日本專家：沒有我們的CMP設(shè)備，中國(guó)的晶圓制造就是個(gè)笑話

在晶圓制造這個(gè)技術(shù)密集、壁壘極高的世界里，有這樣一句話：“沒有CMP設(shè)備，芯片不過是廢銅爛鐵。”這絕不是危言聳聽，而是半導(dǎo)體制造實(shí)際運(yùn)行中最真實(shí)的感受。某些日本專家甚至公開宣稱，“沒有我們?nèi)毡竞兔绹?guó)的CMP裝備，中國(guó)晶圓制造就是個(gè)笑話。”

CMP是什么？

CMP全稱 Chemical Mechanical Planarization，中文叫化學(xué)機(jī)械拋光。聽名字很學(xué)術(shù)，但它的作用非常直觀：它是讓晶圓變得“完美光滑”的關(guān)鍵步驟。芯片從硅片開始，經(jīng)過光刻、刻蝕、薄膜沉積等多道工序，在堆疊出無數(shù)層電路之后，如果表面不夠平整，那么后續(xù)的每一道光刻、沉積、刻蝕都會(huì)出現(xiàn)誤差和缺陷。換句話說，如果晶圓不平坦，那后續(xù)的精細(xì)電路就是“畫在沙灘上的圖案”，極易毀壞。CMP正是負(fù)責(zé)把這個(gè)表面打磨得納米級(jí)平坦的“隱形英雄”。

CMP技術(shù)結(jié)合化學(xué)腐蝕與機(jī)械研磨雙重作用，在納米尺度上對(duì)晶圓表面進(jìn)行精細(xì)處理，使其達(dá)到高度平坦的程度。沒有CMP，即便光刻機(jī)再先進(jìn)，晶圓仍然會(huì)“歪七扭八”，導(dǎo)致芯片良率大幅下降甚至報(bào)廢。正因如此，無論是邏輯芯片還是存儲(chǔ)芯片，只要是先進(jìn)制程的晶圓，都離不開CMP設(shè)備。全球權(quán)威產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告顯示，CMP設(shè)備在晶圓制造中是不可或缺的核心裝備之一，是推進(jìn)先進(jìn)節(jié)點(diǎn)技術(shù)升級(jí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

令人震驚的是，在全球CMP設(shè)備市場(chǎng)中，美國(guó)應(yīng)用材料（Applied Materials）與日本荏原（EBARA）這兩家公司長(zhǎng)期占據(jù)著90%以上的市場(chǎng)份額。在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)（如14nm、7nm及以下）的量產(chǎn)線中，幾乎所有的高端CMP設(shè)備都來自這兩家國(guó)際巨頭。

為什么兩家公司能牢牢掌控這個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域？因?yàn)镃MP設(shè)備不是簡(jiǎn)單的機(jī)械拋光機(jī)，而是高度集成了物理設(shè)計(jì)、化學(xué)配方、機(jī)械控制、精密制造、過程監(jiān)控等多學(xué)科技術(shù)的極端復(fù)雜系統(tǒng)。每一臺(tái)設(shè)備的內(nèi)部傳感器、力控系統(tǒng)、拋光墊夾持、化學(xué) slurry 配方，以及終點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)都是多年累積的技術(shù)密集成果。這意味著： 不是簡(jiǎn)單造出來就能用，而是要在十年磨一劍的研發(fā)積累中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠量產(chǎn)。

因此，美日巨頭說沒有我們的CMP設(shè)備，中國(guó)做不出來好芯片，在表面上看有其市場(chǎng)邏輯，但更多透出一種技術(shù)自信甚至傲慢。

日本在精密機(jī)械制造上擁有深厚積淀，這毋庸置疑。從拋光設(shè)備到拋光材料、從耐用零部件到穩(wěn)定性控制，日本公司長(zhǎng)期主導(dǎo)著CMP設(shè)備的高端市場(chǎng)。特別是荏原，其CMP平臺(tái)被許多先進(jìn)晶圓廠采用作為標(biāo)準(zhǔn)配置之一。

但需要指出的是，這種論調(diào)的背后，既有技術(shù)積累，也不乏某種行業(yè)慣性下的既得利益者心態(tài)。事實(shí)上，日本的CMP制造商未必希望看到中國(guó)崛起，這就像過去他們對(duì)中國(guó)光刻膠、硅片等產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)那種居高臨下的語(yǔ)氣一樣。歷史一再證明，壟斷從來不會(huì)永久存在——工業(yè)創(chuàng)新永遠(yuǎn)在前進(jìn)。

面對(duì)美日長(zhǎng)期壟斷，中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)并沒有選擇坐以待斃。特別是在CMP設(shè)備領(lǐng)域，中國(guó)企業(yè)近年來取得了實(shí)質(zhì)性突破。

以華海清科為代表的一批國(guó)產(chǎn)CMP設(shè)備制造商，正在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上迅速搶占份額。這家公司不僅實(shí)現(xiàn)了12英寸CMP設(shè)備的量產(chǎn)銷售，還在28nm成熟制程設(shè)備中取得了大量應(yīng)用，在14nm制程驗(yàn)證上已成功進(jìn)入客戶試驗(yàn)階段。

此外，還有北京爍科精微、杭州眾硅等企業(yè)，也在不同尺寸、不同應(yīng)用場(chǎng)景的CMP設(shè)備上不斷推進(jìn)國(guó)產(chǎn)化。集微咨詢的行業(yè)報(bào)告表明，這些企業(yè)已在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)逐漸形成規(guī)模，國(guó)產(chǎn)CMP設(shè)備的市場(chǎng)份額在持續(xù)上升。

過去幾年，中國(guó)CMP設(shè)備完全依賴進(jìn)口；而現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)設(shè)備的供應(yīng)比例已經(jīng)顯著提升，不再是“無CMP就不能生產(chǎn)”的絕對(duì)局面。更重要的是，中國(guó)在拋光材料體系、終點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)、精準(zhǔn)力控系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)方向上逐漸積累經(jīng)驗(yàn)，縮小與應(yīng)用材料、荏原之間的技術(shù)差距。

所謂“笑話論調(diào)”，核心不是技術(shù)本身，而是一種居高臨下的行業(yè)態(tài)度。但事實(shí)上，中國(guó)的芯片產(chǎn)業(yè)早已進(jìn)入 攻堅(jiān)突破的關(guān)鍵階段。無論是光刻機(jī)、刻蝕機(jī)、還是CMP設(shè)備，中國(guó)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)都在加速追趕、密集研發(fā)。不少國(guó)產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)進(jìn)入芯片制造前線，與國(guó)際競(jìng)品同場(chǎng)競(jìng)技。

回顧歷史，每一次技術(shù)壟斷的終結(jié)，都是被后來者的堅(jiān)持與創(chuàng)新打破。從落后到追趕，從追趕到并跑，中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來值得期待。

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