作为集成电路制造的“母机”,设备在集成电路产业发展中至关重要。提升设备领域的可控力,是破解集成电路产业“卡脖子”的关键之一。总体来看,我国已成为集成电路设备的最大消费国,但在关键设备和先进制程设备上面临美国、日本和欧洲厂商的垄断控制甚至是打压。为推动产业自主发展,近年来我国在集成电路产业设备领域涌现出一大批开拓者,在一定程度上实现部分设备的有效替代。但是,在美国对华政策日趋紧张的大背景下,集成电路设备本身行业规模不大和超长的产业链特征,降低了后发者进入的吸引力,且难以突破领先者形塑的技术路线,在后发赶超过程中还会面临领先企业依托自身优势构筑的“进入壁垒”以及可能实施的“定向狙击”。为此,需进一步保持战略定力,推动设备领域的国产化和赶超发展,不仅要着眼于长期发展目标以加大政策支持力度和创新政策工具,还要把握技术、市场等机会窗口期推动产业跃迁,强化国际合作尤其是与韩国等处于类似市场地位的国家合作,完善我国在设备领域的供应链体系。
关键词:
集成电路设备;全球竞争力;赶超战略
基金项目
国家社会科学基金重点项目“中国关键核心技术突破路径研究”(20AGL002);国家社会科学基金重大项目“智能制造关键核心技术国产替代战略与政策研究”(21&ZD132);中国社会科学院登峰战略企业管理优势学科建设项目;中国社会科学院产业与区域发展智库立项课题“智能芯片产业链供应链安全研究及数据库建设”(项目标号:2020G06)的阶段性研究成果。
设备是集成电路制造的“母机”,是保障我国集成电路产业安全的基础。从全球范围来看,集成电路设备领域被美国、日本和欧洲巨头所把控,留给后发国家和地区的空间极为有限。然而,在近年来我国推动集成电路产业发展的大背景下,集成电路设备各个环节涌现出一大批创新型企业,部分领域也取得了一些突破。本文在对集成电路产业设备全球市场竞争分析的基础上,从具体细分领域的典型企业视角出发,分析我国在集成电路设备领域赶超的现实困境,进而提出一些对策建议,以期为我国集成电路产业赶超发展、助推集成电路产业安全提供一些参考。
集成电路设备的构成及全球市场发展态势
芯片制造设备总体可分为用于晶圆制造的前道设备和用于组装、测试及封装的后道设备两类。前道设备的精密度和效率决定了芯片的功能和先进性,其包括多达50余种不同类型的、高度专业化的设备,服务于芯片制造的上千个步骤中,包括光刻、刻蚀、镀膜/沉积、离子注入、化学机械研磨、清洁等过程控制等,制造工艺的复杂性势必要求设备制造厂商与晶圆厂、材料供应商、研究机构等加强联系以形成稳定的供应链;后道工艺步骤较少,所需要的设备类型也较少,从而大大降低了后道工厂的投资成本。从生产流程来看,晶圆制造涉及到的主要设备有光刻机、刻蚀设备、镀膜/沉积设备、量测设备、清洗设备、离子注入设备、化学机械研磨设备、热处理设备、封装设备等九大类关键设备。
1由于芯片制造制造过程极为复杂,但制造流程前后段的工艺复杂度存在较大差异,相对复杂的晶圆制造和测试被称为前道(Front End)工序,而相对简单的芯片封装、测试及成品入库则被称为后道(Back End)工序,前道和后道一般在不同的工厂分开处理。用于制造和测试环节的设备通常被称为前道设备,由于封装、测试及成品入库环节的设备被称为后道设备。
(一)全球半导体设备市场规模
根据国际半导体产业协会(SEMI)的数据显示,2020年全球半导体设备销售额约711.9亿美元,较2008年的295.2亿美元增长1.41倍,年均复合增长率达到7.61%,远远超过同期全球GDP增速。根据国际半导体产业协会(SEMI)预测,2021年和2022年全球半导体设备销售额分别为953和1013亿美元,同比增长34.1%和6.3%2。