刻蝕技術(shù)是半導(dǎo)體制造的核心工藝，負(fù)責(zé)將光刻膠圖形精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移到晶圓表面薄膜。隨著芯片制程邁入 5nm、3nm 及以下，F(xiàn)inFET、GAA 等三維器件結(jié)構(gòu)普及，刻蝕技術(shù)的復(fù)雜性和重要性愈發(fā)突出。誰(shuí)掌握先進(jìn)刻蝕技術(shù)并構(gòu)建有效專(zhuān)利壁壘，就能在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈占據(jù)戰(zhàn)略高地。本文將從核心技術(shù)路徑入手，分析中美日三國(guó)刻蝕設(shè)備領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)格局與專(zhuān)利布局。

刻蝕工藝主要分濕法刻蝕和干法刻蝕。隨著半導(dǎo)體制造向 7nm 及更先進(jìn)節(jié)點(diǎn)發(fā)展，芯片集成度提高、器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)刻蝕工藝精度、選擇性和一致性要求空前提高。在此趨勢(shì)下，干法刻蝕憑借技術(shù)適配性和工藝控制能力，在邏輯芯片、存儲(chǔ)芯片等高端制程中占主導(dǎo)地位，成為推動(dòng)半導(dǎo)體技術(shù)迭代的關(guān)鍵工藝。

在全球競(jìng)爭(zhēng)中，美國(guó)是刻蝕設(shè)備技術(shù)和專(zhuān)利的引領(lǐng)者。應(yīng)用材料和泛林集團(tuán)在美國(guó)、歐洲、中國(guó)、日本、韓國(guó)等核心產(chǎn)區(qū)構(gòu)建了龐大且優(yōu)質(zhì)的專(zhuān)利矩陣。應(yīng)用材料在 CCP 與 ICP 技術(shù)路線實(shí)力強(qiáng)勁，產(chǎn)品線全面，在導(dǎo)體刻蝕和介質(zhì)刻蝕領(lǐng)域領(lǐng)先；泛林集團(tuán)在 CCP 技術(shù)的高深寬比刻蝕方面占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其設(shè)備是 3D NAND 制造的核心，是該領(lǐng)域的關(guān)鍵企業(yè)。

日本東京電子是全球第三大刻蝕設(shè)備供應(yīng)商，在 CCP 和 ICP 領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，在介質(zhì)刻蝕領(lǐng)域與美國(guó)企業(yè)相當(dāng)。與美國(guó)企業(yè)追求全面專(zhuān)利壓制不同，東京電子專(zhuān)利布局更重深度，在特定介質(zhì)材料刻蝕工藝、反應(yīng)器內(nèi)部件設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域構(gòu)建了堅(jiān)固專(zhuān)利壁壘，這些專(zhuān)利與 3D NAND、DRAM 等器件制造工藝緊密結(jié)合，實(shí)用性強(qiáng)。

中國(guó)刻蝕設(shè)備產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)量近年爆發(fā)式增長(zhǎng)，但在等離子體源基礎(chǔ)原理、核心材料、關(guān)鍵子系統(tǒng)等方面的基礎(chǔ)原創(chuàng)專(zhuān)利較少，專(zhuān)利組合深度和廣度與美國(guó)差距明顯，這也體現(xiàn)在設(shè)備廠商技術(shù)定位和市場(chǎng)策略上。

中國(guó)刻蝕設(shè)備企業(yè)差異化發(fā)展格局

中國(guó)刻蝕設(shè)備企業(yè)形成了差異化發(fā)展格局。中微公司是技術(shù)突破的領(lǐng)軍者，其 CCP 設(shè)備覆蓋 28 納米以上大部分應(yīng)用，在 28 納米及以下節(jié)點(diǎn)有重要進(jìn)展。在 3D NAND 芯片高深寬比刻蝕和邏輯芯片前端刻蝕方面，技術(shù)達(dá) 7nm、5nm 等先進(jìn)節(jié)點(diǎn)，被全球頂級(jí)芯片制造商采用。但平臺(tái)化能力弱，不能提供全流程解決方案。其 ICP 設(shè)備進(jìn)入 50 條客戶生產(chǎn)線，在 MEMS 和先進(jìn)封裝深硅刻蝕領(lǐng)域表現(xiàn)好，但進(jìn)入最復(fù)雜關(guān)鍵工藝步驟需更嚴(yán)苛驗(yàn)證。

北方華創(chuàng)作為平臺(tái)型企業(yè)，有差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。能為晶圓廠提供“刻蝕 + 薄膜沉積 + 熱處理 + 清洗”等設(shè)備組合方案，對(duì)國(guó)內(nèi)快速擴(kuò)建的晶圓廠有吸引力。其 CCP 設(shè)備在 8 英寸產(chǎn)線硅刻蝕、介質(zhì)刻蝕應(yīng)用中占主導(dǎo)，在 12 英寸產(chǎn)線用于硬掩?？涛g、鋁墊刻蝕等關(guān)鍵非核心步驟。ICP 設(shè)備發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)，市場(chǎng)認(rèn)可度提升。但在最先進(jìn)邏輯芯片制造和 128 層以上 3D NAND 芯片極高深寬比接觸孔刻蝕等尖端應(yīng)用領(lǐng)域，技術(shù)成熟度、工藝均勻性和穩(wěn)定性有待提高，未進(jìn)入全球頂尖芯片制造商最先進(jìn)量產(chǎn)線。

盛美上海走特色化發(fā)展道路。其 CCP 設(shè)備聚焦化合物半導(dǎo)體和先進(jìn)封裝領(lǐng)域，憑借清洗設(shè)備客戶基礎(chǔ)，提供刻蝕與清洗組合工藝解決方案。雖化合物半導(dǎo)體和先進(jìn)封裝市場(chǎng)規(guī)模有限，但其 ICP 設(shè)備集成獨(dú)特 TEBO ?刻蝕技術(shù)取得突破，Ultra ECP MAP 設(shè)備進(jìn)入全球頂級(jí)存儲(chǔ)芯片制造商生產(chǎn)線量產(chǎn)。不過(guò)，該技術(shù)需在更多客戶和產(chǎn)線證明長(zhǎng)期穩(wěn)定性和普適性。

屹唐股份在成熟制程和特色工藝領(lǐng)域有重要地位。其 CCP 和 ICP 設(shè)備為不需要最尖端性能的產(chǎn)線提供驗(yàn)證過(guò)的、穩(wěn)定可靠且性?xún)r(jià)比高的解決方案，主要服務(wù) 8 英寸及部分 12 英寸成熟制程，以及功率半導(dǎo)體、MEMS、先進(jìn)封裝等特色工藝領(lǐng)域。但 ICP 設(shè)備性能參數(shù)難與頭部企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。

刻蝕設(shè)備核心演進(jìn)方向

基于全球半導(dǎo)體技術(shù)趨勢(shì)和廠商戰(zhàn)略布局，刻蝕設(shè)備未來(lái)向兩個(gè)核心方向發(fā)展。

一是平臺(tái)化布局成必然。芯片制造商希望減少供應(yīng)商、簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈管理，傾向“交鑰匙”解決方案合作伙伴。應(yīng)用材料的“ Endura ”平臺(tái)將 PVD、CVD、刻蝕、表面處理等工藝集成在單一真空環(huán)境。北方華創(chuàng)憑借廣泛產(chǎn)品線有平臺(tái)化優(yōu)勢(shì)；中微公司通過(guò)投資合作向“刻蝕 + 薄膜沉積”復(fù)合目標(biāo)邁進(jìn)。未來(lái)，平臺(tái)化是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)鍵，將是平臺(tái)與平臺(tái)、生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)。

二是原子級(jí)制造是趨勢(shì)。芯片結(jié)構(gòu)從納米到原子尺度、從二維到三維，從 FinFET 到 GAA 再到未來(lái) CFET，對(duì)刻蝕技術(shù)要求極高。新型二維材料、金屬柵、High - K 介質(zhì)等新材料引入，要求刻蝕技術(shù)實(shí)現(xiàn)原子級(jí)選擇性，刻蝕設(shè)備將成“原子級(jí)手術(shù)”精密儀器。

中微公司在尖端刻蝕技術(shù)研發(fā)投入大、進(jìn)展快，聚焦高難度技術(shù)難關(guān)。其 CCP 和 ICP 設(shè)備在 5 納米、3 納米及以下工藝攻克高深寬比接觸孔刻蝕、柵極刻蝕以及 GAA 結(jié)構(gòu)中納米片溝道釋放刻蝕等關(guān)鍵步驟，將原子層刻蝕（ALE）列為核心研發(fā)方向。

北方華創(chuàng)采取不同技術(shù)策略，發(fā)揮平臺(tái)化優(yōu)勢(shì)，在多關(guān)鍵領(lǐng)域同步推進(jìn)。雖在 7nm 以下邏輯節(jié)點(diǎn)稍滯后，但在功率半導(dǎo)體和 MEMS 傳感器等特色工藝領(lǐng)域，刻蝕設(shè)備精度達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。同時(shí)，也積極研發(fā) ALE 等先進(jìn)技術(shù)，憑借資金和國(guó)家項(xiàng)目支持，在原子級(jí)制造方向持續(xù)投入和跟進(jìn)。

總體而言，中國(guó)刻蝕設(shè)備產(chǎn)業(yè)多元化、差異化發(fā)展，各細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)展顯著。隨著平臺(tái)化布局和原子級(jí)制造趨勢(shì)推進(jìn)，全球刻蝕設(shè)備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局將持續(xù)變化，中國(guó)企業(yè)技術(shù)突破和戰(zhàn)略選擇將更重要。

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