在半導體產(chǎn)業(yè)的浩瀚星空中，一股新的技術浪潮正悄然興起。曾幾何時，光刻機作為芯片制造的“明星設備”，其地位無可撼動。然而，近期業(yè)內(nèi)流傳的兩則言論，卻將人們的目光引向了另一個同樣重要的領域——刻蝕設備。
其中一則言論出自英特爾高管之口，他大膽預測：“蝕刻技術將取代光刻成為芯片制造核心。”此言一出，立即在半導體市場激起了千層浪。盡管目前ASML的極紫外（EUV）光刻機仍是制造高端芯片的關鍵，但這位高管認為，隨著新型晶體管設計如環(huán)繞柵極場效應晶體管（GAAFET）和互補場效應晶體管（CFET）的出現(xiàn)，刻蝕技術在整體工藝中的重要性將顯著提升。
這些新型設計的核心在于三維結構的復雜性，這對精確刻蝕提出了更高要求。為了從各個方向“包裹”柵極或創(chuàng)建堆疊結構，芯片制造商需要更精細地去除晶圓上的多余材料。因此，未來的重點可能從單純依賴光刻機縮小特征尺寸，轉向更復雜、更關鍵的刻蝕工藝。
在全球晶圓制造領域，光刻、刻蝕和薄膜沉積技術被譽為半導體制造的“三駕馬車”。這三者價值量占比相當，共同支撐著半導體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。如果將光刻機比作芯片電路中的“投影儀”，那么刻蝕機便是芯片結構的“雕刻刀”，其重要性不言而喻。
刻蝕設備的重要性正從兩個維度清晰顯現(xiàn)。首先，隨著制程節(jié)點的縮小，刻蝕工藝的復雜性正呈指數(shù)級增長。在14nm以下芯片制造中，刻蝕機的作用愈發(fā)凸顯。即便光刻機技術再先進，也存在極限。目前EUV光刻機的波長限制在13.5nm，對于更小的尺寸，需要通過多重模版方法實現(xiàn)，這一過程中刻蝕設備發(fā)揮了巨大作用。當芯片制程來到0.5nm以下，即便是EUV光刻機也難以勝任。
其次，刻蝕設備的應用貫穿半導體制造全流程，尤其在邏輯芯片、存儲芯片及先進封裝中發(fā)揮關鍵作用。在3D NAND存儲芯片制造中，刻蝕工序占比已從2D NAND時代的約25%提升至如今的超過50%。這足以證明，隨著芯片從平面走向立體堆疊，“雕刻”工序的復雜度和重要性已不亞于“投影”工序。
在中國半導體產(chǎn)業(yè)中，刻蝕設備的分量同樣不可輕估。受限于部分設備性能，國內(nèi)先進制程要實現(xiàn)更小尺寸，不得不依賴多重曝光技術。這一現(xiàn)實使得刻蝕技術及相關設備的需求與重要性持續(xù)攀升。目前，國內(nèi)已有北方華創(chuàng)和中微公司兩大半導體設備公司嶄露頭角。
北方華創(chuàng)作為半導體設備領域的平臺型企業(yè)，其設備品類數(shù)量在國內(nèi)位居前列，覆蓋多個集成電路生產(chǎn)環(huán)節(jié)。而中微半導體則屬于專業(yè)型設備商，專注于刻蝕工藝環(huán)節(jié)。兩家公司各有側重，北方華創(chuàng)主營硅刻蝕設備，中微半導體則專攻介質刻蝕設備。
在刻蝕設備市場，中微公司的看點相對較多。其在CCP、ICP設備領域均擁有強大實力，部分產(chǎn)品已進入海外產(chǎn)線，批量應用于5nm及以下先進制程生產(chǎn)線。而北方華創(chuàng)的關注度則更高，其設備在成熟制程和先進制程領域均有廣泛應用。
除了這兩家公司外，半導體刻蝕設備市場還迎來了一位“后起之秀”——屹唐半導體。該公司前身為美國應用材料公司旗下的半導體濕法設備業(yè)務部門，2015年通過國產(chǎn)化收購重組成立。目前，屹唐半導體已形成刻蝕、薄膜沉積、快速熱處理等三大類核心設備產(chǎn)品線，客戶覆蓋中芯國際及國內(nèi)兩大存儲芯片龍頭。
未來，芯片制造中將需要何種刻蝕技術？隨著半導體技術的發(fā)展，芯片關鍵尺寸不斷縮小，傳統(tǒng)干法刻蝕技術已難以滿足需求。而原子層刻蝕（ALE）作為一種高精度原子尺度微加工技術，逐漸成為半導體制造中的關鍵技術之一。這一技術的特性與英特爾所提及的未來芯片制造趨勢高度契合。
ALE能夠將刻蝕精確到一個原子層（相當于0.4nm），要求刻蝕過程均勻地、逐個原子層地進行，并獲得極高的刻蝕選擇率。憑借精確的刻蝕控制、良好的均勻性、微小的負載效應等優(yōu)點，ALE越來越受到重視。目前，國際廠商已先行布局，國內(nèi)頭部刻蝕設備公司也及時捕捉到這一趨勢。
在國產(chǎn)半導體市場中，對刻蝕設備的需求主要呈現(xiàn)“全鏈條覆蓋”與“尖端突破”兩大特征。既需要覆蓋成熟制程全流程的綜合型設備能力，又渴求突破5nm及以下先進制程的尖端設備。北方華創(chuàng)和中微公司均在持續(xù)突破，以滿足國內(nèi)晶圓廠大規(guī)模擴產(chǎn)和先進制程演進的需求。
當光刻的“極限”逐漸顯現(xiàn)，刻蝕設備正從芯片制造的“關鍵配角”走向舞臺中央。從英特爾高管的預言到新型結構對刻蝕精度的要求，刻蝕設備賽道的熱度并非偶然，而是半導體制造邏輯演進的必然結果。國內(nèi)市場已給出清晰答案：中微公司、北方華創(chuàng)和屹唐半導體等企業(yè)的競爭與協(xié)作，共同勾勒出國產(chǎn)刻蝕設備的“梯隊成長”格局。
