中国芯片已被美“锁死”?

在《三体》世界中,三体人因为害怕地球科技发展速度太快,有一天可能会败在人类手下,于是发明了一种质子技术,“锁死”了地球的基础科学。

科幻映入现实,如今地缘政治震荡、逆全球化风潮渐盛,美国以“国家安全”为由,动用政府力量强行改变半导体领域的国际分工格局,扭曲全球半导体供应链,以图“锁死”中国半导体芯片设计、制造的最先进发展方向。中国芯片真的已被美国“锁死”?中国芯片企业又该如何突破重围?

供应链严重依赖海外

中国是全球制造大国,国内芯片用量约占全球的60%,是中国进口量最大的品类,仅今年上半年,集成电路进口总额为1.35万亿美元。但一直以来,中国使用的是国外技术,并依靠巨大市场换取生存空间,并没有发展自主知识产权半导体关键核心技术的压力。

在过去20年间,中国吸引诸多海外半导体公司来华投资建厂,但国际上对华芯片行业执行的是“+2”策略,即在华投资建设芯片制造工厂,启动建设时工艺定位就落后世界先进水平2代以上,比如台积电松江工厂、台积电南京工厂都是如此。同时,输华的芯片制造设备,特别是光刻机,也会落后世界最高水平2代以上。近年来,“+2”策略升级为“不卖EVU光刻机”策略,中国大陆芯片制造被国际巨头按下了“暂停键”。

中国芯片的短板在于高端芯片产品、先进制造、半导体设备与材料、工业软件,这些是芯片制造业的基础。

以设备制造为例,国内半导体制造设备主要依赖进口。2020年,美国、欧洲、日本厂商的合计份额占全球96%,世界排名前五的设备厂商有三家来自美国,分别是应用材料公司、泛林半导体、KLA公司,其余两家是来自荷兰的光刻机制造商ASML和日本最大的半导体设备制造商东京电子。

再比如,虽然我国是全球半导体产业链最完整的国家,但由于多年形成产业链全球分工以及产业链多样化,国内企业在产业链各个环节水平参差不齐。蚀刻机领域,在关键工艺和流程上,中国设备不能完全替代泛林半导体的设备;核心材料领域,半导体核心材料大概有100多种,日本占到50%以上。中国虽然在几个关键材料方面有所突破,但由于产品稳定性以及验证手段、验证周期等原因,目前还不能完全取代国外同类产品。

“锁死”中国芯片的“两板斧”

美国企图“锁死”中国芯片用了“两板斧”,一板斧是用补贴拉拢相关企业站队,另一板斧是用出口管制手段遏制中国半导体先进制程发展。

第一板斧:给钱。美国国会在2020年就通过了支持芯片生产和研发的《芯片法案》,但当时未提出具体的资金支持。今年7月28日出台的《2022年芯片和科技法案》,旨在落地投资预算,并已于8月9日获得美国总统拜登签署。法案意图切断向中国供应芯片先进制程(低于28纳米)的技术和设备及材料,促使先进制程芯片制造业向美国集中,隔断中国芯片产业与全球联系,重塑全球芯片产业链供应链格局。

《2022年芯片和科技法案》通过补贴加速芯片产业回流美国,一是向半导体行业提供527亿美元的资金支持;二是为企业提供规模约240亿美元的25%投资税收抵免。法案要求受补贴的实体如果与中国等“受关注的国外实体”有实质性的半导体产能扩大的重要交易计划,需要向美国商务部部长通报。美国商务部部长在咨询美国国防部部长和情报总监后,须在90天内作出是否收回补贴的决定。

拿到补贴后,半导体企业须在中美之间“二选一”。泛林半导体、KLA公司均收到了美国政府的通知,美国对华技术出口管制范围将进一步扩大至生产14纳米以下芯片的代工厂。

即便中国是泛林半导体第一大市场、贡献了超过三成的总营收,但泛林半导体还是准备完全遵守美国政府的上述通知。上述出口政策一旦全面落地,威力可想而知。

第二板斧:出口管制。今年8月15日起,美国商务部对被称为“芯片之母”的EDA软件实施出口管控。

这并不足为奇,2019年以来,美国主要以“实体清单”的方式,限制所有使用美国技术的企业出口先进制程相关产品或技术给中国。中国实体被纳入“实体清单”后,企业向这些实体出口、再出口、转让美国出口管理条例(EAR)管辖的所有产品和技术时,都须向美国政府申请许可。

2020年12月,美国商务部以“与军工业有联系”为由,将中芯国际列入“实体清单”,指出10纳米及以下制程所需的设备和技术出口时,原则上将被拒绝。这意味着,如果没有经过美国政府许可,中芯国际将无法进一步获得相关美国企业的技术和产品。

类似美国动用国家力量打压中国企业的案例比比皆是。美国将经贸问题政治化,违反国际贸易规则,严重干扰了两国乃至全球正常的科技交流和贸易往来,对全球产业链、供应链、价值链造成了破坏。

中国半导体突围

从短期来看,《芯片法案》涉及到先进制造工艺的高端代工、存储器对中国影响较大,中国半导体产业的安全底线被不断挤压。不过长期来看,鉴于国际形势、供应链安全的不确定性,进行相关领域的国产化工作已经是国内产业共识,法案的限制只能加速推进这一进程。

在国产化的宏观政策加持下,中国半导体产业已经做好顶层设计和统筹布局,2020年,中国政府出台了《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,对符合要求的芯片生产、封装、设计等企业实施减免税政策,对芯片生产和封装企业实行进口关税免税的鼓励。企业也已经被迫走出“舒适圈”,力求建立一定的产业链闭环供应能力,防止“缺芯潮”再度出现。目前有两条路径:

第一条路径:打牢基本功。目前ASML听命美国未向中国大陆出口极紫外光刻机(EUV),这种光刻机主要用于生产7纳米及更先进制程的芯片。中国大陆目前能够量产的是90纳米光刻机,28纳米光刻机尚未成熟,有很多环节需要完善和优化,部分核心设备和材料以及工业软件还需要进口国外产品,要达到世界同等水平,并完全实现国产化,至少还需要五年时间。

未来,中国自研先进制程的各类半导体设备,需要准备好十年以上的投入。同时,中国可以利用这十年时间,在成熟芯片上把基本功打扎实,并争取在某个领域形成完整产业链。

第二条路径:使用Chiplet技术。在现有工艺基础上,国内企业正尝试使用Chiplet技术追赶先进水平。Chiplet即小芯片或芯粒,是芯片制造领域近年来备受关注的技术路线,通过把不同芯片的能力模块化,利用新的设计、互联、封装等技术,在一个封装的产品中使用来自不同技术、不同制程甚至不同工厂的芯片。

在Chiplet技术路径上,当前中国水平与国际相差不大,相关标准也刚开始制定,中国仍有赶超机会。综合来看,Chiplet是当下解决困境的可行路径。

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