半导体零部件的困难包围

半导体工业有这样一条规则，“一代技能、一代工艺、一代设备”，先研宣告技能，然后构成工艺,最终再构成设备。因为不断有新技能呈现，产生了新工艺，新的设备才会有企业买。

而半导体设备的晋级迭代，很大程度上有赖于精细零部件的要害技能打破。精细零部件不只是半导体设备制作中难度较大、技能含量较高的环节之一，也是国内半导体设备“卡脖子”的环节之一，也支撑着整个半导体芯片制作和现代电子信息工业。

依照通用性区分，半导体零部件能够分为精细机加件和通用外购件。

精细机加件一般由各设备公司工程师自行设计，委外加工，一般只用于本公司出产设备，如工艺腔室、传输腔室。这种零部件的国产化相对简单，但对外表处理、精细机加工等技能要求较高。

而通用外购件一般是通过长时间验证，得到许多设备商、晶圆制作厂广泛认可的零部件，愈加标准化，运用数量也更大，不只设备商会收购，晶圆厂也会收购此类部件作为耗材和备件运用，例如石英件、射频电源、泵、阀门、密封圈、流量计、陶瓷件等。这类零部件需求较强的通用性和共同性，且要得到设备商、晶圆厂的认证，因而国产化难度较大。

静电卡盘就归于开发技能难度较大的一种。

在先进的大规划集成电路制作过程中有着几百种工艺过程，晶圆片需求在多达几百种的工艺设备之间来回传输并进行加工检测。在加工过程中，晶圆片有必要被十分平稳、固定地安放在工艺设备上。

完结这一系列操作就需求用到卡盘，依据作业原理、结构方法、夹紧方法等方面的不同，卡盘首要分为机械卡盘、真空卡盘、静电卡盘三品种型。其间静电卡盘因为其对工件损害小、精度高级特色，被广泛运用于半导体制作工艺等需求精细加工的场景。

1、半导体工艺固定晶圆的“无形之手”

静电卡盘（Electrostatic Chuck，简称E-Chuck），其原理是运用静电吸附原理将待加工晶圆吸附在其外表，使晶圆坚持较好的平整度，能够按捺晶圆在工艺中的变形，并且能够通过背吹气体来操控晶圆外表温度。

相较于机械卡盘，静电吸盘减少了机械运动部件，降低了颗粒污染，增大晶片的有用面积。与真空吸盘比较，静电吸盘可用于低压强（真空）环境，适用于需求运用卡盘操控晶片温度的场合。

凭仗这些特性，静电卡盘被广泛用于PVD、刻蚀机、离子注入机等设备，其在半导体制作工艺的多个环节扮演着重要作用。

现代半导体工艺中包含晶圆的清洗、氧化、光刻、刻蚀、堆积等环节，每个环节中又涉及到多种工序，这其间离子掺杂、离子注入、物理气相堆积（PVD）、化学气相堆积（CVD）等工序均需求确保晶圆的平稳固定，因而都需求静电卡盘来进行夹持。

在半导体制作工艺中，晶圆的平整度与洁净度对整个半导体制作的精度与良率至关重要，相较于传统的机械卡盘与真空卡盘，静电卡盘因吸附力均匀、污染小、可作用于真空环境等优势也就成了不贰之选。

而静电卡盘的要害与难点则在于温度操控。

半导体工艺中对晶圆的温度操控至关重要，以干法刻蚀为例，需求将晶圆操控在100°C到-70°C的某一特定温度下以保持某种刻蚀特性，因而需求通过静电卡盘对晶圆进行加热或散热，从而对晶圆温度进行精准操控。

跟着新一代半导体技能的开展，低温刻蚀与堆积等工艺一般需求晶圆到达更低的温度，因而对静电卡盘的散热功能就提出了更高的要求。

从技能视点看，除所承载晶圆标准尺度逐步增大之外，静电卡盘的开展趋势首要表现为温度均匀性操控需求前进，即分区温控温区数量逐步前进。

2000年前后，分区温控温区数量一般为2区，2000年至2005年期间，分区温控温区数量一般为4区，而在现阶段，已有超越100温区的静电卡盘产品被研发出产并投入实践运用。

2、美日独占严峻

半导体设备的品种大致分为机械类、电气类、机电一体类等大类，但因为半导体设备精细度高、结构杂乱，需求的零部件品种及数量极端巨大，在每一个大类中也有较多的细分品类，导致商场高度碎片化。

据芯谋研讨数据，2020年我国晶圆厂商收购的8-12寸晶圆设备零部件产品结构占比较大的别离为石英件、射频发生器、泵、阀门、吸盘、反响腔喷淋头号，别离占比11%、10%、10%、9%、9%、8%。

因为细分品类的高度碎片化，并且不同零部件之间存在着必定的差异性和技能壁垒，因而半导体零部件商场并未呈现一个独占型的大型供货商，各赛道的龙头供货商大多是专善于单一或少量品类。

例如ZEISS特长光学部件，Edwards、日本荏原的真空泵，AE布局射频发生器，VAT的阀门零部件等。首要龙头厂商收入体量大多在几亿美元到十几亿美元的体量，相较数百亿美元的总商场规划，各安闲整体商场中比例都不高。

据VLSI Research数据，近10年里，半导体零部件商场前十大供货商的商场比例总和安稳在50%左右。

从地域散布上看，除了光刻机零部件商场以ASML和其全球供应链供货商组成以外，其他通用型零部件商场首要由美国、日本供货商主导。国内暂无规划适当的零部件厂商呈现。

静电卡盘便是其间一个典型的细分零部件商场。

美国的静电卡盘制作商包含Applied Materials与Lam Research等，日本的静电卡盘制作商包含Shinko、TOTO、NTK、Creative Technology Corporation等。

据QYResearch数据，Applied Materials、Lam Research与Shinko三家公司，占有了2021年全球静电卡盘商场出售额前三位，占比别离为43.86%、31.42%、10.20%，算计占比85.48%。

此外，2021年国内静电卡盘商场也首要由上述的美、日厂商独占，其间前三大厂商出售比例占比超越93.52%，高于全球CR3，独占程度更高。

而静电卡盘又是半导体制作工艺设备中价值量占比相对较高的中心零部件。

据拓荆科技招股说明书，2019年至2021年Q1-Q3静电卡盘所属的机械类零部件占拓荆科技中心原资料收购额比重保持在25%以上，且一向处于一切零部件大类收购额比重的*位。据珂玛科技公告，静电卡盘占刻蚀机原资料收购本钱的12.7%。

但现在我国静电卡盘的自主水平及国产化率，与其它半导体零部件、要害原资料的境况共同，用低情商的说法是简单被卡脖子，高情商的说法便是可代替空间大。

3、包围困难

本年5月23日，日本经济工业省正式发布了《外汇法》法则修正案，将先进芯片制作所需的23个品类的半导体设备列入出口办理的控制目标，其间包含具有20个以上温控区静电卡盘的各向异性刻蚀设备。

似曾相识的一幕从前也在三星身上演出，2019年日本宣告约束对韩国出口光刻胶、氟化聚酰亚胺和氟化氢三种要害的半导体资料，铁锤刚砸下三天，三星掌门李在镕坐立不安，特地赶赴日本央求松口。

但背面的缘由并不相同，换言之，日本宣告半导体零部件卡咱们的脖子，咱们除了发愤图强没其他方法。

针对潜在的静电卡盘断供危险，现在已有多家国内制作商展开了静电卡盘的相关布局，并已取得了许多实质性的开展。比方已完成小规划量产的华卓精科和取得打破性开展的中瓷电子。

这种单点的打破仅限于单一层面的从0到1，而放眼整个半导体零部件商场，想要全面或许部分的包围，难度依旧很大。

首要在于半导体零部件工业是一个高度涣散但又有技能壁垒的商场，且有国产代替和用国产代替又是两回事。而详细到半导体零部件的卡脖子现状，仍有5个需求处理的要害点：

1 对质料的功能要求高

我国机械加工工业老练，但资料工业根底较为单薄，详细目标尚待精进。

如精细陶瓷件对质料要害目标的要求较高，需求高纯度、高精细度、十分均匀且安稳的安排结构，国内资料厂尚处于研发环节；

2 后工序处理难度大

半导体设备精细零部件产品具有高精细、高洁净、高耐腐蚀、耐击穿电压等功能，因而在加工件中，形状加工仅是根底，仅满意形状精度要求，后端的外表处理与清洗工艺中有更多的技能堆集。

例如关于反响腔而言，需求一起具有耐腐蚀、耐击穿、高洁净度，并能完成高密封性和高真空度；

3 杂乱电气类产品的开发研发难度高

半导体设备是杂乱的机电一体化系统，其间涉及到许多的电气组件运用，相较金属加工件，电气类组件的结构更杂乱，国内相关厂商仍处于起步阶段。

例如泵产品，尽管沈阳科仪已成为国内晶圆线干泵的首要供货商之一，但半导体级的高真空度冷凝泵和涡轮泵国产化率依旧较低；

4 认证系统杂乱，周期长

半导体设备职业内有较为严厉的认证系统和供货商资质认证系统，若要进入国内外设备厂商的供应链，需求通过长时间且苛刻的客户认证，取得认证后也要继续进行不定期的资质复审，才能与下流客户树立长时间安稳的合作关系；

5 商场碎片化

例如Gauge、MFC、O-ring等零部件，不只对精度和资料的要求高，并且半导体级产品的商场规划很小，各品类下的厂商体量都较小。一般用于食物、医药等范畴的产品不满意半导体级标准，半导体级产品存在较多技能壁垒、软实力要求高，有许多Know-How。

4、结尾

许多时分，有一种声响说国产半导体是“被逼着”开展的。其实这话说对了一半，国内半导体开展的确是遭到制裁后才闯入群众视界，但咱们其实在2014年就加大半导体出资力度了。

像以碳化硅、氮化镓为主的第三代半导体，早在2013年科技部就在国家高技能研讨开展方案(863方案)中列了出来，前一段时间又约束了镓和锗的出口，本质上这也是一种自我维护和工业晋级。

2021年10月29日，在华为军团组成建立大会上，任正非喊出了“没有退路便是成功之路”的宣言，其实也相同适用于国内许多的半导体零部件厂商。

再说，缓慢的前进也是前进。