造廠商的28nm關(guān)鍵制程。 2009年，中國(guó)“02專項(xiàng)”調(diào)研組在硅谷找到了陳炯。
關(guān)于02專項(xiàng)，我們的文章之前已經(jīng)做了詳細(xì)介紹。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，國(guó)家在2006年提出了一項(xiàng)立足于未來(lái)15年，扶持高科技領(lǐng)域16個(gè)重大專項(xiàng)發(fā)展的規(guī)劃，也就是《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006--2020年)》。
關(guān)于芯片制造的“極大規(guī)模集成電路制造技術(shù)及成套工藝”項(xiàng)目就排在第2位，因此行業(yè)內(nèi)將之稱為“02專項(xiàng)”，包括光刻機(jī)、蝕刻機(jī)、離子注入機(jī)等都包含其中。
國(guó)家高瞻遠(yuǎn)矚的鼎力支持，加上國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)如火如荼，給半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的前景提供了無(wú)限想象空間，陳炯團(tuán)隊(duì)當(dāng)即決定，回國(guó)發(fā)展，“大家從頭開(kāi)始，打造一個(gè)屬于中國(guó)的高端裝備品牌”。
顯然，在技術(shù)上，這對(duì)他們來(lái)說(shuō)并不難。從結(jié)果來(lái)看確實(shí)如此，能夠反過(guò)來(lái)對(duì)外出售技術(shù)就是明證。
不過(guò)在一開(kāi)始，他們的起步并不順利。
在國(guó)際形勢(shì)還不嚴(yán)峻的情況下，國(guó)內(nèi)外半導(dǎo)體廠商優(yōu)先選擇的是國(guó)外設(shè)備。這種技術(shù)密集的行業(yè)，先發(fā)優(yōu)勢(shì)極難動(dòng)搖。
因此凱世通成立后，只能先從離子注入機(jī)的零部件入手，并且舍棄了創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)擅長(zhǎng)的集成電路領(lǐng)域，轉(zhuǎn)戰(zhàn)技術(shù)相通，但是應(yīng)用還是空白的光伏離子注入機(jī)市場(chǎng)，并且在這個(gè)市場(chǎng)做到了全球第1。
借著光伏的東風(fēng)大獲成功后，適逢國(guó)內(nèi)集成電路領(lǐng)域“國(guó)產(chǎn)替代”的熱度升起，凱世通又適時(shí)轉(zhuǎn)回自己的“老本行”。
根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院2020年的數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)離子注入設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為44.5億元，其中集成電路領(lǐng)域規(guī)模達(dá)43.2億元，絕大多數(shù)份額還屬于應(yīng)用材料、Axcelis、AIBT這3家巨頭。
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然而在那之后，國(guó)內(nèi)設(shè)備商迅速突破。
首先是“國(guó)家隊(duì)”。作為央企中電科旗下專門負(fù)責(zé)離子注入機(jī)攻關(guān)的子公司，中科信在2021年宣布，已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)離子注入機(jī)全譜系產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化，可為全球芯片制造企業(yè)提供離子注入機(jī)一站式解決方案，工藝段覆蓋至28nm。
實(shí)際上在更早的2018年，其28nm的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入中芯國(guó)際生產(chǎn)線。2020年6月15日，其12英寸中束流離子注入機(jī)順利搬入集成電路大產(chǎn)線。
相較而言，作為民企代表的凱世通技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化水平似乎更勝一籌。
在業(yè)務(wù)上，凱世通是全球唯一一家全領(lǐng)域離子注入設(shè)備都覆蓋的公司，包括光伏、芯片、AMOLED、IGBT等等的離子注入機(jī)，他們都有業(yè)務(wù)。
2020 年凱世通獲得多個(gè)不同類型的 12 英寸低能大束流離子注入機(jī)和高能離子注入機(jī)訂單，集成電路離子注入機(jī)產(chǎn)品已進(jìn)入客戶驗(yàn)證階段。
2021年，凱世通自主研發(fā)的首臺(tái)低能大束流離子注入機(jī)和高能離子注入機(jī)，相繼通過(guò)國(guó)內(nèi)主流12英寸晶圓廠的驗(yàn)證和驗(yàn)收。
從其公布的技術(shù)指標(biāo)上看，其低能大束流離子注入機(jī)所覆蓋的特征線寬、注入能量、注入劑量、最大產(chǎn)能等指標(biāo)與國(guó)外主流同類產(chǎn)品已經(jīng)基本相同，并且注入束流能達(dá)到國(guó)外主流產(chǎn)品的將近2倍。
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此外，今年7月，其母公司萬(wàn)業(yè)企業(yè)在回應(yīng)投資者提問(wèn)時(shí)透露，凱世通超越7nm離子注入平臺(tái)已通過(guò)客戶驗(yàn)證并取得驗(yàn)收。
還有消息稱，其集成電路離子注入機(jī)已突破3nm工藝，其主要參數(shù)均優(yōu)于國(guó)外主流同類產(chǎn)品。
對(duì)于未來(lái)，根據(jù)《中國(guó)制造2025》的規(guī)劃，2025年半導(dǎo)體核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料應(yīng)實(shí)現(xiàn)70%的自主保障，這是一個(gè)巨大的空間。
盡管目前國(guó)內(nèi)技術(shù)水平還比較落后，但巨大的蛋糕勢(shì)必成為本土企業(yè)突圍的動(dòng)力。
前瞻網(wǎng) | 
發(fā)表于 2022-9-7 09:15:37
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