อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ได้ก้าวเข้าสู่ระดับการประมวลผลระดับอะตอมแล้ว การผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ด้วยความแม่นยำระดับนี้จำเป็นต้องบูรณาการความรู้และเทคโนโลยีจากกว่า 50 สาขาวิชา นอกจากนี้ ความแม่นยำในการประมวลผลเป็นเพียงมิติเดียวเท่านั้น ผลผลิตมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ดังนั้น ความสม่ำเสมอ ความเสถียร ความสามารถในการทำซ้ำ ความน่าเชื่อถือ และความสะอาด ล้วนมีความสำคัญ มีขั้นตอนการประมวลผลเซมิคอนดักเตอร์ขั้นสูงมากกว่า 1,000 ขั้นตอน หากมีปัญหาในขั้นตอนใดขั้นตอนหนึ่ง จะทำให้การผลิตชิปที่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและผลผลิตเป็นไปได้ยาก

จากสถิติขององค์กรวิจัยตลาด SEMI พบว่า ในปี 2020 จีนแผ่นดินใหญ่กลายเป็นตลาดอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกเป็นครั้งแรก โดยมียอดขายเพิ่มขึ้น 39% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า คิดเป็นมูลค่า 18.72 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ไต้หวันอยู่ในอันดับที่สอง โดยมียอดขายของผู้ผลิตอุปกรณ์ในไต้หวันอยู่ที่ 17.15 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 เกาหลีใต้อยู่ในอันดับที่สาม โดยมียอดขายเพิ่มขึ้น 61% เมื่อเทียบกับปีก่อนหน้า คิดเป็นมูลค่า 16.08 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ และญี่ปุ่นอยู่ในอันดับที่สี่ โดยมียอดขายอยู่ที่ 7.58 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ เอเชียตะวันออกกลายเป็นศูนย์กลางของการแข่งขันด้านอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก โดยมีการใช้จ่ายรวม 59.53 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 คิดเป็น 83.6% ของการใช้จ่ายอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกทั้งหมด (71.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ) ในปีนั้น (หมายเหตุ: สำหรับข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ โปรดไปที่ส่วนหลังเพื่อตอบกลับ)อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ】รับ)

เนื่องจากผลกระทบที่รุนแรงขึ้นของภูมิรัฐศาสตร์ต่อห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ การแข่งขันเพื่อแย่งชิงการลงทุนด้านกำลังการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ในตลาดภูมิภาคต่างๆ จะดุเดือดมากขึ้นในปี 2021 ทั้ง TSMC และ Samsung ต่างปรับแผนการใช้จ่ายเงินทุนสำหรับเซมิคอนดักเตอร์ในปี 2021 เป็นมากกว่า 3 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ บริษัททั้งสองกำลังแข่งขันกันอย่างดุเดือดในการพัฒนาการผลิตจำนวนมากด้วยกระบวนการขั้นสูง ทั้งสองคาดว่าจะผลิตกระบวนการ 30 นาโนเมตรได้ในปริมาณมากในปี 2022 และตามคำเรียกร้องของรัฐบาลสหรัฐฯ TSMC และ Samsung จะจัดตั้งโรงงานในสหรัฐอเมริกาด้วยเช่นกัน ไม่ต้องสงสัยเลยว่าปี 2021 จะเป็นอีกปีที่ประสบความสำเร็จอย่างมากสำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อจำกัดที่เกี่ยวข้อง จีนแผ่นดินใหญ่ไม่สามารถซื้อเครื่องจักรลิโทกราฟี EUV ระดับไฮเอนด์และอุปกรณ์อื่นๆ ได้ และอาจเป็นเรื่องยากที่จะรักษาสถานะความเป็นตลาดอุปกรณ์ที่ใหญ่ที่สุดไว้ได้

ตามข้อมูลจากสถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมไต้หวัน (ต่อไปนี้จะเรียกว่า สถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมไต้หวัน) ตลาดในแต่ละภูมิภาคมีเป้าหมายที่แตกต่างกันสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์: ในฐานะที่เป็นตลาดการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก จีนแผ่นดินใหญ่หวังที่จะเร่งการพัฒนาเทคโนโลยีให้ทันกับประเทศอื่น ๆ ในบริบทของภัยคุกคามต่อความมั่นคงของห่วงโซ่อุปทาน เพื่อบรรเทาสถานการณ์ปัจจุบันที่ถูกควบคุมโดยประเทศอื่น ๆ ในส่วนสำคัญ ๆ เช่น การผลิต อุปกรณ์ และวัสดุ; และสหรัฐอเมริกา ในฐานะผู้นำของห่วงโซ่อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ระดับโลก จะยังคงเสริมสร้างการควบคุมการส่งออกอุปกรณ์การผลิตชิปคุณภาพสูงไปยังจีนแผ่นดินใหญ่ และสหรัฐอเมริกาจะนำนโยบายใหม่มาใช้เพื่อรับมือกับการลดลงของกำลังการผลิตเวเฟอร์ในสหรัฐฯ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา; ในฐานะที่เป็นสองภูมิภาคที่มีความหนาแน่นของการผลิตเวเฟอร์สูงที่สุดในโลก ไต้หวันและเกาหลีใต้คาดว่าจะยังคงเป็นผู้นำแนวโน้มการพัฒนาของกระบวนการผลิตเวเฟอร์ต่อไป ทั้งสองภูมิภาคนี้จะใช้ความสามารถในการผลิตที่แข็งแกร่งของตนเพื่อปรับปรุงความเป็นอิสระของวัสดุต้นน้ำและอุปกรณ์

ทิศทางการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง

หลังจาก 28 นาโนเมตร กระบวนการผลิตทรานซิสเตอร์แบบระนาบก็ถึงขีดจำกัด และ FinFET (ทรานซิสเตอร์แบบครีบ) ก็ได้พัฒนาต่อยอดตามกฎของมัวร์ โดยผลักดันกระบวนการผลิตให้ต่ำกว่า 10 นาโนเมตรในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม เส้นทางของ FinFET กำลังเข้าใกล้ขีดจำกัดแล้ว Samsung จะเป็นบริษัทแรกที่นำโครงสร้าง GAA (gate all around) มาใช้ในกระบวนการผลิต 3 นาโนเมตร ในขณะที่ TSMC จะยังคงใช้โครงสร้าง FinFET ในกระบวนการผลิต 3 นาโนเมตร และจากนั้นจะนำโครงสร้าง GAA มาใช้ในกระบวนการผลิต 2 นาโนเมตร สถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมของไต้หวันเชื่อว่า Intel ประสบปัญหาในการผลิตเวเฟอร์ กระบวนการผลิต 7 นาโนเมตร (หมายเหตุ: บริษัททั้งสามมีคำจำกัดความของขนาดกระบวนการที่แตกต่างกันและไม่เหมาะสมสำหรับการเปรียบเทียบเชิงตัวเลขโดยตรง) อาจล่าช้าไปจนถึงปี 2023 ก่อนที่จะเริ่มการผลิตจำนวนมาก คาดว่า Intel จะเปลี่ยนไปใช้สถาปัตยกรรม GAA ในกระบวนการผลิต 5 นาโนเมตรเช่นกัน

ที่มา: สถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมไต้หวัน

GAA หรือชื่อเต็มว่า Gate-All-Around คือทรานซิสเตอร์เทคโนโลยีเกตแบบห่อหุ้ม หรือเรียกอีกอย่างว่า GAAFET แนวคิดนี้ถูกเสนอขึ้นตั้งแต่เนิ่นๆ ในบทความที่ตีพิมพ์โดย ดร. คอร์ เคลย์ส และทีมวิจัยของเขาที่ IMEC ในเบลเยียมเมื่อปี 1990 GAAFET เทียบเท่ากับ 3D FinFET เวอร์ชันปรับปรุง โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ภายใต้เทคโนโลยีนี้มีการเปลี่ยนแปลงอีกครั้ง เกตและเดรนไม่ได้เป็นครีบอีกต่อไป แต่กลายเป็น "แท่งเล็กๆ" ที่ผ่านเกตในแนวตั้ง ด้วยวิธีนี้ เกตจึงสามารถห่อหุ้มซอร์สและเดรนได้จากทุกด้าน

ที่มา: สถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมไต้หวัน

เมื่อเปรียบเทียบกับ FinFET เดิมนั้น สารกึ่งตัวนำแหล่งกำเนิดและระบายกระแสเป็นครีบ (Fin) แต่ปัจจุบันเกตได้กลายเป็นครีบแล้ว ดังนั้น GAAFET และ 3D FinFET จึงมีความคล้ายคลึงกันหลายประการในหลักการและแนวคิดการใช้งาน ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบอย่างมากสำหรับโรงงานผลิต จากพื้นผิวสัมผัสสามพื้นผิวเป็นสี่พื้นผิว และยังสามารถแบ่งออกเป็นพื้นผิวสัมผัสสี่พื้นผิวหลายๆ ส่วนได้อย่างชัดเจน ทำให้ความสามารถในการควบคุมกระแสของเกตดีขึ้นไปอีก

เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการ FinFET โครงสร้าง GAA มีพื้นที่สัมผัสเกตที่ใหญ่กว่า ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถของทรานซิสเตอร์ในการควบคุมช่องทางการนำไฟฟ้า และปรับปรุงพารามิเตอร์ปรสิต เช่น ความจุได้อย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงสามารถลดแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน ลดกระแสรั่วไหล ลดการใช้พลังงาน และลดอุณหภูมิในการทำงาน ซึ่งเอื้อต่อการเพิ่มการรวมวงจรและรักษามาตรฐานของมัวร์ต่อไป

เนื่องจากกระบวนการผลิตที่จำเป็นสำหรับโครงสร้างใหม่นั้นคล้ายคลึงกับทรานซิสเตอร์แบบฟิน ดังนั้นขั้นตอนกระบวนการหลักจึงเกือบเหมือนกัน และสามารถใช้อุปกรณ์และเทคโนโลยีที่มีอยู่เดิมต่อไปได้ สำหรับ TSMC และ Samsung นี่เป็นทางเลือกในการทดแทนเทคโนโลยีที่มีต้นทุนต่ำที่สุดอย่างไม่ต้องสงสัย อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดของ GAA สำหรับความแม่นยำในการประมวลผลได้เพิ่มสูงขึ้น โดยต้องการเทคโนโลยีการตกตะกอนแบบเลือกเฉพาะบริเวณและขีดความสามารถในการประมวลผลระดับอะตอม ดังนั้น ความสำคัญที่เพิ่มขึ้นของวิศวกรรมวัสดุจะผลักดันโอกาสทางธุรกิจมากขึ้นสำหรับอุปกรณ์การตกตะกอนและการกัดเซาะด้วย

ตลาดอุปกรณ์การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ขั้นต้นที่ถูกควบคุมโดยบริษัทยักษ์ใหญ่ทั้งห้าแห่ง

แม้ว่าในปี 2020 อุปกรณ์กว่า 80% ของโลกจะถูกจำหน่ายให้กับเอเชียตะวันออก แต่ยกเว้นญี่ปุ่นแล้ว จีน (แผ่นดินใหญ่และไต้หวัน) และเกาหลีใต้ก็ไม่มีอิทธิพลมากนักในอุตสาหกรรมอุปกรณ์ ผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนหน้า (เช่น การผลิตเวเฟอร์ การบรรจุภัณฑ์เป็นส่วนหลัง) 5 อันดับแรกของโลก ได้แก่ Applied Materials (AMAT), ASML (ASML), Lam (Lam), Tokyo Electronics (TEL) และ KLA (KLA) ครองส่วนแบ่งการตลาดมากกว่า 70% ในจำนวนนี้ มีเพียง Tokyo Electronics เท่านั้นที่มีสำนักงานใหญ่ในเอเชียตะวันออก ส่วนที่เหลือเป็นบริษัทจากอเมริกาและยุโรป

ที่มา: สถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมไต้หวัน

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บริษัท Applied Materials ครองอันดับหนึ่ง รายได้ในปี 2020 อยู่ที่ 17.2 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งธุรกิจเซมิคอนดักเตอร์คิดเป็นประมาณ 70% Applied Materials มีอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์หลากหลายประเภท รวมถึงอุปกรณ์ PVD (การเคลือบฟิล์มบาง) ซึ่งครองส่วนแบ่งตลาดโลก 38% อุปกรณ์ CMP (การเจียรและการขัดเงา) ครองส่วนแบ่ง 70% อุปกรณ์กัดกรด ครองส่วนแบ่ง 15% และเครื่องฝังไอออน ครองส่วนแบ่ง 67%

ASML ครองอันดับสองด้วยรายได้ 13.98 พันล้านยูโรในปี 2020 ASML เป็นผู้ผลิตเครื่องจักรสำหรับการพิมพ์ภาพด้วยแสง (lithography) รายใหญ่ และปัจจุบันเป็นผู้จำหน่ายเครื่องจักรสำหรับการพิมพ์ภาพด้วยแสง EUV (extreme ultraviolet) เพียงรายเดียวในโลก ด้วยความมุ่งมั่นของ TSMC, Samsung และ Intel ในการพัฒนาเทคโนโลยีขั้นสูง ทำให้ ASML มียอดขายเครื่องจักร EUV จำนวน 31 เครื่องในปี 2020 รวมมูลค่า 4.5 พันล้านยูโร เฉพาะเครื่องจักร EUV ทั้ง 31 เครื่องนี้คิดเป็น 32% ของรายได้รวมทั้งหมด ปัจจุบัน ASML กำลังทำงานร่วมกับพันธมิตรในห่วงโซ่อุปทานเพื่อพัฒนาเทคโนโลยีการพิมพ์ภาพด้วยแสงที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ตัวอย่างเช่น จะเปิดตัวระบบตรวจจับและสแกนลำแสงอิเล็กตรอนหลายระบบในปี 2020 และลดการรบกวนระหว่างลำแสงอิเล็กตรอนให้น้อยกว่า 2% ซึ่งเหมาะสมสำหรับกระบวนการที่สูงกว่าระดับ 5 นาโนเมตร นอกจากนี้ ASML ยังร่วมมือกับ Lam และ imec ในการพัฒนาเทคโนโลยีโฟโตเรซิสต์แบบแห้งเพื่อปรับปรุงความละเอียดของ EUV และลดปริมาณโฟโตเรซิสต์ นอกจากนี้ยังร่วมมือกับ Lasertec ในการพัฒนาเทคโนโลยีตรวจสอบหน้ากาก EUV รุ่นใหม่เพื่อลดต้นทุน และร่วมมือกับ TSMC ในการพัฒนาเทคโนโลยีทำความสะอาดหน้ากาก EUV รุ่นใหม่เพื่อลดต้นทุน

ในปี 2020 บริษัทโตเกียวอิเล็กทรอนิกส์มียอดขายอุปกรณ์มูลค่า 10.37 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ครองอันดับสาม โดยมีส่วนแบ่งการตลาดอุปกรณ์เคลือบและพัฒนาภาพถึง 91% ของตลาดโลก ซึ่งในจำนวนนี้ เครื่องเคลือบและพัฒนาภาพ EUV ครองส่วนแบ่งการตลาดทั้งหมด เครื่องกัดกรดครองส่วนแบ่ง 25% อุปกรณ์การตกตะกอนครองส่วนแบ่ง 37% และอุปกรณ์ทำความสะอาดครองส่วนแบ่ง 27% ระหว่างปี 2020 ถึง 2022 โตเกียวอิเล็กทรอนิกส์วางแผนที่จะลงทุน 400 พันล้านเยนในด้านการวิจัยและพัฒนา โดยมุ่งเน้นไปที่การตกตะกอนแบบเลือกเฉพาะ การกัดกรดอัจฉริยะ การทำความสะอาดด้วยของเหลววิกฤตยิ่งยวด และทิศทางเทคโนโลยีอื่นๆ

รายได้ของ Lam Semiconductor ในปี 2020 อยู่ที่ 10.05 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ อยู่ในอันดับที่สี่ Lam เป็นผู้นำระดับโลกด้านอุปกรณ์กัดเซาะ โดยธุรกิจการผลิตหน่วยความจำคิดเป็น 57% และเทคโนโลยีลอจิกคิดเป็น 43% เป็นบริษัทเดียวในห้าบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์ชั้นนำที่มีธุรกิจหน่วยความจำคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 50% ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ Lam และ ASML กำลังทำงานร่วมกับ imec เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีโฟโตเรซิสต์แบบแห้ง EUV

รายได้ของ Kelei Semiconductor ในปี 2020 อยู่ที่ 5.81 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ อยู่ในอันดับที่ 5 ของโลก Kelei เป็นผู้นำระดับโลกด้านอุปกรณ์ตรวจสอบเวเฟอร์ โดยครองส่วนแบ่งการตลาดมากกว่า 50% นอกจากนี้ Kelei ยังลงทุนในการพัฒนาเทคโนโลยีการวัดความบกพร่องด้วยลำแสงอิเล็กตรอนสำหรับโครงสร้างที่มีขนาดเล็กกว่า 5 นาโนเมตร ในด้านการวัดความเสียรูปจากความเครียดและการตรวจสอบด้วยลำแสงหลายลำ

ที่มา: สถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมไต้หวัน

จากข้อมูลประมาณการของสถาบันวิจัยอุตสาหกรรมแห่งไต้หวัน อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญของโลกจะมีอัตราการเติบโตที่ดีมากในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า ยกเว้นอุปกรณ์การพิมพ์หินด้วยแสงอัลตราไวโอเลตลึก (DUV) อุปกรณ์อื่นๆ จะแสดงให้เห็นถึงการเติบโตในเชิงบวก โดยในจำนวนนี้ อุปกรณ์การพิมพ์หินด้วยแสงอะตอม (ALD) มีอัตราการเติบโตสูงสุด โดยคาดการณ์อัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 26.3% ตั้งแต่ปี 2020 ถึง 2025 อุปกรณ์แสงยูวี (EUV) อยู่ในอันดับที่สองในด้านอัตราการเติบโต โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีเป็นตัวเลขสองหลัก ส่วนอุปกรณ์แสงยูวีมีมูลค่าการขายสูงที่สุด โดยคาดว่าจะสูงถึง 12.55 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025 แซงหน้าเครื่องกัดกรดและกลายเป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่มียอดขายสูงสุดในแต่ละกลุ่ม

ที่มา: สถาบันวิจัยเทคโนโลยีอุตสาหกรรมไต้หวัน

ผู้ผลิตอุปกรณ์ของจีนยังต้องพัฒนาอีกมาก

เมื่อเทียบกับผู้ผลิตระดับนานาชาติแล้ว ผู้ผลิตอุปกรณ์ของจีนยังมีช่องว่างขนาดใหญ่ในแง่ของขนาดการขายและเทคโนโลยี จากข้อมูลของสมาคมอุตสาหกรรมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พิเศษ ยอดขายอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ในประเทศในปี 2019 อยู่ที่ 16.182 พันล้านหยวน ซึ่งคิดเป็นเพียงครึ่งหนึ่งของรายได้ของ Kelei ซึ่งเป็นหนึ่งในห้าบริษัทชั้นนำ (4.6 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ) สมาคมฯ คาดการณ์ในเดือนตุลาคม 2020 ว่ายอดขายอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ในประเทศในปี 2020 จะอยู่ที่ 21.3 พันล้านหยวน ซึ่งยังคงน้อยกว่า 60% ของยอดขายของ Kelei (5.8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ)

การเปรียบเทียบบริษัทผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รายใหญ่ทั้งในประเทศและต่างประเทศ (ข้อมูล ณ วันที่ 6 มกราคม 2021)

ที่มา: บริษัทหลักทรัพย์เดปปอน

ในทางเทคนิคแล้ว อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ของประเทศเรายังไม่ได้เข้าร่วมในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนาของกระบวนการขั้นสูง (3 นาโนเมตรและต่ำกว่า) และในปัจจุบันยังไม่สามารถรองรับการผลิตในระดับประเทศของกระบวนการกึ่งกระแสหลัก เช่น 28 นาโนเมตรได้ ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ของผู้ผลิตอุปกรณ์ในประเทศส่วนใหญ่ยังคงใช้สายการผลิตกระบวนการที่พัฒนาแล้ว ยกตัวอย่างเช่น เครื่องพิมพ์หิน (lithography machine) ที่ได้รับความสนใจอย่างมากในประเทศนั้น ส่วนใหญ่คือบริษัท Shanghai Microelectronics Equipment Co., Ltd. (เรียกสั้นๆ ว่า "Shanghai Microelectronics") ผลิตภัณฑ์หลักของ Shanghai Microelectronics สามารถตอบสนองความต้องการของกระบวนการพิมพ์หินได้เพียง 90 นาโนเมตร 110 นาโนเมตร และกระบวนการอื่นๆ เท่านั้น

แต่ก็มีบางสาขาที่ได้เข้าร่วมการแข่งขันด้านเทคโนโลยีขั้นสูงไปแล้ว ตัวอย่างเช่น บริษัท China Micro Semiconductor ได้รับการยอมรับจาก TSMC ในด้านการกัดเซาะแบบ CCP และได้เข้าสู่สายการผลิต 7nm/5nm แล้ว บริษัท Northern Huachuang มีความโดดเด่นในด้านอุปกรณ์กัดเซาะแบบ ICP และได้นำอุปกรณ์กัดเซาะที่มีขนาดเกิน 28nm มาใช้ในเชิงอุตสาหกรรมแล้ว ในแง่ของกระบวนการขั้นสูง อุปกรณ์กัดเซาะซิลิคอนได้ก้าวข้ามเทคโนโลยี 14nm และเข้าสู่ศูนย์วิจัยและพัฒนาวงจรรวมเซี่ยงไฮ้แล้ว

ตามเป้าหมาย "Made in China 2025" ชิ้นส่วนพื้นฐานหลักและวัสดุพื้นฐานสำคัญในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ควรมีอัตราการผลิตในประเทศ 40% ในปี 2020 และ 70% ในปี 2025 อย่างไรก็ตาม จากข้อมูลการประมูลสาธารณะของบริษัทผู้ผลิตเวเฟอร์ในประเทศจีน 10 แห่ง เช่น Yangtze Memory และ Huali Microelectronics ตั้งแต่ปี 2017 ถึงไตรมาสแรกของปี 2021 อัตราการผลิตในประเทศยังห่างไกลจากเป้าหมาย ตั้งแต่ปี 2017 ถึง 2019 ผู้ผลิตทั้ง 10 รายนี้เปิดประมูลอุปกรณ์รวม 4,197 เครื่อง โดย 431 เครื่องเป็นอุปกรณ์ที่ผลิตในจีน คิดเป็นอัตราการผลิตในประเทศประมาณ 10.3% ตั้งแต่ปี 2020 ถึงไตรมาสแรกของปี 2021 โรงงานทั้ง 10 แห่งนี้เปิดประมูลอุปกรณ์รวม 1,862 เครื่อง โดย 315 เครื่องเป็นอุปกรณ์ที่ผลิตในจีน คาดการณ์ว่าอัตราการระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ในปัจจุบันอยู่ที่ 17% ซึ่งเพิ่มขึ้นมากกว่า 6 เปอร์เซ็นต์จากปี 2017 ถึงปี 2019

ซ้าย: อัตราการผลิตอุปกรณ์สำหรับโรงงานผลิตเวเฟอร์ 10 อันดับแรกในประเทศ ตั้งแต่ปี 2017 ถึง 2019

ขวา: อัตราการจัดหาอุปกรณ์ภายในประเทศในโรงงานผลิตเวเฟอร์ 10 อันดับแรกในไตรมาสแรกของปี 2020-2021

ที่มา: บริษัทหลักทรัพย์เดปปอน

อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ภายในประเทศก็แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในเชิงบวกอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในแง่ของเทคโนโลยี บริษัทที่นำโดย China Micro Semiconductor, Northern Huachuang และ Yitang Semiconductor กำลังเข้าใกล้ระดับผู้ผลิตชั้นนำของโลกในด้านการกัด การตกตะกอน การลอกแบบแห้ง การทำความสะอาด และการฝังไอออน ในแง่ของส่วนแบ่งการตลาด ผลิตภัณฑ์บางชนิดมีส่วนแบ่งการตลาดเกิน 20% ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อตำแหน่งทางการตลาดของผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ระดับนานาชาติ

จากข้อมูลการประมูลที่เผยแพร่โดยโรงงานผลิตเวเฟอร์ 10 อันดับแรก พบว่าตั้งแต่ปี 2017 ถึงไตรมาสแรกของปี 2021 อัตราการผลิตอุปกรณ์กำจัดกาวแห้งในประเทศสูงถึง 45.5% ในขณะที่อัตราการผลิตอุปกรณ์ทำความสะอาด (30.6%) อุปกรณ์กัดกรด (22.2%) และอุปกรณ์ขัดเงา (21.6%) สูงกว่า 20% และอุปกรณ์ท่อเตาเผา (14.7%) และอุปกรณ์พัฒนากาว (10.0%) สูงกว่า 10% ส่วนอัตราการผลิตอุปกรณ์การตกตะกอน (8.5%) และอุปกรณ์ทดสอบขั้นต้น (5.2%) ค่อนข้างต่ำ อยู่ระหว่าง 5% ถึง 10% เท่านั้น ช่องว่างที่ใหญ่ที่สุดคือเครื่องฝังไอออน (2.4%) อุปกรณ์ทดสอบขั้นสุดท้าย (1.9%) และเครื่องพิมพ์ภาพด้วยแสง (1.6%)

หลังจากเข้าสู่ปี 2020 อัตราการผลิตชิ้นส่วนภายในประเทศจะเพิ่มขึ้นเร็วขึ้น จากการพิจารณาข้อมูลการเปิดประมูลของโรงงานผลิตเวเฟอร์ 10 อันดับแรก ในไตรมาสแรกของปี 2020 ถึง 2021 อัตราการผลิตชิ้นส่วนภายในประเทศของอุปกรณ์ขัดเงา อุปกรณ์กัดกรด อุปกรณ์ท่อเตา และอุปกรณ์เคลือบและพัฒนาแผ่นเวเฟอร์ เพิ่มขึ้นมากกว่าสองหลัก เมื่อเทียบกับอัตราการผลิตชิ้นส่วนภายในประเทศในช่วงปี 2017 ถึง 2019

เมื่อพิจารณาจากแนวโน้มการพัฒนาของอุตสาหกรรมอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลก จะเห็นได้ว่ากระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์เข้าใกล้ขีดจำกัดทางกายภาพมากขึ้น ทำให้การพัฒนาอุปกรณ์รุ่นใหม่ยากขึ้นเรื่อยๆ ยกตัวอย่างเช่น เครื่องพิมพ์ลิโทกราฟี EUV โครงการนี้เริ่มต้นขึ้นตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1990 โดยมีสถาบันวิจัยเกือบ 200 แห่งจากกว่า 40 ประเทศทั่วโลกเข้าร่วม (ยุโรปมีส่วนร่วมมากกว่า 100 แห่ง) ตั้งแต่การวิจัยพื้นฐาน การวิจัยทางเทคนิค ไปจนถึงการบูรณาการระบบ ระบบวิจัยและพัฒนาทั้งหมดลงทุนไปมากกว่า 100 พันล้านหยวน ซึ่งสูงกว่ารายได้รวมของอุตสาหกรรมอุปกรณ์ของประเทศจีนในช่วงสิบปีที่ผ่านมา

หยิน จื้อเหยา ประธานบริษัท China Microelectronics Semiconductor กล่าวในการสัมภาษณ์สื่อว่า เซมิคอนดักเตอร์ได้ก้าวเข้าสู่ระดับการประมวลผลระดับอะตอมแล้ว การผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ด้วยความแม่นยำระดับนี้จำเป็นต้องบูรณาการความรู้และเทคโนโลยีจากกว่า 50 สาขาวิชา เขาชี้ให้เห็นว่า การกัดด้วยพลาสมาได้แกะสลักรูที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงหนึ่งในพันถึงหนึ่งแสนเท่าของเส้นผมมนุษย์ และความแม่นยำ ความสม่ำเสมอ และความคงที่ของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูสามารถเข้าถึงระดับหลายหมื่นถึงหนึ่งแสนเท่าของเส้นผมมนุษย์ เครื่องกัดหนึ่งเครื่องสามารถประมวลผลรูสัมผัสที่บางและลึกได้มากกว่าหนึ่งล้านล้านล้านรูต่อปี และเกือบ 100% ของรูทั้งหมดจะต้องเปิดออกอย่างสมบูรณ์

อุปกรณ์การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ไม่เพียงแต่ต้องสามารถทำการประมวลผลได้อย่างละเอียดมากเท่านั้น แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือความสม่ำเสมอ ความเสถียร ความสามารถในการทำซ้ำ ความน่าเชื่อถือ และความสะอาด ด้วยวิธีนี้เท่านั้น เราจึงจะสามารถตอบสนองความต้องการหลักของการผลิตเวเฟอร์ ซึ่งก็คืออัตราการผ่านเกณฑ์ของชิป เพื่อให้ได้อัตราการผ่านเกณฑ์ที่ยอมรับได้ (เช่น 90%) แต่ละขั้นตอนการประมวลผลและการผลิตจำเป็นต้องมีอัตราการผ่านเกณฑ์ที่สูงมาก เนื่องจากชิปที่ผลิตด้วยกระบวนการขั้นสูงในปัจจุบันต้องผ่านขั้นตอนการประมวลผลถึง 1,000 ขั้นตอน หากอัตราการผ่านเกณฑ์ของแต่ละขั้นตอนอยู่ที่ 99.9% อัตราการผ่านเกณฑ์สุดท้ายหลังจาก 1,000 ขั้นตอนจะเหลือเพียง 36.77% เท่านั้น

ในฐานะตัวแทนของการผลิตอัจฉริยะสมัยใหม่และเป็นรากฐานสำคัญของอุตสาหกรรมสารสนเทศระดับโลก การผลิตชิปนั้นแทบจะไม่เปิดโอกาสให้ผู้ผลิตอุปกรณ์รายใหม่ได้ลองผิดลองถูกเลย หลังจากทุ่มเททำงานอย่างหนักเพื่อพัฒนาต้นแบบแล้ว อุปกรณ์การพัฒนาและการผลิตก็เสร็จสมบูรณ์เพียงส่วนเล็กๆ เท่านั้น ส่วนที่ยากกว่าคือการโน้มน้าวให้ผู้ผลิตเวเฟอร์ช่วยในการทดสอบ โดยมีความเสี่ยงที่จะทำให้คุณภาพลดลงและกำลังการผลิตลดลง หยิน จื้อเหยา กล่าวว่า หลังจากสร้างต้นแบบเสร็จแล้วและลูกค้าเต็มใจให้ความร่วมมือ จะต้องผ่านการทดสอบอย่างเข้มงวดอย่างน้อย 80 รายการจึงจะตรงตามข้อกำหนดของโรงงานผลิตเวเฟอร์ได้ในที่สุด

จากประสบการณ์การพัฒนาในอดีตของผู้ผลิตระดับนานาชาติ อุตสาหกรรมอุปกรณ์ต้องรักษาเสถียรภาพของตลาดและไม่ควรเร่งรีบพัฒนาอย่างไม่รอบคอบ ต้องลงทุนในการวิจัยและพัฒนาในระยะยาวและเสริมสร้างรากฐานทางเทคนิคให้แข็งแกร่ง ดังที่หยิน จื้อเหยา กล่าวไว้ว่า อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ต้องอาศัยความร่วมมือจาก 50 สาขาวิชา ซึ่งยากไม่น้อยไปกว่าการสร้างระเบิดสองลูกและดาวเทียมหนึ่งดวง “มีเพียงสองหรือสามบริษัทในโลกเท่านั้นที่สามารถผลิตปั๊มโมเลกุลแบบลอยตัวด้วยแม่เหล็ก ซึ่งเป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ทุกอย่างต้องอาศัยการสะสมเทคโนโลยีในระยะยาว”

ด้วยอิทธิพลของโลกาภิวัตน์ อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์จึงพัฒนามาถึงระดับปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม นับตั้งแต่รัฐบาลทรัมป์ขึ้นมามีอำนาจ สหรัฐอเมริกาได้ใช้อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นอาวุธในการทำสงครามเทคโนโลยีกับจีน ซึ่งส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อกลไกความไว้วางใจซึ่งกันและกันในห่วงโซ่อุปทานที่อุตสาหกรรมข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ระดับโลกเคยสร้างขึ้นมา ในฐานะที่เป็นฐานการผลิตอุตสาหกรรมข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญที่สุดของโลก การสร้างห่วงโซ่อุปทานเซมิคอนดักเตอร์ใหม่ที่ไม่ได้รับผลกระทบจากภูมิรัฐศาสตร์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เมื่อใดก็ตามที่เทคโนโลยีประสบความสำเร็จอย่างแท้จริงในตลาด (เช่น ส่วนแบ่งการตลาดถึง 20%) ข้อจำกัดที่เกี่ยวข้องในข้อตกลงวาสเซนาร์ก็จะหมดความหมายไป ในปัจจุบัน อัตราการผลิตชิ้นส่วนภายในประเทศที่สามารถปรับปรุงได้อย่างมีประสิทธิภาพกลายเป็นปัจจัยสำคัญต่อการพัฒนาอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ระดับโลก การขยายตัวอย่างรวดเร็วของจีนในการผลิตเวเฟอร์ได้มอบพื้นที่ตลาดที่กว้างขวางและโอกาสในการทดลองให้กับผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ในประเทศ สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ในประเทศ นี่เป็นโอกาสทางประวัติศาสตร์ที่ยอดเยี่ยม

ข้อสงวนสิทธิ์: บทความนี้พิมพ์ซ้ำจาก "TechSugar" บทความนี้เป็นเพียงความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนเท่านั้น และไม่ได้แสดงถึงความคิดเห็นของ Sacco Micro และอุตสาหกรรม การพิมพ์ซ้ำและการเผยแพร่มีจุดประสงค์เพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับก่อนพิมพ์ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

หมายเลขโทรศัพท์ของบริษัท: +86-0755-83044319
โทรสาร: +86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่

QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว

ที่อยู่: ห้อง 809 อาคาร C อาคารเทคโนโลยีจ้านเทา เลขที่ 1079 ถนนหมินจือ เขตหลงหัวใหม่ เมืองเซินเจิ้น