中國芯片製造業的破局之路_風聞
吾久山-秋天来啦2020-12-29 20:18

12月18日,美國將中芯納入實體清單,中芯將無法採購10nm及以下製程的美國設備及材料。
中芯無疑被重點盯上了,接下來的壓力只會越來越大。2018年荷蘭政府批准ASML向中芯出售EUV光刻機。美國官員(含國務卿)與荷蘭政府舉行了至少四輪會談後暫時阻止了這筆交易;2020年中芯先後被納入軍事最終用户名單和實體清單。而華為就是前車之鑑,剛納入名單時美國技術設備是25%的上限,幫代工芯片的台積電研究了半天條文後認為能搶救一下,結果美國改為10%,看到台積電還在糾結,直接改為0%,美國已經不在乎吃相了。
前幾天有消息稱美國國土安全部正在調查TCL,連中國電視機都能威脅美國國家安全,美國對中國科技業已到草木皆兵的程度了。2019年全球電子產業產值達2.92萬億美元,半導體是電子產業的核心,而2019年美國佔全球半導體收入的47%,半導體產業對美國極其重要。
中芯新形勢下的挑戰。
1**、中芯資源調配上應會做調整,最先進製程開發計劃可能會受一定影響。**按梁博士披露的進度,7nm明年4月風險量產,5/3nm技術預研已經鋪開。中芯已提前預判風險並做了些準備,近一年來一直在囤積設備和零部件,應能保證7nm風險量產,但之後的擴大生產會受限制。5/3nm製程之前便因EUV光刻機沒到貨而無法進行全面開發,現在加上設備受限,將面臨很大困難。
中芯技術突破很重要,就像頭雁一樣,其他企業跟進突破會容易很多。中國人和企業喜歡攀比,鯰魚效應非常好,只要一個企業技術突破,其他企業會想盡辦法跟進突破。另外國內的技術傳播如此之快也跟中國高速發展,技術人員流動性高有那麼一點點關係。中芯這三個項目如果有大的變動就有些可惜了。
2**、中芯需要加快推進芯片產線國產化,然而目前國產設備材料還不夠強。**目前國產半導體設備及材料正處於從無到有的過程,這幾年雖有不少技術突破,發展也很快,但設備材料的導入需要一段時間,2018年國產半導體設備只佔國內市場的12.7%,材料佔比更低。
3**、目前先進製程大多基於國外生產設備及材料來開發,那麼部分或全部替換成國產後,原先製程還能不能用,能用多少?**生產設備有指標要求,是標準產品,達標就應該沒什麼問題;難題在材料這塊,例如很多化學試劑不是標準產品,光刻膠,光阻劑,清洗劑等廠家配方保密,各廠產品都些區別,必須在產線上慢慢磨合調試。
4、另外類似日本VLSI和美國SEMATECH,可以由企業主導組成一個鬆散自由的網狀研究機構,共同開發公版技術,產權共有,各個芯片企業再在公版技術上結合各自產線設備材料做二次開發。有點類似ARM開發公版架構,再給各個企業二次開發。如此中芯應該能減輕不少壓力。
**中國芯片製造的破局之路。**美國動用國家力量,利用產業優勢地位,鉗制中國芯片製造業發展,要擺脱鉗制,華為和政府的角色非常重要,我們可以對此做些觀察。
**華為的動向:**華為既是中國高科技業龍頭也是最能打的狠角色,沒什麼花架子,實實在在的研發狂魔。2019年營收1314億美元,研發投入201億美元,海外收入超過40%。去年華為及70家關聯企業納入實體清單,被踩住芯片供應這個痛點,美國想通過限制芯片來限制華為的成長空間。任總曾説,爬到山頂要和美國擁抱,希望能一起為人類做貢獻。發生過很多事情後,2020年任總説,我們認識到美國某些政客希望我們死。華為怎麼辦。
有消息稱華為在上海建芯片廠,45nm起步,但沒有實錘。有幾個消息暗示華為在芯片製造上是有行動的。今年7月,做光刻機集成的上海微電子投訴華為瘋狂挖人;9月,當中科院表態全力攻關光刻機後,第二天任總就專程上門拜訪;10月,華為和馬來JF Technology公司達成合作,在中國生產半導體測試設備---測試接觸器;11月,工信部原部長説華為有意建立芯片製造線。
華為在芯片製造上是些資源的,不做就有些可惜了。
1)華為有部分工程師參與了中芯和台積電最先進製程的開發。芯片工廠最新制程需要和最先投片的芯片設計單位以及生產設備/材料廠家緊密配合共同開發,而華為依靠麒麟芯片先進優勢,得以多次參與台積電與中芯的先進製程開發,現在這些人才利用起來是能做不少事情的。
2)華為善於利用全球人才。錢給夠,人才就要挑最好的。2016年,日本員工建議對當地供應商投資,任總不同意 “我們就是要見異思遷,今天這個好就買這個,明天那個好就買那個。” 2020年,任總説:“做好留學生入職,特別要關注東歐籍學生羣體在全球的成長與挖掘”。可以看出,華為喜歡掌握選擇權,能夠在全球範圍內利用人才,華為在海外建立了16個研究中心,海外員工超過2.8萬人,本地化超過70%。
3)芯片製造業是投資及研發的軍備競賽,需要雄厚資金及研發實力做後盾,華為兩者皆具備。中芯作為國內龍頭尚且左支右絀,無法兩全,更無論其他。而華為去年的研發投入達201億美元,對比同期台積電的30億美元,中芯的6.8億美元,華為如果下定決心造芯,是有一搏的。
最近華為分割榮耀,回收大筆現金,是準備過冬還是在蓄力反擊,希望是後者吧。
產業動向:防守為主,先易後難重點攻關,市場拉攏,增加投資。
1、**防守為主。**中國對外不稱霸,不干涉別國內政,中國的進攻性從政策上自我限制了,是防守反擊型國家,長期來看,挺好的。美國近年在高科技業上猛攻中國,中國還是以守為主,沒有貿然對攻。例如:
美印違反信息技術協定,中國暫未對等報復。信息技術協定擴圍談判2015年12月達成,目的是加快全球IT產業發展,讓 IT產品零關税,促進IT產業要素全球自由流動。美國以國家安全為藉口,多次用實體名單的方式定向限制IT產業要素流動,壓制中國IT頭部企業,等於實質違約。而印度2017年12月開始將手機關税由10%逐步升至20%,關鍵零部件也徵10%關税,以此保護手機產業並逼迫國際廠家到印度設廠,明確違約。
中國有應對的不可靠實體清單。2019年7月開始制定,2020年9月清單規則才公佈,節奏不快。雖然美印違約造成中國利益損失,但中國目前的對應清單引而不發,暫未使用,原因1)中國在國際上一貫倡導多邊主義及合作共贏,反對單邊主義及保護主義,以此團結朋友。2)中國正在承接第三次半導體產業轉移,而信息技術協定能讓這個轉移趨勢更順暢更快速。2019年中國是全球半導體最大單一市場,佔比35%;這幾年中國半導體市場增速超過20%;過去四年全球新建 的62座芯片廠26座在中國。中國半導體產業正在高速發展,從該協議是有所獲益的。
2、先易後難,重點攻關。
**先易後難。先模擬和存儲,後微處理器和數字邏輯。**模擬芯片主要面向工業,製程低,芯片單價低,產品週期10年以上,依賴設計師經驗,研發週期長,一般由小團隊設計。而服務器和消費電子用的數字芯片主要面向消費市場,要用最先進製程,芯片單價高,產品週期1-2年,要跟上消費需求,研發週期短,有時間壓力,由大型團隊設計分工合作,如同軍備競賽。
2018年全球模擬芯片銷售額610億美元,佔全球半導體銷售額的12.7%。模擬芯片是工業的心臟,應用廣泛,消費市場落後一些還可忍受,模擬芯片一旦出問題,就是大問題。現階段中國正在大力發展模擬芯片,幾個大項目都是模擬為主。
**重點攻關。設備/**材料重點攻光刻機,產業重點發展大硅片。
光刻機,研發難點在光源和物鏡,其中物鏡最難,它不是制式產品,依賴經驗打磨調試。之前上海微電子365nm光源光刻機,物鏡最後完成。這次02專項193nm光源DUV光刻機也是物鏡拖在最後。如果這兩年能收尾,中芯7nm產線就有堅強後盾了。
接下來的EUV光刻機,物鏡估計還是最難:EUV所用的極紫外光能被空氣、玻璃吸收,只能用反射鏡代替透鏡,並將工作環境抽成真空。整個物鏡系統需要整合調試十幾面反射鏡,同時鏡面精度要達到皮米級(萬億分之一米)以上。而這正是德國日本的特長,目前最好的光刻機和單反相機用的都是德國日本鏡片,打磨調試複試鏡片需要多年技術經驗積累,中國要短時間趕上,需要做很大的努力。
2020年10月,國務院任命相里斌為科技部副部長,相部長研究方向為光譜成像技術、光學遙感技術,曾任西安光機所所長和中科院光電研究院院長,是知名光學專家。
硅片,佔芯片製造材料價值的三分之一。如同打印機的打印成本看耗材,中國芯片製造要取得優勢,材料成本一定要降。中國太陽能光伏業就是在硅片國產化後慢慢取得競爭優勢的。目前正在推進的大硅片項目已超 20 個,總投資超過1400 億人民幣。半導體硅片外企佔了全球95%的市場,這種局面迫切需要改變。
3**、以市場的力量拉攏日歐韓台,美國嘴裏説的都是主義,實際都是生意,合縱連橫最終看的還是利。**中國已是全球最大半導體市場,2019年佔比33.8%;同時,中國也是全球最大消費市場。2019年社會消費品零售總額41.2萬億元,如果按現在的匯率,就是6.29萬億美元對6.23萬億美元,中國已超過美國。
美國要達到中美科技脱鈎的目的,必須聯合所有相關國家與中國整體脱鈎,否則只會讓出市場為他人做嫁衣。中國作為全球最大半導體市場和全球最大消費市場,這麼做的難度太大。簡直是不可完成的任務。下面具體看下半導體制造主要相關國家的近期動向。
日本,12月, 《日本經濟新聞》透露日本官員不滿美國補貼台積電赴美設廠。日本半導體設備和材料有很強實力,在全球半導體材料市場份額52%,19種核心材料14種世界第一;半導體設備則佔全球份額37%,全球半導體設備廠商TOP15,日本佔7家。
中國始終説中美和則兩利,鬥則俱傷。但美國始終心存幻想,不碰南牆不回頭。有點類似當年日本的狀態,2010年中國GDP超過日本,日本極其焦慮,先調整匯率讓GDP猛衝了2年,到2013年匯率對經濟傷害太大,撐不住了,又開始搞價值觀外交/菱形包圍圈,當時安倍忙得跟蜜蜂一樣,跟現在的彭佩奧不相上下。近幾年日本冷靜下來了,目前是伺機而動,兩手準備,比以前理性多了。
2020年11月15日RCEP正式簽訂,RCEP規定半導體設備/材料關税,某些第1年內降至0,另一些10年內降至0。在此之前,日歐美加跟中國都沒簽FTA,日本簽下RCEP, 等於不犯規的搶跑,以其科技實力及第三大經濟體的塊頭,美國的高科技圍堵就成笑話了。11月20日中國表態願意參加CPTPP,同日日本表態擴大CPTPP促進亞太自貿區早日實現;11月25日中日達成推進中日韓自貿協定共識。由此中國表露出加固日本這個圍堵缺口的強烈意圖。
**台灣地區。**美國目前撩撥台灣,而台灣則充滿幻想,和美國各種配合,不見真理不回頭。
**韓國。**一向重視中國市場,2015就與中國簽了FTA,其主導全球的存儲芯片產業有獨走傾向,目前加大投資中國半導體製造業,應會保持中立。2019年12月,三星閃存芯片項目二期第二階段80億美元投資正式啓動。2020年10月,SK海力士以90億美元買下英特爾大連存儲芯片業務。
**歐洲,**在半導體產業有野心。12月,歐洲17國聯合發佈《歐洲處理器和半導體科技計劃聯合聲明》,要在2-3年內投資1450億歐元追趕2nm芯片製程、提升半導體全球市場份額。同月,《金融時報》稱美國利用制裁佔領中國半導體市場擠壓歐洲同行。例如:美國供應商相繼取得"豁免許可證"的時候,歐洲企業仍被禁止向華為供貨。
**增加投資。**通過大基金和科創板增加半導體產業投資和扶持力度。大基金主要覆蓋優質大項目,科創板覆蓋優質中小項目,這些投資大大加速了芯片製造業的發展。
2018年6月,科創板正式開板。開板2年,已有30家半導體公司在科創版上市,另有36家半導體企業正進行IPO作業,排隊上板。對半導體行業有很大支持
2014年9月,大基金一期成立(資金循環使用)註冊資本987.2億元。到2020年總投資額超過1387億。主要投資芯片製造業,佔比67%;2019年10月,大基金二期成立(資金循環使用)註冊資本2041.5億元,投資方向主要是半導體設備材料領域。2019年,全國地方集成電路產業投資基金,總規模達到5000億元左右。
最後,祝中國芯片製造業發展順遂