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我国半导体设备业发展现状

发布时间:2004-04-01 来源:中国自动化网 类型:产业分析 人浏览
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半导体设备

导  读:

与我国快速发展的半导体和集成电路产业相比,国内半导体设备制造业的发展相对缓慢,新建的6英寸、8英寸集成电路制造厂几乎都是从国外引进设备,无论在技术上还是在资金上都制约着我国集成电路产业的发展。我国半导体和集成电路产业发展的基础仍然是非常脆弱的。

 
  子曰:“工欲善其事,必先利其器。”俗话说:“没有金刚钻,别揽瓷器活。”讲的都是一个道理,即要做好一件事情或工作,必须要有精良的工具或装备。半导体和集成电路专用装备制造业是支撑半导体和集成电路产业健康发展的基础,它融合了约50个学科的高新技术,是基础研究和应用研究共同发展的产物,是科学技术水平的集中表现,也是半导体生产工艺的高度物化。

  半导体和集成电路专用装备本身也是一大产业,全球年销售收入高达数百亿美元。集成电路专用装备的投资占集成电路厂总投资的70%左右(见下表)。当前,集成电路生产线的价格越来越贵,一条月产2万片的6英寸、8英寸、12英寸芯片生产线,投资分别高达2亿、10亿和20亿美元。8英寸芯片制造设备的单台价格均达数百万美元,先进光刻机的单台价格已超过1000万美元,8英寸硅片清洗机的价格也已超过200万美元。巨额投资已成为制约我国微电子产业发展加速的因素。

  现状我国半导体和集成电路专用装备制造业始于20世纪50年代后期,40多年来生产了300余种、十几万台各种半导体设备。目前涉足半导体研究和制造的单位已从低潮时的10多家恢复到40家以上,其中主要单位近20家。芯片制造设备、封装设备、材料制备设备、净化设备、检测设备和试验设备均有一些单位在研究和生产。

  从销售角度分析,国产半导体设备的服务方向虽仍以一些院校和研究所中的科研型集成电路生产线以及半导体分立器件、LED、太阳能电池、SAW、电力电子等其他应用半导体设备的领域为主,但部分材料制备设备(6英寸单晶炉、研磨机、抛光机)、后道工序设备(6英寸划片机、塑封机、自动封装系统、模具)以及6英寸前道工序中的扩散设备、快速热处理设备、清洗设备等已逐步进入集成电路生产领域。

  目前我国半导体和集成电路专用装备制造业的技术水平为:0.5μm、6英寸生产线主要设备(包括电子束曝光机、分步重复投影曝光机、RIE金属刻蚀设备、RIE介质刻蚀设备、大束流离子注入机、IMD-CVD、磁控溅射台、LPCVD、氧化扩散系统、硅片匀胶显影处理系统、硅片腐蚀清洗系统、石英管清冼机、ECR-CVD、旋转冲洗甩干机等14种18台套)已经通过鉴定和验收;0.25μm以上水平设备的单元技术有所突破;0.1μm、10级的空气净化产品和检测仪器,超纯水处理设备和超纯气体净化设备已有系列产品;部分品种的半导体和集成电路塑封机、自动封装系统和塑封模具已可满足用户需要;适应线宽1μm以上、64腿以下集成电路的数/模混合和数字集成电路测试系统已经批量提供用户使用;国产高低温试验设备已在用户中取得了良好的信誉。通过“863”计划安排的一批高水平项目正在研制中。通过电子信息产业发展基金重点安排的8英寸立式扩散炉、8英寸快速热处理设备、8英寸多工位硅片清洗腐蚀设备、8英寸硅片自动划片机、集成电路自动封装系统、VXI数模混合集成电路测试系统等项目,以及自行安排的部分8英寸材料制备设备和后工序设备也正在加紧研制。

  在行业建设方面,突出的特点是行业队伍不断扩大,体制改革取得可喜进展。一些行业外的企业纷纷进入半导体和集成电路专用装备制造领域,例如沈阳芯源先进半导体公司的硅片匀胶显影设备、上海花木九泰微机电技术发展有限公司的ICP深槽刻蚀设备;国外一些著名的制造商已经或正在加快将制造基地移向中国,例如TOWA半导体设备(苏州)有限公司和最近开业的山田尖端科技(上海)有限公司;一批由学有所成的海外华人组建的半导体设备公司也正在前期筹划和准备之中。

  主要问题发展环境缺乏半导体和集成电路产业与其装备业协调发展的统一战略部署和鼓励产业发展的政策环境,影响了技术、人才、资金等社会资源对半导体和集成电路专用装备制造业的注入,限制了行业的快速发展,如优惠政策倒挂、关税倒挂问题等。

  研发经费严重不足,国外公司的研发资金占销售收入的15%左右,用于新品开发的费用高达单台售价的十几倍,我国则仅为其十几甚至几十分之一。

  技术差距我国半导体和集成电路专用装备的制造技术与国外先进水平相比,加工线宽相差五个技术档次(0.5μm、0.35μm、0.25μm、0.18μm、0.13μm、0.10μm);国外12英寸设备已经成熟,我国8英寸产品仍在试制阶段。

  产业规模国际上半导体和集成电路专用装备制造业的规模约占半导体业的1/5~1/4,而我国半导体和集成电路专用装备制造业产品品种的覆盖面虽然较广,但由于技术档次低,市场竞争力极弱。2002年国产装备在国内半导体和集成电路装备市场的占有率不到2%,仅占我国半导体行业销售额的约0.5%,占全球半导体设备销售额的0.1%左右。

  人才资源经过几十年的发展,我国已拥有一支宝贵的技术队伍,在各专业领域积蓄了丰富的实践经验,但由于从事半导体和集成电路装备制造业的企业少而且小,人才资源不足,创新能力弱,缺少研发力量,特别是高水平的技术和管理人才严重缺乏。

  对策党的十六大报告提出“大力振兴装备制造业”,胡锦涛总书记最近指出:“装备制造业基础性强、关联度高,决定着整个制造业的水平,也在很大程度上决定着社会生产消耗水平和国民经济整体效益。”因此,为实现我国由信息产业大国向信息产业强国的转变,应大力振兴作为半导体和集成电路制造业基础的专用装备制造业。

  营造宽松的发展环境。

  系统研究振兴我国半导体和集成电路专用装备制造业的有关政策(例如对半导体和集成电路专用装备企业的优惠政策、半导体和集成电路行业的装备政策和采购国产设备仪器的鼓励政策等),营造宽松的发展环境,鼓励国内装备制造企业、专用装备用户企业和资金进入半导体和集成电路专用装备制造业。

  积极开展对外合作。

  积极吸引国外先进技术和资金,合法利用国外成熟技术,提高技术起点。广开途径,吸纳人才,尤其是在海外大公司工作过的高级专业人才。鼓励海外先进的装备制造商在华设立制造基地,促进我国半导体和集成电路专用装备制造业的产业结构调整。

  统筹规划,突出重点。

  当前,先进的集成电路公司已开始生产100nm~90nm特征尺寸的硅集成电路,根据ITRS的预期,65nm、45nm、32nm和22nm特征尺寸的CMOS超大规模集成电路将分别在2007年、2010年、2013年和2016年开始小规模生产。

  面对快速发展的半导体工业形势和电子信息产业对各层次半导体及集成电路产品的大量需求,按照“战略性、前瞻性、宏观性”和可持续发展的宏观思路以及“有所为,有所不为”的原则,根据我国的具体现状,我国半导体和集成电路专用装备宜采取分层次发展的方式。

  ⒈组织全国优势力量,利用海内外技术资源,选择最关键的、制约我国产业发展的关键技术和设备,采取引进消化吸收与自主创新相结合的方式同步跟进,开展基础技术研究、联合开发和技术创新,实现跨越式发展。

  ⒉对具有行业带动作用、已有一定市场和产业化基础的产品,以2010年前我国主流生产线装备为目标,采取引进消化吸收与自主创新相结合的方式,通过市场机制,开发部分产品并实现产业化生产,提高本地化配套能力和市场占有率。对其中有自主知识产权的、可打入国际市场的产品给予重点支持。

  ⒊根据半导体和集成电路专用装备递进发展、多代共存的特点,在瞄准世界先进水平的同时,巩固成果,提高产品质量,满足其他工艺层次生产线对专用装备的需求。

  ⒋在高技术的平台下扩大覆盖范围,积极开发宽禁带半导体材料和器件制造装备、MOEMS器件制造装备、新型显示器件制造装备、半导体照明技术与装备以及其他越来越广泛的半导体设备应用领域所需要的各种专用装备,形成多品种、系列化的产品结构。

  产学研用结合,加强自主创新采取国家支持、供需结合或与院校合作成立实验室等方式,创造设备单位与工艺单位密切配合的条件,让用户的使用要求和工艺设想进入设备的整体和顶层设计,使半导体和集成电路生产工艺在设备中得以物化,推动商品化进程。

  加强零部件配套、可靠性和维修服务工作国内不过关的零部件采用进口的,以保证产品质量;推行MTBF、MTTR等可靠性指标,采用可靠性设计、元器件筛选等行之有效的办法,提高产品可靠性;积极采用国际标准,推进标准化工作。拓展维修、备件供应等服务范围,因势利导地介入二手设备翻新领域。

  背景链接 我国半导体设备业发展总体目标力争用3年~5年的时间,使我国微电子产业的总体技术水平与国际先进水平缩短1~2个技术周期,特别是使以6英寸、0.5μm为起点的国产化集成电路装备水平在质和量上有一个大幅度的提高,实现产业化。到2010年,产业发展的技术水平差距缩短,国家集成电路研发中心将拥有国际集成电路大生产的主流技术,在设备制造、芯片设计与工艺研发等各方面的发展水平与世界先进国家同步。

  在设备研发方面,结合集成电路“十五”发展目标,进行0.5μm、6英寸设备国产化水平的升级和产业化推进。以投影光刻机为切入点,对今后1~2代设备关键的共性单元技术进行预先研究,重点突破,形成技术平台,为研制接近国际领先水平的集成电路制造设备奠定坚实的基础。进而瞄准2005年~2008年的世界先进水平,进行0.1μm~0.07μm的光刻机、等离子刻蚀机、离子注入机等关键工艺设备的研制,为最终摆脱关键的专用设备受制于人的局面打下基础。

  我国半导体设备业重点研发产品分布重复光刻机、TCP刻蚀设备、高档大束流离子注入机、快速热处理设备、超净设备、CMP设备。此外还要研制满足铜布线、SOI、SiGe外延等新工艺要求的设备及后道工序封装设备。

  今后几年,国内设备市场的需求主要集中在以下几个方面:1.8英寸、6英寸生产线的建线所需;2.目前正在进行的旧线的技术改造及瓶颈部位的扩充所需;3.IC生产技术升级,产品更新换代导致部分关键设备更换;4.运行中生产设备损坏、更换所需。

 


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