2026.10.08 | AC | SemiCap | China Advanced Node Capacity & Tool Localization
原标题:国内先进制程产能规划与半导体设备国产化替代进展分析
摘要
·燕东微两条12英寸产线的产品布局与量产节奏,国内14纳米及以下先进逻辑制程的主要参与者、产能规划与良率水平
新凯来的设备布局,无EUV条件下实现等效先进制程的技术路径,以及设备关键零部件的国产替代
专家观点:
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Q&A
请详细介绍燕东微在12英寸产线上的产品布局、工艺节点、产能规划?
燕东微有两条12英寸产线:燕东科技产线规划产能为4万片/月,主要生产高密度功率器件、显示驱动IC、电源管理IC以及硅光芯片,工艺节点为65纳米;北电集成产线规划产能5万片/月,制程主要集中在28纳米至55纳米节点,同时也在评估14纳米工艺的导入。北方华创向其供应的设备主要应用于28至55纳米工艺节点,具体包括:
刻蚀设备:
· CCP介质刻蚀机如Accura LX系列,用于氧化硅、氮化硅的介质刻蚀,以及接触孔和通孔的刻蚀,应用于28纳米和55纳米逻辑工艺。
· ICP硅刻蚀机如612D系列,用于浅沟槽隔离、多晶硅栅极以及侧墙的刻蚀,主要集中在28纳米及以上节点。
· ICP金属刻蚀机如612M系列,用于铝、钨等金属以及硬掩膜的刻蚀,同样聚焦于28纳米和55纳米节点。
· CCP晶边刻蚀机:全制程适用,用于去除晶圆边缘的聚合物残留。
薄膜沉积设备:
· PVD设备:
· Metal PVD:用于12英寸先进制程的金属化薄膜沉积,涵盖铜互连、铝电极、金属硬掩膜、金属栅和硅化物等工艺,主要应用于22纳米、28纳米至55纳米的逻辑芯片。
· TSV Metal PVD:用于深硅通孔的金属化填充,应用于3D集成等先进封装领域。
· CVD设备:
· PECVD:用于沉积氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃等介电质薄膜,应用于22纳米、28纳米至55纳米节点。
· LPCVD:用于接触孔、通孔的钨填充以及多晶硅的沉积,应用于22纳米、28纳米至55纳米节点。
· Tube CVD:用于沉积氧化硅、氮化硅、多晶硅和非晶硅。
· PEALD:用于沉积氮化硅等高k、低k介质薄膜,应用于28纳米及以上节点。
其他设备:
· 等离子去胶机如ACE I300系列,全制程适用,用于光刻胶的干法去除。
· 热处理设备:包括用于氧化硅生长、中高温退火和水汽退火的12英寸立式高温氧化退火炉,用于金属合金化处理的立式低温合金退火炉,以及RTP和减压原位湿法氧化系统。
· 清洗设备。
燕东微28纳米产线的产能规划、主要产品方向以及量产时间表是怎样的?
燕东微28纳米产线的规划产能预计在5万片/月左右。产品方向主要包括显示驱动芯片、数模混合芯片以及嵌入式MCU。该产线于2025年底完成首台设备搬入,2026年进行设备调试并计划在年底实现通线量产。预计在2027年至2028年期间将进行产能爬坡,目标是在2029年至2030年达到满产状态。此外,燕东微未来也在筹划和评估14纳米工艺。
目前国内14纳米及以下先进逻辑制程的产能布局和主要参与者有哪些?
国内在14纳米及以下先进逻辑制程领域的主要参与者和产能布局如下:
中芯国际:
· 中芯南方:于2019年第三季度量产了国内第一条14纳米产线,后扩产至3.5万片/月。技术上已从14纳米演进至12纳米,以提升性能和降低功耗。
· 中芯北方(北京亦庄):其14纳米产线也已量产,主要承接华为等高端客户的订单。
华虹集团旗下华力微:
· 华力微六厂:是集团的先进制程主要基地,从28纳米起步,具备14纳米3D工艺能力,规划产能为4万片/月。
其他厂商:
· 中芯深圳:正在准备建设14/16纳米产线。
· 青岛芯恩:其目标是到2027年底,建成月产4万片用于高阶MCU的产线。
· 鹏芯微等其他企业也在此领域有所布局。
请详细介绍一下国内14纳米及以下先进制程的产业格局?
国内14纳米及以下先进制程的产业格局中,除了中芯国际,还涌现出多家企业如鹏芯微等。目前,中芯国际的7纳米工艺在不同芯片上良率存在差异。中芯国际的AI芯片订单多来自华为昇腾,寒武纪占一定比例,其余来自平头哥、摩尔线程和壁仞等公司。由于台积电在2022年至2024年间相继停止为寒武纪、摩尔线程、壁仞及沐曦等企业代工7纳米芯片,这些公司只能转向国内的中芯国际和华虹进行生产。
国内7nm制程的产能规划是怎样的?
国内7nm制程的产能主要集中在中芯南方的SN1和SN2项目,规划产能各为3.5万片/月。展望未来,预计到2027至2028年,总产能将进一步扩张。
在当前环境下,国内半导体头部企业如何解决先进制程设备供应问题?
面对设备供应挑战,国内企业主要通过多种途径解决。首先,部分企业如中芯国际多年前已采购光刻机,其中一些设备可能尚未完全交付。同时,华虹、长鑫等公司已在港口储备了光刻机,为国产化应用做准备。其次,头部企业正加速验证国产设备。华为通过投资青岛芯恩等公司,并与鹏芯微、鹏新旭等合作,旨在协助国内设备商共同发展,尽管各方在合作中会保留核心技术,但共同推动先进制程发展的目标是一致的。
如果部分关键设备无法通过国产化替代或外部采购获得,国内半导体产业将如何通过技术路径创新来弥补设备短板,以实现先进制程的目标?
即使部分高端设备难以获取,国内产业已探索出通过技术创新实现“弯道超车”的路径。一种方法是优化现有设备或工艺。例如,在没有EUV光刻机的情况下,可以通过DUV多重曝光技术来实现7nm制程,尽管其性能可能相当于台积电的8nm级别,这与此前实现14nm的路径类似。另一种方法是工艺创新,以规避对特定高端设备的依赖。以存储芯片为例,长江存储在缺少如Lam Research的高端刻蚀机时,无法一次性完成对296层甚至更高层数高深宽比结构的刻蚀。其解决方案是采用中微公司和北方华创的设备,分两次进行刻蚀,然后通过堆叠和键合技术,将两片晶圆结合,再键合一层CMOS辅助逻辑芯片,最终实现296层存储芯片的制造。长江存储研发的Xtacking晶栈技术就是这种堆叠技术的体现,三星也购买了相关专利。即使国产刻蚀机目前验证的90:1高深宽比无法达到业界顶尖的100:1甚至120:1的水平,通过这种技术堆叠依然可以实现高端产品的制造。
除了传统的几何微缩路径,业界是否正在探索新的技术方向以延续性能提升,例如“韬(τ)定律”,其核心原理和目标是什么?
是的,业界正在探索新的技术路径,其中“韬(τ)定律”是一个重要方向,它代表了一种不同于传统几何微缩的思路。传统的摩尔定律通过几何微缩,不断缩小晶体管尺寸来提升性能。然而,当制程逼近1nm等物理极限时,这条路径将难以为继。新思路,如“韬(τ)定律”,其核心并非追求将晶体管做得更小,而是转向“时间微缩”。它通过逻辑堆叠、系统架构重构等立体化设计手段,优化芯片内部的信号传播路径,旨在缩短信号传播的时间常数和减少延迟。芯片运算的本质是电信号的传递,通过缩短信号传输的路程和减少停顿时间,即使元器件尺寸没有缩小,芯片的整体运行效率和反应速度也能实现显著提升。华为已有采用“韬(τ)定律”技术研发的手机发布。
如何评价新凯来这家公司未来的发展潜力及其在半导体设备行业中的竞争地位?
新凯来其发展定位是成为平台型公司,类似于北方华创的模式。尽管在刻蚀领域可能无法超越中微,但在其他产品线上具备超越的潜力。行业内有“北方有北创,南方有新凯来”的说法,有时也会将中微公司并列其中。新凯来在量测设备领域布局广泛,已突破了部分国产空白,例如AFM等技术。公司已于2025年发布十几款量测设备。其核心优势在于拥有自建的fab厂和多台光刻机,这使其能够直接获取客户数据并进行大量开发,从而加速产品迭代和技术进步,这是中科飞测等竞争对手所不具备的。
新凯来在半导体设备领域的产品线布局情况如何?
新凯来的产品线布局非常全面,不仅覆盖薄膜沉积和刻蚀等多个细分品类,还在高端存储和逻辑芯片领域寻求突破。公司在清洗、离子注入等领域也有布局,相关设备计划于2026年导入客户进行验证。在技术进展方面,新凯来的ALD设备技术水平较高,据称可应用于5纳米制程。
华为在推动半导体产业链自主化方面采取了哪些策略?其技术路径对中芯国际、华虹等国内晶圆厂有何借鉴意义?
华为通过其全产业链布局、强大的资金实力、国资背景以及技术和人才优势,大力发展半导体产业。例如,其逻辑堆叠技术为业界提供了新的思路。面对EUV光刻机的缺失,中芯国际、华虹等厂商可以借鉴华为的思路,不与先进制程进行纯粹的几何尺寸微缩竞争,而是转向通过架构创新等方式实现性能提升。长江存储的Xtacking技术是另一个成功案例,尽管其NAND技术被认为比DRAM或逻辑芯片简单,但其国产化进程具有标杆意义。长江存储在2022年遭遇供应商断供后,通过两次刻蚀再堆叠的工艺,实现了与三星、海力士一次成型技术相当的290多层芯片制造能力,三星甚至购买了长江存储的Xtacking技术。长江存储的设备国产化率逐年提升,这表明通过技术创新可以突破设备限制。
在半导体设备关键零部件领域,国产替代的进程和挑战体现在哪些方面?
国产替代进程在挑战中不断推进。以射频电源为例,2021年至2023年期间,AE对国内一家在PVD领域占据60%以上市场份额的龙头企业断供。由于当时国内缺乏成熟的射频电源供应商,该企业转而与从事医疗设备电源开发的联影电源合作,在3到6个月内就将产品导入现场。尽管初期遇到了整机跳电等问题,通过硬件电路改装和软件升级,问题得以解决,并在2024至2025年间持续优化了漏电保护和短路保护等功能。当2024年下半年AE放松管制时,由于联影电源的产品已能满足使用需求,且在服务和性价比上具备优势,客户选择继续使用国产电源。类似地,在机械手领域,过去由Brooks和日本住友主导、市场占有率合计超95%的市场,也逐渐被新松等国内厂商替代。