國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備廠商如何筑起專利墻？

在2019年3月20日的盛美半導(dǎo)體設(shè)備（下簡稱“盛美”）新品發(fā)布會上，公司董事長兼首席執(zhí)行官王暉博士提到最多的一個詞就是“專利”。專利和技術(shù)鐵定是半導(dǎo)體設(shè)備市場占有率的核心，據(jù)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)調(diào)查公司VLSI Research前不久發(fā)布的“2018年全球半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠商排行榜”來看，這TOP15的榜單，只有一家中國企業(yè)上榜。

2018年的全球半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備廠商的銷售額排名Top15，銷售額的單位是百萬美金。（圖片源自：VLSI Research）

這組數(shù)據(jù)的關(guān)鍵顯然不僅僅是只有一家中國企業(yè)上榜這么簡單，同比增長的數(shù)據(jù)也是值得深思的。我們可以從中看出，大部分的公司都有兩位數(shù)的成長，一些公司的同比增長率甚至超過了50%。這似乎只有具有壟斷性的排行榜才有這樣的夸張數(shù)據(jù)，也從側(cè)面反應(yīng)了半導(dǎo)體設(shè)備市場是一個門檻極高的領(lǐng)域。猶記得2018年11月舉行的“2018年中國半導(dǎo)體制造裝備戰(zhàn)略峰會暨第六屆半導(dǎo)體設(shè)備市場年會”上，有一組數(shù)據(jù)顯示——2017年國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備國內(nèi)市場的占有率為14.3%，這個數(shù)據(jù)在2020年有望達(dá)到20%左右。另外據(jù)SEMI統(tǒng)計，中國本土廠商的半導(dǎo)體設(shè)備，只占全球市場份額的1~2%。

盛美半導(dǎo)體設(shè)備董事長兼首席執(zhí)行官王暉博士

在盛美提供的資料中，筆者又發(fā)現(xiàn)了這樣的兩段話：

全球半導(dǎo)體芯片制造中心經(jīng)歷了多次地區(qū)轉(zhuǎn)移，從70-80年代的美國到80年代后期-90年代的日本，再到90年代后期的中國臺灣和韓國，而在未來十年，中國將成為全球半導(dǎo)體芯片制造的中心；

由于半導(dǎo)體制造技術(shù)日趨成熟，在這波興起的中國芯片制造潮流中，只有擁有革命性、顛覆性技術(shù)的公司才有可能成為全球半導(dǎo)體設(shè)備市場上升起的中國明星。

這兩段話如果和本文開篇的排行榜一對比，顯得有些弱不禁風(fēng)。有個問題非常突出，中國要有半導(dǎo)體設(shè)備領(lǐng)域的明星企業(yè)，憑什么？有一組數(shù)據(jù)至少很樂觀，SEMI的統(tǒng)計顯示，2017年，中國大陸占全球半導(dǎo)體設(shè)備銷售量的15%，排在全球第3。而到2019年，中國大陸在半導(dǎo)體設(shè)備方面的投資將有望上升到全球第2的位置。這組數(shù)據(jù)來自“2018中國集成電路創(chuàng)新應(yīng)用高峰論壇”，SEMI中國區(qū)總裁居龍的演講PPT里。

也就是說，大量需求可能會帶動上游玩命搞技術(shù)。盛美的資料里也提到這個方式“在亞洲建立強(qiáng)大的業(yè)務(wù)并且與國內(nèi)客戶間緊密聯(lián)系，奠定了中國半導(dǎo)體設(shè)備企業(yè)未來的發(fā)展的堅實基礎(chǔ)。”如果說這是基礎(chǔ)環(huán)境需要的條件，那盛美口中那句“具有革命性、顛覆性的技術(shù)公司”從何而來？

從王暉表現(xiàn)的非常自信的演講中，筆者似乎看到一點關(guān)于筑專利墻的“技巧”——從細(xì)節(jié)入手。

1，第一個設(shè)備是多陽極局部電鍍銅設(shè)備——Ultra ECP map Tool，該設(shè)備針對晶圓制造，先進(jìn)工藝需要超薄籽晶銅設(shè)備，尤其是局部鍍銅設(shè)備面臨鍍銅均勻性等挑戰(zhàn)。王暉表示，在局部鍍銅這一塊，盛美半導(dǎo)體設(shè)備擁有當(dāng)今世界獨(dú)一無二的技術(shù)，在這一塊獨(dú)占鰲頭，并有多個專利保護(hù)。采用盛美半導(dǎo)體的局部鍍銅技術(shù)，可以實現(xiàn)電鍍初始階段就做到均勻電鍍，實現(xiàn)完全的無氣穴填充。目前該技術(shù)主要應(yīng)用于40nm、28nm，在未來，盛美將繼續(xù)往更小的工藝節(jié)點推進(jìn)，在14nm、12nm及更小節(jié)點。

關(guān)于市場，王暉分析道：“目前的全球前道鍍銅市場大約為2億美金以上，雖然市場沒有很大，但鍍銅設(shè)備的技術(shù)含量非常高?！倍⒚赖膶＠?xì)節(jié)捕捉在多陽極局部鍍銅這一塊。

2，第二個設(shè)備是先進(jìn)封裝拋銅設(shè)備—Ultra SFP-Advanced Packaging。

在講解拋銅的概念之前，他首先介紹了封裝技術(shù)。隨著今后如AI等技術(shù)的發(fā)展，芯片的管腳會越來越多，怎樣封裝堆疊具有成千上萬個管腳的芯片，目前已有2.5D封裝技術(shù)。在芯片進(jìn)行鍍銅后，還需要把表面多余的銅拋掉，這就需要核心工藝——拋光。目前現(xiàn)階段的拋光采用的是機(jī)械化學(xué)研磨（CMP），而傳統(tǒng)的化學(xué)研磨面臨著一個問題，即耗材的成本問題。而盛美采用了一種復(fù)合式的拋光技術(shù)，首先對銅膜進(jìn)行90%的電拋光，繼而再進(jìn)行10%的化學(xué)機(jī)械研磨（CMP）, 再用濕法刻蝕去除阻擋層。由于電拋光的化學(xué)液可以重復(fù)循環(huán)使用，這樣節(jié)省80%以上的耗材費(fèi)用。

對此，王暉表示：“這是盛美的核心專利產(chǎn)品，目前只有盛美能夠做到，這也是盛美為未來的先進(jìn)封裝所儲備的技術(shù)?！?

3，高溫硫酸清洗設(shè)備——Ultro C-Tahoe。

取名Tahoe也是有很深的淵源，據(jù)王暉博士介紹，Tahoe是位于硅谷東北面的一條非常漂亮、水非常清澈的湖，中文名為太浩湖。為這個設(shè)備取名為Tahoe，就是希望這個設(shè)備的推廣可以減少排放，保護(hù)Fab廠周邊的水質(zhì)能像太浩湖一樣清澈、明亮。所以這個設(shè)備的一大特點就是能大大地節(jié)省化學(xué)液，可以減少90%的硫酸使用量，減少對環(huán)境的影響。王暉稱：“這是盛美半導(dǎo)體的獨(dú)家發(fā)明，全世界首臺?！憋@然，專利細(xì)節(jié)捕捉在解決硫酸使用量上。

關(guān)于這三款設(shè)備實際情況，王暉表示：“目前這三個設(shè)備都有訂單，一般來說我們設(shè)備首先會送給第一個客戶，做得好交錢，做不好拉回來，這的確存在一些風(fēng)險，到目前為止，我們送了那么多，沒有一臺被退的?！?

正如王暉所說：“半導(dǎo)體生產(chǎn)線太貴了，一個便宜的生產(chǎn)線就能達(dá)到30億美金?，F(xiàn)在3nm、5nm的能達(dá)到200億美金，比金磚還要貴。這條線上任何一個設(shè)備就是一個環(huán)節(jié)，如果這個環(huán)節(jié)不過硬，生產(chǎn)線就會亂，所以廠商買每一個設(shè)備非常小心。而半導(dǎo)體銷售是一個長期的過程，剛才一個記者問我，這幾年怎么做，我說我們不是做成的，我們是熬成的，熬出來的，只是做的時間夠長，熬出來的?！备唛T檻的半導(dǎo)體設(shè)備的熬，也只能從一點點專利細(xì)節(jié)入手，某一個步驟做到“全球首家”，才能慢慢盤活整個企業(yè)和市場。