2020年12月29日，一場被媒體冠以“美國半導體企業剽竊中國技術”名號的官司，在中國香港打響。
對，你沒看錯，是美國“剽竊”中國技術，而且是半導體技術。
官司的發起方是國內離子注入機的龍頭——凱世通，被告則是美國的AIBT。
后者可不是什么名不見經傳的野雞小公司，而是當前的行業全球第三。
而官司的起因，據公開報道，是AIBT向凱世通購買了先進離子注入機的技術，并且協定在3年內必須從凱世通購買設備組件。
但是AIBT卻直接逾越凱世通，與上游零部件供應商簽訂單。凱世通在針對此違約事項與AIBT多次主動溝通無果后，向其正式提起訴訟。
從正式內容來看，媒體的報道有些許錯誤。
因為AIBT已經被中國臺灣企業漢民集團收購，總部也搬到了臺灣，不是“美國企業”。
另外從性質上看，“剽竊”這個詞也不太恰當。當然，侵犯知識版權的事是板上釘釘的。
AIBT剛發布的新一代離子注入設備，也因此面臨著停產等風險。
可能有人會問，國產離子注入機已經這么強了 ?
但可能更多人想問，離子注入機是什么?
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芯片制造可以分為10個關鍵環節，分別是氧化、涂膠、光刻、蝕刻、離子注入、物理氣相沉淀、化學氣相沉淀、拋光、晶圓檢測、清洗。
離子注入是必不可少的環節，可以簡單理解成，向純凈的單晶硅片里摻雜一些雜質。
可能有人很奇怪，千辛萬苦把沙子做成99.999999999%的純硅片，為什么又要往硅片里摻雜質?
回答這個問題，首先要厘清半導體的概念。
雖然在現在的大眾語境下，半導體基本被等同于集成電路，“半導體產業”等同于芯片產業，但從原義上說，半導體實際上指的是一大類物質，即常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料。
眾所周知，身邊那些通常情況下不導電的物質，比如橡膠、玻璃、陶瓷等，我們都稱之為絕緣體;而金、銀、銅、鐵等金屬物質則是導電的，稱為導體，可以簡單地把介于導體和絕緣體之間的材料稱為半導體。
半導體之所以有用，就是因為它的這種介乎導電與不導電之間的性質。
但問題在于，純凈的硅在室溫下，導電率是很小的，接近于絕緣體。同時，一整片的硅片也無法控制其電流走向，所以要在特定的地方摻入雜質，改變其導電率和導電性質。
簡單類比一下，光刻機相當是在晶圓上“畫出”電路圖，刻蝕機則是把畫好的電路圖“雕刻”出來，而摻進雜質則是讓這些雕刻好的圖案變成能導電的“電路”。
過去，讓硅片摻入雜質通常采用的是擴散工藝，也就是將需要的雜質和硅片一起放在高溫環境中，利用粒子從濃度高處移向濃度低處的原理，使雜質自然擴散到硅片中。
但隨著芯片制程工藝不斷上升，集成度越來越高，尺寸越來越小，雜質在硅片中擴散的濃度、深度和分布范圍都需要更精確地控制，所以小尺寸的芯片現在都采用離子注入工藝。
相比于擴散，離子注入的優點有很多，包括可以精確控制摻雜濃度和摻雜深度、可以獲得任意的雜質分布、雜質濃度的均勻性和重復性好、摻雜溫度低、沾污少、無固溶度極限。
可以說，離子注入的技術高低，決定了芯片上器件成型后的性能強弱。
2020年，全球集成電路離子注入機市場規模僅18億美元左右，在晶圓制造工藝設備市場中占比只在3%左右，但卻與光刻機、刻蝕機和鍍膜機并稱四大核心裝備，正是因為其重要性。
前面提到，離子注入有許多優點，但其缺點也非常顯著，首先是用高能雜質離子轟擊硅片，如果控制不好，可能會使硅片晶格產生損傷，甚至失去晶體特性。另一個缺點對于我國更加顯著，那就是晶體注入需要非常復雜且昂貴的機器，技術門檻很高。
總的來說，離子注入機包括離子源、離子引入和質量分析器、加速管、掃描系統和工藝腔5個部分組成。
雖然看上去只有“區區”5部分，但是僅離子源就包括了下面這么多東西，整個系統的復雜程度可想而知。
系統復雜還在其次，其內部運作的工序也十分繁瑣，蘊藏大量難點，比如晶片在不同機器間傳遞容易碎裂、束流穩定性不足、離子源壽命不足、冷卻達不到指標、晶片可能被擊穿等等，對機器技術指標有極高要求。
過往，這個領域處于美國絕對壟斷之下。
其中應用材料公司1家就占去了70%的市場份額，其次為Axcelis(亞克士)，占據了近20%的市場份額。
根據不同的用途，離子注入機又按照不同的能量和束流指標，分為低能大束流離子注入機、高能離子注入機和中低束離子注入機。
在芯片制程越來越小的情況下，離子注入的深度要求也在相應減少，用于淺層摻雜的低能大束流離子機越發成為主流。
據Gartner數據披露，低能大束流離子注入機占離子注入機市場總份額的61%，中低束流離子注入機和高能離子注入機分別占20%和18%。
在這個細分市場，壟斷程度更高。目前用量最大的低能大束流離子注入機主要由3家龍頭企業掌控，包括市占率40%的應用材料、市占率32%的Axcelis。
還有就是我們開頭提到的AIBT，市占率也有25%。
這么一家業內數得上號的巨頭，為什么會陷入“剽竊”中國技術的風波?
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有意思的是，這輪訴訟中的2家公司，其實頗有淵源。
以陳炯為首的凱世通5位創始人，實際上也是AIBT的創始團隊，全部是世界一流的離子注入設備專家。陳炯還是AIBT的首席技術官，技術實力相當扎實。
1999年公司成立后，正是在陳炯的帶領下，AIBT成功開發了2代大束流離子注入機，打入集成電路制造廠商的28nm關鍵制程。
2009年，中國“02專項”調研組在硅谷找到了陳炯。
關于02專項，我們的文章之前已經做了詳細介紹。
簡單來說，國家在2006年提出了一項立足于未來15年，扶持高科技領域16個重大專項發展的規劃，也就是《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006--2020年)》。
關于芯片制造的“極大規模集成電路制造技術及成套工藝”項目就排在第2位，因此行業內將之稱為“02專項”，包括光刻機、蝕刻機、離子注入機等都包含其中。
國家高瞻遠矚的鼎力支持，加上國內經濟建設如火如荼，給半導體產業的前景提供了無限想象空間，陳炯團隊當即決定，回國發展，“大家從頭開始，打造一個屬于中國的高端裝備品牌”。
顯然，在技術上，這對他們來說并不難。從結果來看確實如此，能夠反過來對外出售技術就是明證。
不過在一開始，他們的起步并不順利。
在國際形勢還不嚴峻的情況下，國內外半導體廠商優先選擇的是國外設備。這種技術密集的行業，先發優勢極難動搖。
因此凱世通成立后，只能先從離子注入機的零部件入手，并且舍棄了創始團隊擅長的集成電路領域，轉戰技術相通，但是應用還是空白的光伏離子注入機市場，并且在這個市場做到了全球第1。
借著光伏的東風大獲成功后，適逢國內集成電路領域“國產替代”的熱度升起，凱世通又適時轉回自己的“老本行”。
根據前瞻產業研究院2020年的數據，國內離子注入設備市場規模為44.5億元，其中集成電路領域規模達43.2億元，絕大多數份額還屬于應用材料、Axcelis、AIBT這3家巨頭。
然而在那之后，國內設備商迅速突破。
首先是“國家隊”。作為央企中電科旗下專門負責離子注入機攻關的子公司，中科信在2021年宣布，已經成功實現離子注入機全譜系產品國產化，可為全球芯片制造企業提供離子注入機一站式解決方案，工藝段覆蓋至28nm。
實際上在更早的2018年，其28nm的產品已經進入中芯國際生產線。2020年6月15日，其12英寸中束流離子注入機順利搬入集成電路大產線。
相較而言，作為民企代表的凱世通技術和產業化水平似乎更勝一籌。
在業務上，凱世通是全球唯一一家全領域離子注入設備都覆蓋的公司，包括光伏、芯片、AMOLED、IGBT等等的離子注入機，他們都有業務。
2020 年凱世通獲得多個不同類型的 12 英寸低能大束流離子注入機和高能離子注入機訂單，集成電路離子注入機產品已進入客戶驗證階段。
2021年，凱世通自主研發的首臺低能大束流離子注入機和高能離子注入機，相繼通過國內主流12英寸晶圓廠的驗證和驗收。
從其公布的技術指標上看，其低能大束流離子注入機所覆蓋的特征線寬、注入能量、注入劑量、最大產能等指標與國外主流同類產品已經基本相同，并且注入束流能達到國外主流產品的將近2倍。
此外，今年7月，其母公司萬業企業在回應投資者提問時透露，凱世通超越7nm離子注入平臺已通過客戶驗證并取得驗收。
還有消息稱，其集成電路離子注入機已突破3nm工藝，其主要參數均優于國外主流同類產品。
對于未來，根據《中國制造2025》的規劃，2025年半導體核心基礎零部件、關鍵基礎材料應實現70%的自主保障，這是一個巨大的空間。
盡管目前國內技術水平還比較落后，但巨大的蛋糕勢必成為本土企業突圍的動力。
前瞻網
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