四类设备已国际领先!详解中微半导体成功的秘诀
2021-09-15 22:23:54  出处:芯智讯  作者:浪客剑 编辑:上方文Q     评论(0)点击可以复制本篇文章的标题和链接

9月15日上午,“第二届中国(上海)自贸区临港新片区半导体产业发展高峰论坛”在上海正式召开。中微半导体设备(上海)股份有限公司董事长兼首席执行官尹志尧做了题为《打造全方位高质量的,有国际竞争力的半导体设备公司》的报告,详细的介绍了中微公司在半导体设备领域的布局和取得的成绩,以及在产品质量管理、知识产权管理,公司管理和股权及利益分配等方面的见解。

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以下为芯智讯根据尹志尧演讲内容并结合相关行业资料进行的综合整理:

1、半导体设备产业的重要性与机会

根据国际半导体产业协会(SEMI)的预测,2021年全球半导体市场规模将超过5000亿美元,年增长率达23%创历史新高,2022年规模将达6000亿美元,年增长率达10%再创新高。SEMI预告未来5年,全球半导体市场销售额达到1万亿美元。

相对于全球半导体市场的规模而言,半导体设备市场的规模就要小很多。根据SEMI的数据显示,2020年全球半导体制造设备的销售额达到了712亿美元,创下历史新高。预估全球半导体制造设备销售总额今年将增长34%,达到953亿美元,在晶圆制造市场激增的需求推动下,2022年半导体设备市场有望再创新高,突破1000亿美元大关。

也就是说,2022年半导体设备市场的规模只有半导体芯片市场规模的1/6左右。这还是在全球晶圆制造厂商大规模扩产,对于半导体设备需求激增的背景之下。

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尹志尧也表示,芯片制造产业离不开半导体设备产业的支撑,但是半导体设备市场有两个缺点,一个是市场规模很小,只有几百亿美元,是芯片整个产业的不到十分之一。另一个是半导体设备产业是躲在幕后的B2B模式,多数人不晓得设备做什么。但是半导体设备的作用是非常重要的。并且,现在有两个主要的驱动力使得等离子刻蚀机、化学薄膜沉积设备的重要性越来越凸显。一个是半导体芯片从2D到3D的演变;另一个则是先进制程工艺的持续发展。

从逻辑芯片制造来看,由于光刻机波长限制,EUV光刻机要做到10nm以下,实际是靠着二重模板,四重模板效应来实现的。而这其中需要更多的应用到等离子刻蚀机、化学薄膜沉积设备。比如逻辑器件从14nm做到5nm,整个工艺过程大概增加了一倍(现在已经需要到一千个步骤),但是其中需要用到等离机刻蚀机的步骤增加了三倍。

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从存储芯片来看,过去如果是做2D NAND Flash,整个生产线的设备成本当中,刻蚀机只占20%-25%,但是现在做一条3D NAND Flash产线,刻蚀设备占比将高达40%-50%。

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根据研究机构的数据显示,2015至2027年间,离子刻蚀设备、化学薄膜沉积设备市场的增长是最快的。

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根据预测数据显示,今年等离子刻蚀设备市场规模将会超过130亿美元,2025年将会达到150亿美元。

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尹志尧表示:“从半导体产业的发展趋势来看,一定要加大力度发展半导体微观加工设备。现在我们国家对这方面认识程度还不够,这是严重缺失的领域,还需要大力发展。最近两年美国对中国半导体产业的打压,都是通过限制半导体设备应用来限制中国集成电路产业的发展。

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2、中微半导体的产品布局

作为国内知名的半导体设备厂商,中微半导体一直以来也是聚焦于等离子刻蚀设备、化学薄膜沉积设备,已经有四种比较成熟的产品,并且这四种设备已经进入国际前三强的位置,有的甚至到了第一的位置。

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根据中微半导体公布的数据显示,2018到2020年,等离子刻蚀设备、化学薄膜沉积设备和检测设备在集成电路前段设备当中的总体产比已经超过45%,并且将超过50%。其中,等离子刻蚀机占比20-25%,在该领域中微半导体的产品已经实现了全面覆盖;化学薄膜沉积设备占比15-17%,在该领域中微半导体和拓荆科技也已实现全面覆盖;检测设备市场占比11-13%,在该领域中微半导体和睿励科学仪器实现了部分覆盖。

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下图是中微半导体最近开发的CCP电容性高能等离子刻蚀机Primo HD-RIE,有6米长,5米宽,大概3米高,有16吨重。

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尹志尧表示,中微的刻蚀机在中国本土市场3D NAND晶圆厂的市场占有率已经做到了35%。在国内两个最先进逻辑器晶圆厂,我们的市场占有率已经接近40%。

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在台湾两家晶圆厂当中,一个是逻辑线路器件晶圆厂,在14nm产线上,中微的刻蚀机占比已经达到了24%,排名第二位。在另一家NAND晶圆厂,中微刻蚀机的占比也已经达到了37%,也进入了第二位。

“我们不断改进了反应器设计和设备性能,从2014年到2021年,我们的刻蚀设备最难做的是高身宽比细孔,从20:1做到40:1,现在可以突破做到60:1的身宽比,要做成更高可靠设备还是需要努力。”尹志尧说到。

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中微的另一类型刻蚀设备就是ICP电感性低能等离子刻蚀机Primo nanova,可以用于大批量生产存储芯片和逻辑芯片的前道工序。该设备采用了中微具有自主知识产权的电感耦合等离子体刻蚀技术和许多创新的功能,以帮助客户达到芯片制造工艺的关键指标,例如关键尺寸(CD)刻蚀的精准度、均匀性和重复性等。可以为7nm、5nm及更先进的半导体器件刻蚀应用提供比其他同类设备更好的工艺加工能力,和更低的生产成本。

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此外,中微半导体近年来也开发出了深硅刻蚀机及MOCVD设备,并且很快进入了市场。特别是在MOCVD有机金属化合物气相沉积设备方面,中微半导体已经发展到了第三代。

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据尹志尧介绍,在2018年四季度,中微半导体的MOCVD设备在国际氮化镓基MOCVD市场占有率已经达到了70%以上。

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尹志尧表示,由于LED、MiniLED、MicroLED市场的需求快速增长,MOCVD设备开始被广泛应用于LED、MiniLED、MicroLED的制造,因为主要需要解决发光元件即可,不需要像制造逻辑或存储芯片那样复杂,因此也吸引了众多的企业入局。

根据统计数据显示,近十年以来,国内已有54家公司和研究所曾宣布开发MOCVD设备,但是只有中微半导体成功量产。

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△中微半导体开发的MOCD有机金属化合物气象沉积设备100台在客户生产线上被用于产品量产。

据尹志尧介绍,2017年到2021年,中微半导体的MOCVD设备也在不断进行了改进和提高,蓝绿光LED波长均匀性,已经成功从波长1.57nm做到了0.7nm左右。

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凭借出色的产品竞争力,中微的半导体设备获得了众多国内外客户的广泛认可。在2018年-2019年美国VLSI Reaseach全球半导体设备公司产品客户满意度评比中,中微半导体的是评比中,中微连续两年获得全球第三名。在2021年的客户满意度评比中,中微也有三项排名位居前列。

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3、产品创新:不要跟着外国人的设计

成立于2004年的中微半导体,从一家小的初创公司发展至今,已经成为了一家市值近千亿的国产半导体设备公司,并且在刻蚀设备及化学薄膜沉积设备领域拥有了较强的产品竞争力。

“中微公司经过17年努力,已经做到在国际上被认可的高质量设备公司。我们最近在总结这个17年经验和教训,提出了四个十大原则,指导我们能够把公司做大的一个基本经验。包括产品开发十大原则、战略和商务十大准则,运营管理的十大章法和精神文化十大作风。”

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特别是在中微产品开发十大原则方面,尹志尧表示:“我特别强调的是,开发产品不要老跟着外国人的设计,这样是不可能进一步发展的,所以中微在2004年启动的时候就提出来一个新的等离子源的概念,深高频去耦合的反应离子刻蚀,把高频和低频混频在电机上,这样的新型刻蚀机有非常好的性能。”

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另外,在机械结构上,中微半导体也做了创新。“美国都是单反应器的反应台,加工一片硅片成本很高,占地面积很大。我们回国以后提出双反应台的概念,一个反应腔里面有两个反应台,可以独立操作,也可以混合操作,误差一般在正负1%左右。这个设计到现在为止,国外三大公司都还没有做,只有中微能做出独立操作的双台机,这样使得成本降低了30%多,输出量提高了50%。”尹志尧非常自豪的介绍到。

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4、采取三维生长策略:10到15年内成为国际一流

在中微公司的战略和营运方面有着十大准则,前5条都是公司的发展战略,包括三维市场和产品发展战略、有机生长和外延扩展的战略、客户导向与引领市场的策略、立足中国和全球布局的策略、自立自强和合纵连横策略。

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尹志尧强调,“我们的半导体设备企业,不能只是满足于国内的国产替代,必须要打到国际上。另外我们也需要和国际半导体设备厂商、国际产业界合作,不能是关起门自己搞,这属于发展战略。”

在中微上市以后,决定采取三维生长策略。第一维是集成电路设备,从刻蚀机做到检测机,不断发展产品的覆盖度,现在有40%左右高端产品都可以覆盖,将来可以提高到50%以上。第二维是利用同样核心技术开发泛半导体设备,也包括薄膜设备、刻蚀设备、检测设备,中微已经成功进入了这些市场。此外,中微也在投资太阳能设备市场、显示屏技术,还有功率器件等等,这些领域发展的也是非常之快。第三维是非加工设备,或者其他的一些领域。

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作为半导体设备厂商,中微为什么还要做非微观加工设备呢?

尹志尧解释称:“设备产业周期性太强了,有两年好,两年坏。一个成熟公司,有相当规模公司,如果销售大起大落,对公司发展很受影响。所以我们开展第三战场,它的发展周期和设备工业周期有很大的差别,这样可以互补,使得公司可以稳定发展,而不是大起大落的发展。”

“中微的目标是,通过三维生长,在10到15年内成为国际一流的微观加工设备公司。”尹志尧非常有信心的说到。

5、中微半导体的营运管理

在公司的营运管理方面,中微半导体提出十大章法。包括目标管理制度(MBO),有360度的评价机制;指标管理制度(KPI);民主集中制的决策机制;全员持股的股权期权激励制度;跨部门合作的矩阵管理制度;严格且智能的生产管理制度;系统的供应链和质量管理制度;严格的知识产权管理制度;季度审查总结会制度(QCR)和七个利用集团的合作共赢机制。

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比如在KPI方面,中微半导体通过下图中的十多个指标来看公司运转的健康程度。尹志尧表示,中微的很多指标已经达到国际最先进水平。

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比如在准时送出设备的时间上,按时运输比例中微一般可以保持在100%;还有每一个设备运出的缺陷,包括软件缺陷,在国际上一般都是5-7个左右,中微现在可以做到2-3个,通过KPI管理可以改进公司的运转。

知识产权管理

另外知识产权管理也是非常重要的一方面。国内有些公司在知识产权管理做的不到位,导致被国外企业起诉,甚至被国外有关部门制裁,所以知识产权管理非常重要。

从2004年8月到2021年6月,中微半导体已申请了1883个专利,其中发明专利1613件,占比85.7%;已获得1115个专利,其中发明专利945件,占比84.8%。

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在2014年和2021年,中微半导体还两次获得中国专利金奖。

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凭借多年来积累的专利,中微建立自己的专业保护池,其中有很多专利其实是有目(保护自身)的来申请的。

除了专利方面的布局之外,在人才管理方面,如果是从竞争对手公司跳槽进入到中微,必须严格遵守不带任何技术资料带到中微公司,不能谈论原来在任何公司的技术细节。

中微半导体在开发产品时,也会对对手专利做非常详细的研究,避免侵犯对方专利。“我们研究了三千多个对手专利。我们对专利把控比美国专利局和中国专利局还要细致。”

此外,中微半导体还建立了“攻防机制”。即使专利和知识产权、商业机密都控制的很好,如果对手对中微半导体进行进攻的话,可能是在哪几个方向,中微都做了充分准备,这样,一旦发生了专利诉讼或相关事件,就可以迅速的反应,取得主动。

即使中微半导体在知识产权上做的很到位,在过去十几年还是受到了美国三个设备公司四次专利官司。其中三次是被美国设备公司起诉,一次是中微半导体起诉美国设备公司。其中两个是中微获胜,两个是双方达成和解。

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“严格的知识产权管理体系,使中微十几年来在法律诉讼上一直处于不败之地。”尹志尧说到。

另外,尹志尧还强调,作为一家企业,必须要严格遵守各国政府的知识产权的法律和进出口规则。“我们毕竟不是制定规则人,我们必须服从各个国家规则,这样保持我们能够安全的运转。”

“我们原来和美国商业部关系很紧张,到后面走向了相互理解。2015年商业部工业安全局局长亲自宣布把美国对中国实行了几十年的等离子刻蚀设备出口控制给去掉了,可以自由贸易了。中微也进入了美国的终端客户认证,这样我们才在出口上有比较宽松的环境。”尹志尧举例说到。

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另外值得注意的是,在今年1月,中微半导体被美国列入涉军企业名单。不过随后在今年6月,美国国防部就将中微半导体从涉军企业名单中删除。

质量管理

在质量管理体系上,中微半导体总结出了“三全、三重保险、三个满意”的质量管理模式。

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所谓三全,是指全过程、全员、全方位。

通常很多公司理解质量管理就是建立一个质量管理部门,来监督质量。而中微的“三全”,其实是让所有部门,所有人都是质量安全员。

全方位指的是上图当中的十个方面。包括产品开发质量管理、供应厂商质量管理、客户服务质量管理、生产制造质量管理、知识产权质量管理、行政运营质量管理、人才团队质量管理、财务计控质量管理、安全可控质量管理、公共综合质量管理等。

尹志尧称:“我们提出十个方位质量管理体系,最后目标是达到客户和供应商满意,达到产业和市场满意,还有政府和国家都要满意。”

所谓“三重保险”,就是在以上十个方面都确定了三重保险。因为,任何一个质量问题都会出在某一个人在某一刻的工作失误上,出现几率还是很高的。为了确保质量能够做到最好,中微半导体设计了三重保险。

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利益分配机制

最近国家在研究扎实促进共同富裕问题,并将“三次分配”作为调节收入分配、实现共同富裕的有效路径。尹志尧在演讲当中也提到了半导体企业的如何实现更好的“利益分配”机制的问题。

“现在很多半导体公司都是经过一轮一轮融资起来的,资本进入公司肯定有价值的。但是公司价值不仅仅是资本创造的,特别是科创企业,主要是靠劳动创新创造的价值。但是,如果劳动创造的价值全都被资本分走了,这个就叫资本主义。而我们是社会主义,要解决剩余价值的合理分配问题。所以,我们中微是全员持股,并且提出概念是这样的,管理层也好,员工也好,拿到公司股票不需要拿钱的,只要有劳动创造,经过一定评价机制可以拿到公司股票。另外上市以后把股票减持,应该算劳动资本投资,应该是20%的资本利得税,而不是45%所得税。这样分给员工股票期权,实际上已经创造出来了工作价值。如果公司价值不增长的话,当然不能乱发股票。”

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尹志尧表示:“中微每年平均20-30%价值增长,我们拿出十分之一的增长价值,以股票或期权的形式分给员工,不需要员工拿钱买,这是很合理的事情。而且这也不应该计入公司的成本,因为这和公司营运一点关系都没有,这些东西一定要正本清源,把这些问题解决了,我相信科创企业一定会更有生命力,所有员工也好,更会把自己利益和公司长远利益绑在一起。”

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在尹志尧看来,对于一个广义上的公司来说,会有七个利益集团,包括公司领导集团、投资股东、顾问、员工、供应商、客户、政府等。要想一个公司成功,首先要让所有参与这个公司的所有集团都来支持公司的发展,并得到利益的平衡。

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公司要做大做强,整个总能量一定要最大化,同时净能量也要最大化。领导集团需要把公司所有部门和所有人的积极性全部都发挥出来,实现总能量最大。但是有了总能量之后,也会经常出现问题。比如大家积极性起来以后,会出现互相之间的争斗、内部领导集团争权夺利,各个部门之的利益争夺,或者个人之间不合作了。所以,还需要把公司内部营运中的内耗降至最低。

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为此,中微非常强调公司精神文化,十多年总结出了公司精神文化的十大作风,以确保公司持续发展的长治久安。

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“一个公司从初创公司,最后成为国际国内领先的公司,最开始要有技术和产品,到了发展中期阶段,发展最快的时候,技术产品固然重要,更重要是公司营运能力和工作效率,处理各种集团之间矛盾的能力。而要做一个领头公司,做一个百年老店,就要靠文化和作风,如果文化作风不正的话,这个公司做大了以后会垮下来。”尹志尧最后总结说到。

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#半导体

原文链接:芯智讯 责任编辑:上方文Q

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