本文来自微信公众号：芯谋研究（ID：icwise），作者：芯谋评论，头图来自：视觉中国
最近几年，因为种种原因，“国产化”三个字被频频提及甚至出圈。但是没有人为国产设备、材料等上游产业链验证迭代，谈何国产化？所谓皮之不存毛将焉附。最近芯谋研究在与产业人士进行交流时，听到了国产化验证困难的哭诉，引发了一些思考。
简而言之，在打入市场之前，国产半导体材料、设备、EDA还需要跨过验证这道坎。尤其是在国内设计公司更新迭代的速度越来越快的情况下，国内验证环节却没有跟上，也使得国内的半导体材料、设备和EDA难以撕开市场。国内半导体验证究竟难在哪里？
漫长的半导体验证
半导体验证往往需要很长的周期。
以半导体材料为例，芯谋研究高级分析师张彬磊介绍，半导体材料验证包括参数层面、工艺层面和产品层面。
参数层面的验证相对容易，往往是Fab参考baseline提供参数项目和对应指标，然后由材料厂商自己测试并提供待验证材料的对应项数值，这其中，Fab也存在忽略部分non-key参数和暂时达不到要求的参数的情况。
工艺层面的验证，需要Fab厂进行物理结构形貌层面的验证，往往需要1~2周一轮。
而产品层面的验证，需要Fab使用待验证材料完成完整流片，产品通过一系列可靠性测试，才算完成全部材料的验证，产品层面验证根据流片时间的不同，每一轮验证需要2~5个月时间。
此外，半导体设备也需要经过下游企业长时间的工艺验证，包括在具体生产场景的技术验证、与客户的持续沟通、完善技术细节等。一台半导体设备要经历的验证包括可靠性测试、工艺测试和马拉松测试、小批量验证、大批量压力测试等。整个验证周期消耗时间平均在 1年以上，之后设备供应商才会被纳入客户的合格供应商名单。
中微半导体也曾在其招股书中写道，市场新进入者往往需要相当长的时间才能通过下游企业的工艺验证。
由于半导体设备和材料的验证周期较长，验证后替换成本较高，所以这些产品一旦进入正式进入产线当中，就具有很强的客户粘性，厂商们也不会轻易更改他们所采用的半导体设备和材料。
验证是上下游厂商的纽带
验证周期长是表象，下游厂商不愿意验证国内半导体设备和材料，才是国产化验证难的关键所在。
国内半导体厂商为什么“不愿意”为国产设备和材料做验证？一则，国内的半导体产线本就处于追赶的阶段，国外成熟的半导体设备和材料才是他们的首选，如果选用国内半导体设备将会牵扯他们更多的精力，进而可能会拖慢产线的发展。因此，只有国内半导体设备在某个方面的参数上表现出特别明显的优势并超过国际厂商之时，国内客户才会考虑采用国内半导体设备。
另一方面，半导体设备的零部件也需要半导体设备的验证，与国内半导体设备厂商相同的是国内半导体设备零部件厂商也同样被验证难的问题所困扰——国内零部件厂商在成本上没有优势，成品率低的情况下，国内半导体设备零部件也难以被设备厂商所采纳。
环环相扣的半导体的验证考验着国内下游客户的耐心，但事实却是国内芯片设计公司，尤其是新成立的芯片设计企业，往往要靠快速推出产品来获得新的融资，从而保证公司在市场中的竞争力。
同样的问题也出现在EDA领域当中。曾有国内EDA从业者向芯谋研究表示，国内EDA产业的成败取决于芯片设计公司的选择。国内芯片设计公司往往为了加速产品的推出，会采用生态较为完善、工具较为全面的国外EDA工具，长此以往，三大EDA巨头建立起了非常强的护城河。
相较之下，使用国产EDA的学习成本高、芯片底层设计没有“破坏式”的创新是制约国内EDA工具难以突破芯片设计市场的两个重要因素。 此外，EDA人才薪资低于芯片设计人才也为国产EDA产业的发展造成了一定的挑战，国内EDA领域很难吸引到更多的新生力量推助这个产业的持续发展。
可以说，验证是上下游厂商合作的纽带，国内验证产业的成功即是国内半导体上下游产业链的成功。
中试线是国内半导体验证的良药？
半导体材料、设备、EDA可以在代工厂或IDM厂商的产线中进行验证，而基于技术、成本、生态的原因，国内半导体设备、材料、EDA厂商很难获得在产线中验证的机会，但随着中美贸易环境发生变化，产线开始考虑和验证国产设备，国产设备厂商迎来了新的契机。
在国内产线进行验证也同样存在着挑战，在产能紧张的情况下，占用产线的设备、材料或EDA的验证周期就要被拉长，导致国内相关产品难以再抢占市场先机。在这种情况下，新玩家要打入半导体产业链中就变得更加困难。
在这种情况下，中试线成为了半导体设备、材料、EDA进行验证的另一种可选方案。根据芯谋研究的调研报告显示，半导体中试线是具有一定产能规模（大约月产1000片晶圆）、兼具试验改进的中等规模试验生产线。中试线是企业生产或开发工艺非成熟的产品的生产线，是科技成果向生产力转化的必要环节，成果产业化的成败主要取决于中试的成败。科技成果经过中试，产业化成功率可达80%；而未经过中试，产业化成功率只有30%。
从功能和作用上看，中试线不仅可以承担产品研发、小批量生产，也可以进行设备验证这种差异化服务，有助于提升研发的成功率，更将助力实现产品和技术从研发到量产的无缝衔接。加之中试线还可以更早更快地试验与验证新兴工艺，完成新兴工艺的产业化验证，因此也为国产设备向更高端领域的拓展提供了可能。
尤其是在产能紧缺的情况下，中试线这种身兼多种角色的产线也成为了国产半导体设备和材料验证的一个有效途径，逐渐受到了产业的重视——在设备方面，根据公开资料显示，去年6月由国家智能传感器创新中心（以下简称“创新中心”）建设的国内首条12英寸先进传感器中试线成功通线，该中试线以国产设备为主，可为国产装备提供验证平台。
在材料方面，据上海市环境保护信息中心近日公示信息，2021年，上海集成电路研发中心国产设备机台及化学品的验证业务量明显上升，超过企业现有试验规模，因此上海集成电路研发中心拟依托现有的试验线，建设“国产验证项目”。主要验证的内容集中于半导体材料，项目总投资5000万元，计划于2021年12月开工，2022年2月完成建设。
半导体设备、材料、EDA的验证仍存在着很大的挑战，但是随着国产化呼声的高涨，国内制造产线本土化配套意愿提升，国产设备工艺验证周期也逐渐得到了提速。
但更为值得警惕的是，当国内半导体上游厂商翻越验证这座大山以后的难题——芯谋研究高级分析师张彬磊表示：“当前是设备材料验证的窗口期，国产厂商要加快研发。一旦过了这个窗口期而自己的设备与进口设备差距依然较大的话，量产还是不会买。”
治本还需要在研发阶段投入
芯谋研究总监王笑龙指出：“在量产阶段后续中导入国产化验证，这样的大生产线验证，归根到底还是量产上的替代，做的是别人已经做成的事。对于这样的国产化验证来说，只治标不能治本。”
沿着已经存在的标准走，对标国际厂商，与这些行业龙头抢市场，对于本就起步晚的国内厂商来说显然很难。即便是我们快马加鞭地追上了国际厂商的脚步，在接下来的发展中，国外厂商也会凭借着掌握着底层标准优势，再次拉开与国内厂商的距离，国内验证也难免会再次被新的技术趋势所擎肘。
摆脱追赶者的身份，是国产化验证要走的路。而要达到这个目标，就需要在研发阶段导入国产化验证，这也是根治国产化验证难的药方。在这个过程中Foundry厂商和芯片设计公司则扮演着重要的角色。
“尤其是在全球半导体贸易环境多变的情况下，打基础更为重要，而国内龙头Foundry厂商和芯片设计公司更要承担起扶持国产化验证的责任。这不仅关乎着他们自身发展的需要，也关乎着国内半导体产业链的供应安全。”王笑龙表示：“但这条路并不好走，如何让客户的研发团队能够拿着也许一开始不太成熟的国产工具（设备、材料、软件）去开发有商用价值的产品，这才是关键。”
因此，激励政策十分重要。国产化验证在打入研发的过程中，Foundry厂商和芯片设计公司执行层的技术骨干人员是推动工具国产化的中坚力量，他们的积极性能够加快国产化验证研发的进程。对付出辛苦的人有所回报，或许能够加快打通国产化验证在根本上的发展。
但不可否认的是，国产化验证治本需要很长的时间，而我们不能只放眼未来而忘了脚下。因此，国产化验证治标与治本要同时进行，才能保证国内半导体一直活跃于全球半导体产业链中，并成为其中一股温柔而又强大的力量。
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