本文來自微信公眾號“遠川科技評論”，作者/葉子凌。
用20年走上牌桌。
今年7月底，日本限制23種半導體制造設備出口的新規(guī)正式生效，限制類型為10-14納米以下的先進制程設備。按照規(guī)定，向白名單之外的“其他國家”出口時要將設備規(guī)格、用途一一匯報，這里的“其他國家”指的是誰，不言而喻。
全球半導體設備市場長期被美國、日本和歐洲企業(yè)瓜分。2020年以前，中國80%以上的設備都從這些地區(qū)進口。
以光刻領域為例，輔助光刻過程的涂膠顯影設備，90%以上幾乎都來自日本的東京電子[1]。核心的光刻機被荷蘭的阿斯麥（ASML）壟斷，剩下不到10%市場份額的成熟制程光刻機領域，被尼康和佳能瓜分。
從去年底開始，日本也開始推進與美國相似的政策。雖然新規(guī)才生效不久，但中國芯片公司對日本禁出口的擔憂和忌憚，已經(jīng)持續(xù)了兩年多。加上荷蘭也下達了相關(guān)出口禁令，國內(nèi)先進制程的突破幾乎被堵死。
半導體產(chǎn)業(yè)四面圍城，寸步難行。原本守候在產(chǎn)線外圍的的中國設備商，卻迎來了一絲曙光。
夜行：從0到1的蟄伏
雖然光刻機在輿論場話題性最強，但半導體設備并不止光刻機一種——它甚至不是產(chǎn)業(yè)鏈中市場最大的一環(huán)。
注：前道設備指不包括封測在內(nèi)的半導體制造環(huán)節(jié)所需設備，本文所討論的半導體設備局限于“前道設備”。
有兩個市場規(guī)模比光刻機市場還大的領域，分別是刻蝕和薄膜，二者與光刻機合稱為半導體制造環(huán)節(jié)的“三大主設備”，占據(jù)整個市場70%的份額。
簡單來說，刻蝕指將光刻標記出來的區(qū)域，通過物理或化學方法去除，以完成功能外形的制造，薄膜則是在現(xiàn)有材料表面上均勻形成氧化膜，以形成功能層。
由于光刻技術(shù)受波長限制，單憑光刻機很難滿足5nm，3nm，及更先進的制程工藝，只能通過反復的刻蝕來實現(xiàn)更小的尺寸。
因此現(xiàn)階段先進制程工藝的提升，相當程度上源于刻蝕步驟的疊加。這也是近兩年刻蝕和薄膜在設備行業(yè)的市場份額逐漸超越光刻機的原因之一。
全球刻蝕市場長期由美國泛林、應用材料和日本東京電子分而治之，合計占據(jù)九成市場[1]。直到2020年，中國的中微公司和北方華創(chuàng)，在刻蝕設備市場總共才拿下了2%出頭的份額。
2020年，中微公司的5納米刻蝕設備已進入臺積電先進制程產(chǎn)線，雖然訂單和收入無法與美日企業(yè)相比，但這已經(jīng)是明爭暗斗了十多年的成果。
2004年，60歲的應用材料退休高管尹志堯受邀回國，創(chuàng)立中微公司，專研刻蝕設備。由于在應用材料的工作經(jīng)歷，中微公司從創(chuàng)立起，一舉一動都被美國全方位監(jiān)控。
三年后，中微公司第一臺刻蝕設備研發(fā)完成，應用材料就以竊密為由，將中微公司告上美國法庭；泛林也在2009年控告中微公司專利侵權(quán)。這兩件官司前后糾纏多年，最終都以中微公司曬出所有文件，自證清白告終。
但美國公司的圍追堵截，反而不是中微公司面臨的最棘手的問題。
尹志堯曾在接受采訪時，概括過當時的困境[2]：“用了美國的設備20年，突然中國的一個新公司說‘你用我的新設備’，一般來說人家是不愿意試用的。”
半導體設備的特點是市場準入門檻高，從設備研發(fā)到投產(chǎn)整個流程，需要設備公司與下游客戶密切配合。
首先，半導體設備需要在產(chǎn)線上反復調(diào)教，上下游不斷循環(huán)反饋，共同迭代，因此許多晶圓廠和設備廠商從研發(fā)時就相互綁定，不輕易更換設備。
其次，半導體行業(yè)作為技術(shù)密集的高利潤的產(chǎn)業(yè)，更換設備所需要面對的磨合成本、良率下降的風險以及訂單丟失的風險遠大于后進廠商可能帶來的“節(jié)約成本”等優(yōu)點。
因此設備進入產(chǎn)線后，下游客戶不會為了單純的成本輕易更換供應商。這種“市場驗證”基礎上衍生出的無形的信任壁壘，才是國產(chǎn)設備商真正難以逾越的高山。
當時國產(chǎn)設備本身技術(shù)水平有差距，加上難以參與市場驗證，導致產(chǎn)品做出來了，卻少有下游愿意給訂單，陷入惡性循環(huán)。
換句話說，連牌桌都上不去，就別談贏錢了。
而改變這一點的，恰恰是海外的制裁。
契機：封鎖的反噬
今年七月，《華爾街日報》的記者探訪了一圈上海國際半導體展覽會，將參展的國產(chǎn)芯片和設備商的精神面貌描述為“嚴肅但挑釁”（grim but defiant）[3]。
原因就在于制裁加速了國產(chǎn)替代[3]，“一些本土供應商稱，如果沒有這些限制措施，芯片制造商是不會考慮使用它們的技術(shù)的。”
《華爾街日報》的文章其實點出了美國拉攏盟友進行全行業(yè)封鎖的一個負面影響：讓中國有機會依靠市場機制，而非單純的行政手段來解決卡脖子問題。
上世紀初，中國推動操作系統(tǒng)自主化，但由于國產(chǎn)操作系統(tǒng)產(chǎn)品競爭力差，加上生態(tài)建設薄弱，導致各個單位檢查時用國產(chǎn)，檢查完換微軟。有些單位甚至為了用上Windows系統(tǒng)，特意托關(guān)系來說情。
這就是“無法參與市場驗證”帶來的后果。由于缺少訂單和真實的客戶，產(chǎn)品就沒有后續(xù)迭代升級的資金，很容易一步落后步步落后。
也就是說，在制裁發(fā)生以前，國產(chǎn)半導體設備所面臨的最大難關(guān)，不是同行競爭，而是市場態(tài)度。但制裁卻改變了這一點。
由于美國的技術(shù)封鎖不斷升級，導致沒有被制裁的企業(yè)，也會形成一種“早晚被制裁”的預期。在這種情況下，企業(yè)就有足夠的動力尋求備選方案。
換句話說，在2018年之前，“買不到設備”可能只是一個黑天鵝事件。但有了華為的案例，哪怕“買不到設備”的可能性只有20%，也會促使企業(yè)動身找備胎。
而對國內(nèi)設備公司來說，這意味著有了一個上牌桌的機會，可以參與產(chǎn)品的市場驗證階段。加上中國大陸本就是半導體設備最大單一市場，哪怕分出來一點點比例，也是非常大的數(shù)額。
在這種情況下，盡管美國和日本的制裁實際上聚焦在先進制程領域，但下游的晶圓廠也不可避免的未雨綢繆，嘗試一點一點提高成熟制程產(chǎn)線的國產(chǎn)化率，這既是戰(zhàn)術(shù)，也是戰(zhàn)略。
于是過去一兩年，中國在半導體上游的國產(chǎn)化率，有了一個快速的增長。
2022年下半年至今，全球半導體業(yè)績跌聲一片，半導體設備也不可避免，日本半導體制造裝置協(xié)會（SEAJ）就預測，日本2023全年生產(chǎn)的半導體設備銷售額將比上年度下滑23%[4]。
對比之下，A股的設備公司卻在大賺特賺。
在各企業(yè)發(fā)布的2023年中業(yè)績預告里：北方華創(chuàng)（刻蝕、薄膜設備）預計凈利潤同比增長121%-156%；中微公司（刻蝕、薄膜設備）預增109%-120%；萬業(yè)企業(yè)（離子注入設備）預增加316%。
2023年第一季度財報中，盛美上海（清洗設備）凈利潤同比增長2937%；芯源微（涂膠顯影設備）凈利潤同增104%；華海清科（CMP設備）2023Q1凈利潤同比增長112%。
總結(jié)一下，除了光刻機，幾乎所有細分龍頭都實現(xiàn)了大幅利潤增長，少則翻倍，高則翻十倍。這就是技術(shù)封鎖之下，中國設備公司紛紛走上牌桌的一個表象。
另一方面，由于設備公司與下游客戶一旦合作，便是長期綁定；但反過來說，一旦完成了設備的替代，也會形成同樣的綁定關(guān)系。
在中國之前挨了日本制裁的韓國人，已經(jīng)證明了這一點。
發(fā)力：久違的黎明
上一個因為上游被制裁，倒逼本土半導體設備發(fā)展的，是隔壁的韓國。
2019年7月，日本政府對韓國發(fā)出制裁，限制三種關(guān)鍵的半導體材料出口。受影響最大的無疑是三星，它是在晶圓制造唯一能與臺積電抗衡的代工廠。由于7nm及以下芯片必須使用EUV光刻工藝，日本限制材料之一的EUV光刻膠，直接影響了三星3nm工藝的研發(fā)進度。
隨后，韓國政府緊急批了6萬億韓元（約335億人民幣）預算，三星也緊急投資了十幾家材料公司，開始尋求國產(chǎn)替代。
日本的制裁在日本國內(nèi)不乏反對聲音，學者湯之上隆的觀點就比較有代表性。他公開表示，制裁正在親手摧毀日本的氟化氫產(chǎn)業(yè)，堪稱“歷史性的愚策”，因為日本同樣高度依賴韓國市場，一旦韓國鐵了心要國產(chǎn)替代，日本很可能永遠失去韓國市場。
事實也是如此，制裁兩年后，韓國本土研發(fā)的材料還沒來得及進入產(chǎn)線，一家叫做SEMES的韓國半導體設備商已經(jīng)悄悄冒尖，超越日本老牌設備龍頭SCREEN，一躍成為全球第六大半導體設備商，其母公司正是三星[5]。
這其實反映了半導體行業(yè)的另一個重要特征：萬不得已時，下游晶圓廠與政府齊心協(xié)力，也能養(yǎng)出“能用”的供應商來，接下來只是提高良率、提高工藝，從1到10的工程問題。
在中國，這一切就體現(xiàn)在制裁發(fā)生后，驟然增加的訂單上。在2022年國內(nèi)晶圓廠招標項目中，國產(chǎn)設備的中標比例達到了前所未有的36％[6]。
比如涂膠顯影設備商芯源微，從2017年到2019年，其營業(yè)收入的增速分別為28.7%、10.6%和1.5%，而自2020年以后，收入增幅迅速躍升至50%以上。北方華創(chuàng)和中微公司這兩大刻蝕薄膜設備，近兩年的凈利潤也都達到了三位數(shù)及以上的增長。
當國產(chǎn)化成為一種不可逆的共識，國內(nèi)公司上牌桌的機會就會越來越多。
當年做國產(chǎn)操作系統(tǒng)，最大的麻煩就是外部環(huán)境起落浮沉，太平洋兩岸如膠似漆時，國產(chǎn)自主如同雞肋無人問津；劍拔弩張時，口號又響徹云霄氣勢如虹。
電子產(chǎn)業(yè)的追趕爬坡，最怕的不是外界打壓，而是內(nèi)部決策的反復搖擺。
尾聲
2019年4月18日，不愿接受“中微公司獨立研發(fā)并且量產(chǎn)7nm刻蝕機”事實的美國人，為尹志堯組織了一個聽證會。
聽證會上，尹志堯用3個觀點說服美國人：
1.亞洲人普遍具備嚴謹性，適合集成電路產(chǎn)業(yè)，且最大的生產(chǎn)線在最近30年內(nèi)都已轉(zhuǎn)移到了亞洲。
2.尹志堯沒有把技術(shù)從美國帶回中國，反而把在中國接受的早期教育帶去了美國。
3.中國是最大的半導體市場[2]。
這三個觀點，也基本解釋了中國半導體設備有能力迅速發(fā)展的原因。
當然我們也必須看到，即便有這兩年成熟制程市場擴容的因素，設備公司“增速驚人”的背后，其實還是營收基數(shù)太低。
全球頂級的半導體設備公司，年營收普遍在千億元人民幣以上。目前國內(nèi)只有北方華創(chuàng)一家，在2022年闖進百億大關(guān)。
另外從財報上來看，雖然每個環(huán)節(jié)（除了光刻機）都有明顯突破，但從絕對的國產(chǎn)化率看，大約一半的國產(chǎn)設備環(huán)節(jié)，并沒有明顯的增長。
從0到1的突破固然艱難，但一個產(chǎn)業(yè)的真正繁榮，有時也比我們想象的更加漫長。
以面板為例，從2003年前后京東方接盤韓國現(xiàn)代的LCD業(yè)務算起，國內(nèi)面板產(chǎn)業(yè)花了近20年，才勉強坐穩(wěn)了全球第一大面板生產(chǎn)國的位置。在此期間，面對行業(yè)競爭、巨額補貼的爭議種種，不一而足。
面對恐怖的技術(shù)差距，產(chǎn)業(yè)界需要面對的絕望往往是普通人難以想象的，滿腔熱血之后一無所獲的先例也并不鮮見。前兩年在上海浦東，去張江溜一圈打到一輛滬C，也許就是中芯或華虹的工程師在做兼職。
長路未盡，產(chǎn)業(yè)的開拓者們還在田間地頭。實在幫不上什么忙，尊重產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，少拍點《我的中國芯》也是好的。
參考資料
[1]電子行業(yè)：半導體設備系列報告之一——全行業(yè)框架梳理，東興證券
[2]《上財商業(yè)評論》第一輯：“百年商學”，魏航天
[3]China’s Chip Industry Braces for Further Sanctions With Concerns and Defiance，The Wall Street Journal
[4]大降23%！日本半導體設備年度銷售額預期大幅下調(diào)，為什么，第一財經(jīng)
[5]渺小的霸權(quán)：日本半導體材料的神話與現(xiàn)實，遠川研究所
[6]自主可控邏輯繼續(xù)強化，聚焦低國產(chǎn)化率、先進制程突破，浙商證券
