光刻机作为半导体设备三大件之一，被誉为“半导体工业王冠上的明珠”。2023年3月，随着美国拉拢日本、荷兰达成新的限制对中国出口先进芯片制造设备的协议，将围堵“中国芯”的事件推向了一个高潮，也成为了全民关注的焦点话题。
根据国家统计局发布的《中华人民共和国2021年国民经济和社会发展统计公报》，2021年我国集成电路出口数量达3017亿个，比上年增长19.6%，出口总额达9930亿元，比上年增长23.4%；2021年集成电路进口数量为6355亿个，比上年增长16.9%，进口总额为27935亿元，比上年增长15.4%。作为对比，2021年原油进口总额约为1.66万亿元，芯片进口总额是原油的1.7倍。巨大的贸易逆差让我国在国际贸易中处于不利的地位，所以芯片是我国亟待解决的问题之一。基于该背景下，近期业内有很多专家解读了制造芯片的核心装备——光刻机的重要性。其实，除了光刻机以外，在我国半导体庞大的产业链中，还有很多重要环节处于发展初期。国产芯片的崛起，任重而道远，
第一半导体材料：利润不可观，国产占有率低
有很多人都知道，芯片是由沙子制作的，但纵观芯片制造的整个环节，所需要的材料不止于此。比如光刻胶、抛光液、靶材、特种气体等不可或缺。后端封装也需要各种材料的基板、中介层、引线框架、粘接材料等。如下图是一个3D封装芯片的示意图：其中天蓝色的是基板（Package Substrate），基板中存在引线（Standard Package Trace）, 灰色的是中介层（Silicon interposer）,这些都芯片中必要的材料。
半导体材料是芯片行业的根基，芯片制造没有原材料，就好比“巧妇难为无米之炊“。目前，国产半导体材料整体还相对薄弱，在品类丰富度和竞争力处于劣势地位，2021年国内半导体材料国产化率仅约10%左右。
第二半导体设备：全球市场基本被美日荷三国垄断
首先说自动测试设备。在半导体产业链中，一颗芯片的生命周期开始于对市场需求的分析，跟随着产品的定义、设计和制造，封装完成以后交付到终端消费者手中，在整个流程中需要经过多次测试。
而芯片自动测试设备中集成了众多精密的仪器，整体的造价也十分昂贵，一台价格也高达千万美元。目前，全球半导体测试机主要市场仍被美国的泰瑞达、日本的爱德万两大海外龙头占据，国产化依然有着很大的增长空间。
刻蚀机也是非常重要的装备。随着半导体制程的微缩和结构的复杂化，半导体刻蚀设备的种类和技术难度递增。但目前刻蚀设备领域长期由海外龙头垄断。
另外，离子注入是晶圆制造掺杂核心工艺，技术壁垒仅次于光刻、刻蚀、薄膜沉积。目前，本土晶圆厂一般会将7%~10%的设备开支用于离子注入机。离子注入机则是为硅晶圆注入要掺杂的原子，从而芯片获得特定的电性能，否则我们即使做出来芯片，也无法正常工作。除此之外，半导体设备还包括清洗机、用于后道的封装光刻机、芯片分选机等。我们需要关注的是：目前，半导体设备市场目前主要由美、日、荷三国企业基本垄断。根据CINNO Research的数据，2022年上半年十大半导体设备企业中，3家美国企业，5家日本企业，2家荷兰企业，没有一家中国企业。这也是为什么这次美国拉拢日、荷来商讨限制对中国出口先进芯片制造设备的协议的原因。
除了集众多高精尖技术的光刻机，其他半导体设备我国已经开始加速国产替代化的进程，但形势依然不容乐观，目前国内依然无法做到先进工艺的全流程国产化。在成熟工艺的市场上，我国半导体的自给率目前大约在20%左右，依然有巨大的替代空间。虽然中芯国际和华虹宏力能完成28纳米工艺的量产，但尚未完成产业链的完全国产化，目前落后的环节主要还是在关键设备和材料上。
第三EDA：国产半导体产业链发展薄弱的环节之一
EDA被誉为“芯片设计之母”，尽管整个EDA市场规模只有百亿美元，去撬动着约5000亿美元的半导体市场规模，其杠杆效应显著。在现代超大规模芯片设计中，EDA是不可或缺的一环。目前整个EDA产业大部分被三大EDA公司新思科技（Synopsys）、楷登电子（Cadence）、和西门子EDA所垄断。相比国外，我国的EDA起步并不算晚。1988年，国产EDA工具 “熊猫系统”开始进入研发阶段。
随后，在国家政策的扶持下，华大九天于2009年成立，概伦电子于2010年成立。再加之部分国内老牌EDA企业，如广立微电子、国微集团等在国家的扶持下重获新生，国内EDA企业自此重整旗鼓再出发。但是，从2018年开始，中兴和华为接连受到美国制裁，为国内还处于初步发展中的EDA产业敲响了警钟。2022年8月15日，美国商务部宣布对设计GAA晶体管结构集成电路所必需的EDA软件实施出口管制。GAA晶体管结构主要用于3纳米及以下的先进工艺，尽管目前的断供对中国绝大部分芯片公司几乎没有影响，但这也堵住了未来国内高端芯片的设计之路，并且不排除未来美国在“EDA断供”上继续加码的可能。但我们也要看到，从2018年到2020年，国产 EDA 工具在国内市场的销售份额分别为 6.2%、8.3%、11.5%。尽管规模依然很小，但市场占有率稳中有升。EDA的发展周期长、难度大，虽然罗马不是一日建成的，但如果假以时日，相信国产EDA一定会稳定发展。
最后，也期望每位读者能了解芯片、认识芯片，或者更进一步的投身到这个行业中，实现自身价值，勇攀科技的珠峰。
