espacenet 华为强势挖角 5nm光刻机两年内量产？细思恐极

今年5月15日，美国出台针对华为的新出口管制措施，禁止华为使用美国EDA软件设计芯片，晶圆代工厂不能使用美国半导体设备为华为生产芯片。因此，华为的芯片设计和芯片制造陷入了巨大的困境。

最近，TSMC还在法国研讨会上公开表示，在美国给予的120天宽限期后，TSMC将不再为华为制造芯片。此外，SMIC在招股说明书中还表示，未来将无法使用美国半导体设备为华为制造芯片。此外，TSMC和三星都表示，如果没有美国设备，他们不会为华为建造生产线。

那么华为应该如何解决自主开发芯片的制造问题呢？没有美国的设备是有可能建一条芯片生产线的。

1.华为强招人。是要涉足设备制造还是自己建生产线？

其实在我们之前的文章《华为会自己建晶圆厂吗？EDA呢？我们提到，从上个月开始，华为从很多设备厂商招聘了一些相关人才。

上周，一家半导体设备制造商的内部人士向我们爆料称，“华为最近拿到了上海几家半导体设备制造商的员工通讯录，并逐一拨打电话。我们公司，除了总经理，基本都是接到华为的电话。有了同事就被挖走了，直接放下手里的重要项目就直接走了。”

华为强大的挖墙脚战术甚至惹恼了国内很多半导体设备厂商的老板。"中小企业的首席执行官们去找上海市政府的领导投诉."一家半导体设备制造商的内部人士向我们投诉。

最近我们再采访相关设备厂的商务人员时，告诉我们“华为前段时间密集打电话，最近一直没动静，应该招了很多人。上一次，SMEE CEO找工信部麻烦，因为华为的“挖墙”让他们家02专项不可能了。”

显然，从这些方面的消息来看，华为似乎真的很想涉足半导体设备领域。

但华为招聘的一家半导体设备制造商的员工表示，“华为并没有直接说要做设备，而是可能想在没有美国设备的情况下建一条生产线。”。

但就在上周，当我们参加华为内部的一个研讨会时，华为内部的一名发言人表示，“华为不会建造自己的生产线。”

至于原因，主要有以下几个方面:第一，华为一直强调只会专注于核心竞争力；其次，晶圆制造需要巨大的资金投入。一个先进晶圆厂的投资需要数百亿美元。比如TSMC计划在美国建一个5nm晶圆厂，预计投资高达120亿美元；第三，晶圆代工领域需要长期的技术积累和投入。无论是TSMC还是三星，在晶圆制造领域已经深入耕耘了几十年才有今天的地位；第四，晶圆制造是一项非常复杂的任务。三星和TSMC都依靠全球半导体设备制造商和材料制造商的合作来取得今天的成功。

的确，卡在华为自主研发的芯片制造中的不仅仅是生产线本身，而是生产线需要的一系列关键半导体设备。尤其是制造工艺先进的芯片生产线，可能很难离开美国的半导体设备。所以现在说自建生产线还为时过早。首先要解决的问题是如何实现芯片制造中的关键设备都不能被美国卡住。

但是华为真的准备好自己做半导体设备了吗？半导体设备种类繁多，华为自己不可能做到全部。哪怕只做可能会卡在美国的半导体设备，光靠华为是做不到的，那会让华为完全偏离目前的主营业务。所以，如果你真的想做装备，你只会做最核心的一个脖子的装备。

二、卡脖子的关键:半导体设备

其实晶圆制造的整个过程需要:氧化炉、涂胶显影设备、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备、化学机械抛光机、清洗机、晶圆检验设备等。另外，在IC封装测试中，需要切割、芯片贴装、打线、封装等环节，也需要大量的设备。可以说，任何一个设备环节卡住了，所有的努力都白费了。

我们之前在《为华为建设一条没有美国设备的生产线，TSMC三星能做到吗？本文详细介绍了美国制造商在半导体设备领域的强势地位。根据美国半导体行业研究公司VLSI Research公布的2019年全球销售额排名前十的半导体设备制造商，其应用材料在美国仍排名第一，在潘麟半导体排名第四，在科雷排名第五。此外，美国的Terida也是全球十大半导体设备制造商。

以半导体设备市场排名第一的美国应用材料公司为例，2018年沉积设备领域应用材料份额为38%。此外，数据显示，在全球PVD设备市场，应用材料占有近55%的份额，全球化学气相沉积设备市场份额已达到近30%；在化学机械抛光市场，应用材料的份额高达70%；在离子注入机市场，应用材料的市场份额高达70%。

在蚀刻设备市场，林凡半导体也有很高的市场份额。根据2017年全球销售额，林凡半导体占全球蚀刻设备市场份额的45%，居世界第一，其中导体蚀刻占全球市场份额的50%以上，居世界第一；介质刻蚀占全球市场份额20%以上，居世界第二；化学气相沉积约占全球市场的20%，居世界第三位。

在全球半导体前端测试设备市场，美国的科雷和应用材料也处于前列。根据2018年的SEMI数据，科雷在全球半导体前端检测设备市场占有52%的高市场份额，居行业第一，半导体检测设备领域排名第一，其次是应用材料，占12%，这两家美国厂商的市场份额达到64%。

目前，国内半导体设备制造商可以在蚀刻机、PVD、化学气相沉积、清洗机、氧化/退火设备等方面进行一些国产替代。，但是在14nm/7nm工艺中完全避开美国半导体设备是极其困难的。

△以长江仓储2017年4月-2019年投标设备中标数据为参考

此外，在半导体制造的核心设备光刻机市场，全球光刻机市场主要由ASML、佳能和尼康垄断，占全球市场的99%。其中，ASML是世界上唯一的EUV光刻机供应商。

但国内的国产光刻机制造商上海微电子在90nm依然是最先进的，传闻其28nm光刻机要到2021-2022年才能交付。而要造出一台能生产华为目前需要的7nm/5nm工艺芯片的光刻机就更难了。

3.华为自主研发5nm光刻机，两年内量产？

7月21日，网上出现了两个传言，华为将研发自己的光刻机。

一个是一个数字博主在微博上发布的谣言，说华为成立了光刻机部门，将研发自己的光刻机，预评估的5nm光刻机将在两年内投入量产。

另据传闻，华为已聚集数万人，关闭研发，每天工作12-16小时，力争两年内进口14nm光刻机。

这两个传闻一看就真的很刺激。但实际上，这两个传言确实有些夸张，可信度低。尤其是第一个谣言，更是扯淡。

之所以会有这个传闻，可能与最近网上曝光华为招聘“光刻工艺工程师”的信息有关。

但如果仔细看招聘信息的内容，可以看到这个“光刻工艺工程师”的工作要求主要与芯片制造有关，与光刻机的研发无关。

1.华为2016年开始研发光刻机？

然而，今天，一些网民发现了华为在2016年申请的一项名为“光刻设备和光刻系统”的PCT专利。由此，很多网友认为，华为可能早在2016年就开始研发光刻机了。

▲图片来源:@数字野兽

但是，即使华为在2016年申请了与光刻机相关的专利，也不代表华为当时就已经开始研发自己的光刻机了。这完全是两个概念。因为有时候一个好的创意可以申请专利，但是从专利到实际设备还有很长的路要走。

此外，我们发现名为“一种光刻设备和光刻系统”的PCT专利的发明人florian Ragnas似乎不是光刻技术专家。因为，除了2016年与光刻相关的专利外，2017年以来华为申请的florian Ragnas专利都是与内存和存储技术相关的，再也没有与光刻相关的专利了。

同样，我们通过专利搜索平台搜索了华为在国内公布的所有相关专利，使用了“光刻”这个词作为关键词，但很遗憾，只有之前的专利命名为“一种光刻设备和光刻系统”。

此外，我们还登录了欧洲专利数据库，搜索了华为在欧洲专利局注册的所有专利，以“光刻”作为专利标题或介绍的关键词。虽然返回了两个结果，但它们实际上与光刻机无关。

此外，我们还搜索了光刻工艺、光刻等关键词，但也没有发现与光刻机研发相关的专利。

很明显，如果华为早在2016年就开始研发自己的光刻机的话，这四年在国内外已经申请了一系列与光刻机相关的技术专利，但遗憾的是，上面从头到尾只提到了一项专利。

所以基本可以肯定，华为在今年之前并没有真正开发光刻机。

为了比较，我们可以看看ASML和上海微电子的相关专利数据。

根据公开信息，截至2018年初，ASML在全球拥有约12000项专利和专利申请，在中国拥有1326项专利申请。几乎所有的专利都集中在光刻机及其部件上。当时，ASML有16万名员工，其中大多数是R&D员工。这也说明了研发先进光刻机需要的人才投入。

至于上海微电子，目前员工1000人左右。截至2020年5月，上海微电子持有的专利和专利申请数量已超过3632项。然而，与ASML相比仍有巨大差距。

2.EUV光刻机的研发难度如何？

如前所述，目前，全球光刻机市场的99%被ASML、尼康和佳能占据。而这种市场格局也是经过几十年的市场竞争才最终形成的。

早在1970年，佳能就推出了第一台半导体光刻机PPC-1，今年是其推出50周年。80年代尼康开始进入半导体制造领域，拥有40年光刻机研发历史。现在ASML，光刻机市场的领导者，成立于1984年，拥有36年的光刻机研发历史。

△1970年佳能生产的日本第一台半导体光刻机PPC-1

由此可见，光刻机市场的三大巨头，经历了数十年的R&D和市场竞争，才有今天的地位。ASML之所以能成为EUV光刻机的唯一供应商，也离不开TSMC、三星、英特尔等晶圆制造巨头的支持，他们多年来给钱，下订单，免费充当“老鼠”。

即使是国内光刻机的领头羊上海微电子，从2002年成立至今也有近20年的历史，但其最新的90纳米光刻机也只是十几年前ASML的水平。显然，通过以上介绍，我们可以看出光刻机的研发需要长期的技术积累，不是一朝一夕就能完成的。

△上海微电子90纳米光刻机

那么开发光刻机到底有多难呢？上海微电子总经理何曾说:“SMEE最好的光刻机包括13个子系统，3万个机械部件，200多个传感器，每个都要稳定。就像欧冠决赛，谁踢得不好，谁就输。”

ASML的EUV光刻机有10多万个零件，极其复杂，要求极高的误差和稳定性。这些零件几乎都是定制的，90%都采用了世界上最先进的技术，甚至有些接口需要工程师用高精度机械打磨，尺寸调整次数可能高达百万次以上。

可以说光刻机是一个集成了世界上最先进技术的精密系统。无论是ASML、佳能还是尼康，光刻机的许多核心部件都由世界各地的供应商提供。

数据显示，在AMSL EUV光刻机的10万个零配件中，8万多个精密零件来自全球40多个国家，而其核心零件主要来自欧美日韩台。比如ASML光刻机的光学镜头来自德国蔡司，光源技术来自美国Cymer，最新的EUV光刻机来自德国通快。

但由于瓦森纳协议的存在，欧美厂商手中的EUV光刻机及其核心部件等尖端设备和技术被禁止出口中国。SMIC订购的价值1.2亿美元的ASML EUV光刻机被美国和荷兰政府封锁。

所以对于华为来说，如果真的想开发一款高端光刻机供自己使用，它最大的困难不是组装一台高端光刻机，而是打造一条不会被美国卡住的高端光刻机供应链。

3.两年内推动自主研发光刻机的可能性有多大？

从华为和上海微电子等设备厂商已经雇人的消息来看，华为确实有发展自己光刻机的可能性，但要说能在两年内实现量产能生产14nm甚至5nm芯片的光刻机，显然太夸张了。

首先，如果你想制造5纳米和更先进工艺的芯片，你必须使用EUV光刻机。而开发EUV光刻机有多难，我们应该对前面的介绍有一定的了解。华为如果想开发自己的EUV光刻机，就必须绕过ASML庞大的专利体系。

其次，除了技术和专利方面的困难，如何打造一个不会被美国卡住的高端光刻机供应链是更大的问题。如前所述，即使是强大的ASML，其80%的EUV光刻机零部件都是由全球供应商提供的，主要来自欧美、日韩和台湾省。然而，由于瓦森纳协议的存在，ASML EUV光刻机核心部件的许多供应商不太可能向华为供货。目前，光刻机核心部件的国内供应商在性能和精度上与国外仍有很大差距。

因此，即使华为决定开发自己的光刻机，它仍然面临核心组件供应有限的问题。华为可能受美国限制的光刻机需要的核心部件都要自己研发吗？这显然不现实。

那么问题来了！作为一家从未涉足光刻机研发的企业，现在才组建了团队。两年后可以绕过ASML的专利，解决几万个尖端零件的供应问题，打造能生产5nm芯片的EUV光刻机，超越佳能、尼康等老牌光刻机厂商，打破ASML的垄断？就因为这个企业是华为，没有什么不可能的。

当然，这并不是说华为下定决心研发光刻机就不会成功，而是说华为无法在两年内实现能够生产5nm芯片的光刻机的量产。

那么如果华为自己开发DUV光刻机，两年内进口14nm光刻机可能吗？对于这个谣言，有一定的可能性，但是可能性比较低。

虽然DUV光刻机的难度比EUV光刻机低很多，但还是那句话。对于从未涉足光刻机研发的华为来说，如果想绕过佳能、尼康、ASML等巨头在DUV光刻机更成熟市场的专利，解决光刻机所需几万个零件的供应问题，两年之内就能出成果，可能性极小。

应该知道，上海微电子已经深入光刻近20年，最先进的光刻机还是90nm，传闻中分辨率28nm的光刻机要到2021-2022年才能交付。如果上海微电子这么容易被刚入行的华为超越，那么上海微电子的人是不是都白干活了？既然如此，华为为什么要去上海微电子挖很多人？

另外需要指出的是，上海微电子开发的28nm分辨率光刻机可以用来生产14nm的芯片，甚至可以在多次曝光下生产12nm的芯片。既然上海微电子能生产14nm芯片的光刻机两年内就要出来了，为什么华为不选择和上海微电子合作，而是要挖墙脚，另起炉灶，自己做光刻机？这显然风险更大。

众所周知，华为旗舰手机投产需要一年甚至两年以上的时间。即使华为真的打算开发自己的光刻机，也需要巨大的资金、人才投入和长期的研发积累。为什么有人认为刚刚开始组队的华为，短短两年就能研发出自己的光刻机，可以达到甚至超越佳能、尼康、上海微电子等老牌光刻机厂商的水平？光刻机的研发难度只有旗舰手机可比吗？

总结:

根据我们得到的消息，华为确实去了很多半导体设备厂挖人。比如国内光刻机厂商上海微电子就被挖走了。从这个角度来看，华为可能确实打算开发自己的光刻机。

然而，即使华为现在开始开发自己的光刻机，也极不可能在两年内推出一款能够生产5nm芯片的光刻机。如果时间周期延长几年，可能性更大。

但即使华为自主研发的光刻机未来成功，仍需与众多非美国半导体设备厂商合作，打造一条没有美国设备的先进生产线。因为光刻只是芯片制造的众多关键环节之一，华为无法自主开发所有可能在美国卡住的半导体器件。

可能很多网友认为，只要华为下定决心做自我研究，没有什么是不可能的！好吧，就算华为超级有能力，也能自行研发出所有能在美国卡住并突破的半导体器件，但是如果美国这个时候再次禁止半导体材料呢？华为是不是又要自建半导体材料了？