刻蚀,这个听起来有点“冷门”的词,实际上是芯片制造里最锋利的那把“手术刀”。它决定了芯片上那一条条纳米级电路能不能刻得又细又准,是5nm、3nm工艺的命门所在。
如今,中、美、日三国正围绕这项核心技术展开一场没有硝烟的“刻蚀战争”。这不仅仅是设备的较量,更是技术路线、产业生态、甚至国家战略的正面对抗。如果说光刻机之于荷兰,那么刻蚀设备之于美国,就是另一座坚不可摧的技术堡垒。
应用材料(Applied Materials)和泛林集团(Lam Research),两家巨头几乎掌控了全球高端刻蚀市场的命脉。他们不仅设备领先,更可怕的是——专利墙高得让人绝望。应用材料的设备能在CCP(电容耦合等离子体)与ICP(感应耦合等离子体)两大技术路线上自由切换,从导体刻蚀到介质刻蚀几乎“全能”;泛林集团则以高深宽比刻蚀称霸3D NAND领域,是每一个存储芯片厂都离不开的“灵魂设备”。
他们的优势不仅体现在设备性能,更体现在系统化的“平台能力”上——像应用材料的Endura平台,把PVD、CVD、刻蚀、表面处理全都装进一个真空系统里,客户只要拧开一根管子,就能搞定半条产线。东京电子(Tokyo Electron)是刻蚀设备领域的第三极。不同于美国企业那种“面面俱到”的专利碾压,日本企业更喜欢深挖细分领域的工艺壁垒。
在介质刻蚀、反应腔体结构、内部气体流控设计等“微观细节”上,东京电子的专利布得密不透风。他们的设备与DRAM、3D NAND的具体制程紧密挂钩——不是大而全,但极致、稳定、可靠。过去十年,中国刻蚀设备的进步速度可以用“火箭式”来形容。
中微公司、北方华创、盛美上海、屹唐股份——这几家企业已经撑起了国产刻蚀的“基本盘”。中微公司是当之无愧的技术尖兵。它的CCP刻蚀机已经覆盖28nm以上大部分工艺节点,并在7nm、5nm制程中实现了突破。尤其在3D NAND高深宽比刻蚀方面,中微的设备已经进入国际一线大厂的生产线。更令人期待的是,中微正在攻关原子层刻蚀(ALE)技术——那是“原子级精度制造”的终极目标。
北方华创走的是另一条路。它更像是一个“平台型巨头”,能把刻蚀、薄膜沉积、热处理、清洗设备打包成一整套解决方案。对正在疯狂扩建的国内晶圆厂来说,这种“一站式服务”比黄金还珍贵。虽然在最前沿的7nm以下节点上稍显滞后,但在功率半导体、MEMS、封装领域,北方华创的刻蚀技术已经站上国际先进水平。
盛美上海则走特色化路线。它在化合物半导体和先进封装领域扎根,靠独家的TEBO?技术成功打进国际存储大厂供应链。虽然市场规模不如逻辑芯片,但它的差异化路径清晰、定位准确。至于屹唐股份,则在成熟制程里稳扎稳打。它的设备性价比高,性能稳定,在功率器件、MEMS等领域站稳脚跟,成为中游市场的重要一环。刻蚀设备的未来,正在沿着两条清晰的方向演进:
一、平台化:从设备到生态的战争
芯片制造商不想被十几个设备商“掣肘”,更倾向选择能提供整体解决方案的伙伴。这意味着未来的竞争将从“单台设备”升级为“系统平台”的较量。谁能构建起稳定、协同、高效的生态系统,谁就能赢下下一个十年。
二、原子级制造:极限工艺的新边界。
当芯片尺寸逼近3nm、2nm,刻蚀精度要达到“原子级”的控制。GAA、CFET这些新架构让刻蚀必须像外科手术一样精准。这正是中国厂商正在奋力追赶的方向——中微攻坚ALE,北方华创押注原子级均匀性,国内刻蚀正从“能用”向“能精、能稳、能量产”迈进。
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