中国芯片制造业的破局之路_风闻
吾久山-秋天来啦2020-12-29 20:18
12月18日,美国将中芯纳入实体清单,中芯将无法采购10nm及以下制程的美国设备及材料。
中芯无疑被重点盯上了,接下来的压力只会越来越大。2018年荷兰政府批准ASML向中芯出售EUV光刻机。美国官员(含国务卿)与荷兰政府举行了至少四轮会谈后暂时阻止了这笔交易;2020年中芯先后被纳入军事最终用户名单和实体清单。而华为就是前车之鉴,刚纳入名单时美国技术设备是25%的上限,帮代工芯片的台积电研究了半天条文后认为能抢救一下,结果美国改为10%,看到台积电还在纠结,直接改为0%,美国已经不在乎吃相了。
前几天有消息称美国国土安全部正在调查TCL,连中国电视机都能威胁美国国家安全,美国对中国科技业已到草木皆兵的程度了。2019年全球电子产业产值达2.92万亿美元,半导体是电子产业的核心,而2019年美国占全球半导体收入的47%,半导体产业对美国极其重要。
中芯新形势下的挑战。
1**、中芯资源调配上应会做调整,最先进制程开发计划可能会受一定影响。**按梁博士披露的进度,7nm明年4月风险量产,5/3nm技术预研已经铺开。中芯已提前预判风险并做了些准备,近一年来一直在囤积设备和零部件,应能保证7nm风险量产,但之后的扩大生产会受限制。5/3nm制程之前便因EUV光刻机没到货而无法进行全面开发,现在加上设备受限,将面临很大困难。
中芯技术突破很重要,就像头雁一样,其他企业跟进突破会容易很多。中国人和企业喜欢攀比,鲶鱼效应非常好,只要一个企业技术突破,其他企业会想尽办法跟进突破。另外国内的技术传播如此之快也跟中国高速发展,技术人员流动性高有那么一点点关系。中芯这三个项目如果有大的变动就有些可惜了。
2**、中芯需要加快推进芯片产线国产化,然而目前国产设备材料还不够强。**目前国产半导体设备及材料正处于从无到有的过程,这几年虽有不少技术突破,发展也很快,但设备材料的导入需要一段时间,2018年国产半导体设备只占国内市场的12.7%,材料占比更低。
3**、目前先进制程大多基于国外生产设备及材料来开发,那么部分或全部替换成国产后,原先制程还能不能用,能用多少?**生产设备有指标要求,是标准产品,达标就应该没什么问题;难题在材料这块,例如很多化学试剂不是标准产品,光刻胶,光阻剂,清洗剂等厂家配方保密,各厂产品都些区别,必须在产线上慢慢磨合调试。
4、另外类似日本VLSI和美国SEMATECH,可以由企业主导组成一个松散自由的网状研究机构,共同开发公版技术,产权共有,各个芯片企业再在公版技术上结合各自产线设备材料做二次开发。有点类似ARM开发公版架构,再给各个企业二次开发。如此中芯应该能减轻不少压力。
**中国芯片制造的破局之路。**美国动用国家力量,利用产业优势地位,钳制中国芯片制造业发展,要摆脱钳制,华为和政府的角色非常重要,我们可以对此做些观察。
**华为的动向:**华为既是中国高科技业龙头也是最能打的狠角色,没什么花架子,实实在在的研发狂魔。2019年营收1314亿美元,研发投入201亿美元,海外收入超过40%。去年华为及70家关联企业纳入实体清单,被踩住芯片供应这个痛点,美国想通过限制芯片来限制华为的成长空间。任总曾说,爬到山顶要和美国拥抱,希望能一起为人类做贡献。发生过很多事情后,2020年任总说,我们认识到美国某些政客希望我们死。华为怎么办。
有消息称华为在上海建芯片厂,45nm起步,但没有实锤。有几个消息暗示华为在芯片制造上是有行动的。今年7月,做光刻机集成的上海微电子投诉华为疯狂挖人;9月,当中科院表态全力攻关光刻机后,第二天任总就专程上门拜访;10月,华为和马来JF Technology公司达成合作,在中国生产半导体测试设备---测试接触器;11月,工信部原部长说华为有意建立芯片制造线。
华为在芯片制造上是些资源的,不做就有些可惜了。
1)华为有部分工程师参与了中芯和台积电最先进制程的开发。芯片工厂最新制程需要和最先投片的芯片设计单位以及生产设备/材料厂家紧密配合共同开发,而华为依靠麒麟芯片先进优势,得以多次参与台积电与中芯的先进制程开发,现在这些人才利用起来是能做不少事情的。
2)华为善于利用全球人才。钱给够,人才就要挑最好的。2016年,日本员工建议对当地供应商投资,任总不同意 “我们就是要见异思迁,今天这个好就买这个,明天那个好就买那个。” 2020年,任总说:“做好留学生入职,特别要关注东欧籍学生群体在全球的成长与挖掘”。可以看出,华为喜欢掌握选择权,能够在全球范围内利用人才,华为在海外建立了16个研究中心,海外员工超过2.8万人,本地化超过70%。
3)芯片制造业是投资及研发的军备竞赛,需要雄厚资金及研发实力做后盾,华为两者皆具备。中芯作为国内龙头尚且左支右绌,无法两全,更无论其他。而华为去年的研发投入达201亿美元,对比同期台积电的30亿美元,中芯的6.8亿美元,华为如果下定决心造芯,是有一搏的。
最近华为分割荣耀,回收大笔现金,是准备过冬还是在蓄力反击,希望是后者吧。
产业动向:防守为主,先易后难重点攻关,市场拉拢,增加投资。
1、**防守为主。**中国对外不称霸,不干涉别国内政,中国的进攻性从政策上自我限制了,是防守反击型国家,长期来看,挺好的。美国近年在高科技业上猛攻中国,中国还是以守为主,没有贸然对攻。例如:
美印违反信息技术协定,中国暂未对等报复。信息技术协定扩围谈判2015年12月达成,目的是加快全球IT产业发展,让 IT产品零关税,促进IT产业要素全球自由流动。美国以国家安全为借口,多次用实体名单的方式定向限制IT产业要素流动,压制中国IT头部企业,等于实质违约。而印度2017年12月开始将手机关税由10%逐步升至20%,关键零部件也征10%关税,以此保护手机产业并逼迫国际厂家到印度设厂,明确违约。
中国有应对的不可靠实体清单。2019年7月开始制定,2020年9月清单规则才公布,节奏不快。虽然美印违约造成中国利益损失,但中国目前的对应清单引而不发,暂未使用,原因1)中国在国际上一贯倡导多边主义及合作共赢,反对单边主义及保护主义,以此团结朋友。2)中国正在承接第三次半导体产业转移,而信息技术协定能让这个转移趋势更顺畅更快速。2019年中国是全球半导体最大单一市场,占比35%;这几年中国半导体市场增速超过20%;过去四年全球新建 的62座芯片厂26座在中国。中国半导体产业正在高速发展,从该协议是有所获益的。
2、先易后难,重点攻关。
**先易后难。先模拟和存储,后微处理器和数字逻辑。**模拟芯片主要面向工业,制程低,芯片单价低,产品周期10年以上,依赖设计师经验,研发周期长,一般由小团队设计。而服务器和消费电子用的数字芯片主要面向消费市场,要用最先进制程,芯片单价高,产品周期1-2年,要跟上消费需求,研发周期短,有时间压力,由大型团队设计分工合作,如同军备竞赛。
2018年全球模拟芯片销售额610亿美元,占全球半导体销售额的12.7%。模拟芯片是工业的心脏,应用广泛,消费市场落后一些还可忍受,模拟芯片一旦出问题,就是大问题。现阶段中国正在大力发展模拟芯片,几个大项目都是模拟为主。
**重点攻关。设备/**材料重点攻光刻机,产业重点发展大硅片。
光刻机,研发难点在光源和物镜,其中物镜最难,它不是制式产品,依赖经验打磨调试。之前上海微电子365nm光源光刻机,物镜最后完成。这次02专项193nm光源DUV光刻机也是物镜拖在最后。如果这两年能收尾,中芯7nm产线就有坚强后盾了。
接下来的EUV光刻机,物镜估计还是最难:EUV所用的极紫外光能被空气、玻璃吸收,只能用反射镜代替透镜,并将工作环境抽成真空。整个物镜系统需要整合调试十几面反射镜,同时镜面精度要达到皮米级(万亿分之一米)以上。而这正是德国日本的特长,目前最好的光刻机和单反相机用的都是德国日本镜片,打磨调试复试镜片需要多年技术经验积累,中国要短时间赶上,需要做很大的努力。
2020年10月,国务院任命相里斌为科技部副部长,相部长研究方向为光谱成像技术、光学遥感技术,曾任西安光机所所长和中科院光电研究院院长,是知名光学专家。
硅片,占芯片制造材料价值的三分之一。如同打印机的打印成本看耗材,中国芯片制造要取得优势,材料成本一定要降。中国太阳能光伏业就是在硅片国产化后慢慢取得竞争优势的。目前正在推进的大硅片项目已超 20 个,总投资超过1400 亿人民币。半导体硅片外企占了全球95%的市场,这种局面迫切需要改变。
3**、以市场的力量拉拢日欧韩台,美国嘴里说的都是主义,实际都是生意,合纵连横最终看的还是利。**中国已是全球最大半导体市场,2019年占比33.8%;同时,中国也是全球最大消费市场。2019年社会消费品零售总额41.2万亿元,如果按现在的汇率,就是6.29万亿美元对6.23万亿美元,中国已超过美国。
美国要达到中美科技脱钩的目的,必须联合所有相关国家与中国整体脱钩,否则只会让出市场为他人做嫁衣。中国作为全球最大半导体市场和全球最大消费市场,这么做的难度太大。简直是不可完成的任务。下面具体看下半导体制造主要相关国家的近期动向。
日本,12月, 《日本经济新闻》透露日本官员不满美国补贴台积电赴美设厂。日本半导体设备和材料有很强实力,在全球半导体材料市场份额52%,19种核心材料14种世界第一;半导体设备则占全球份额37%,全球半导体设备厂商TOP15,日本占7家。
中国始终说中美和则两利,斗则俱伤。但美国始终心存幻想,不碰南墙不回头。有点类似当年日本的状态,2010年中国GDP超过日本,日本极其焦虑,先调整汇率让GDP猛冲了2年,到2013年汇率对经济伤害太大,撑不住了,又开始搞价值观外交/菱形包围圈,当时安倍忙得跟蜜蜂一样,跟现在的彭佩奥不相上下。近几年日本冷静下来了,目前是伺机而动,两手准备,比以前理性多了。
2020年11月15日RCEP正式签订,RCEP规定半导体设备/材料关税,某些第1年内降至0,另一些10年内降至0。在此之前,日欧美加跟中国都没签FTA,日本签下RCEP, 等于不犯规的抢跑,以其科技实力及第三大经济体的块头,美国的高科技围堵就成笑话了。11月20日中国表态愿意参加CPTPP,同日日本表态扩大CPTPP促进亚太自贸区早日实现;11月25日中日达成推进中日韩自贸协定共识。由此中国表露出加固日本这个围堵缺口的强烈意图。
**台湾地区。**美国目前撩拨台湾,而台湾则充满幻想,和美国各种配合,不见真理不回头。
**韩国。**一向重视中国市场,2015就与中国签了FTA,其主导全球的存储芯片产业有独走倾向,目前加大投资中国半导体制造业,应会保持中立。2019年12月,三星闪存芯片项目二期第二阶段80亿美元投资正式启动。2020年10月,SK海力士以90亿美元买下英特尔大连存储芯片业务。
**欧洲,**在半导体产业有野心。12月,欧洲17国联合发布《欧洲处理器和半导体科技计划联合声明》,要在2-3年內投资1450亿欧元追赶2nm芯片制程、提升半导体全球市场份额。同月,《金融时报》称美国利用制裁占领中国半导体市场挤压欧洲同行。例如:美国供应商相继取得"豁免许可证"的时候,欧洲企业仍被禁止向华为供货。
**增加投资。**通过大基金和科创板增加半导体产业投资和扶持力度。大基金主要覆盖优质大项目,科创板覆盖优质中小项目,这些投资大大加速了芯片制造业的发展。
2018年6月,科创板正式开板。开板2年,已有30家半导体公司在科创版上市,另有36家半导体企业正进行IPO作业,排队上板。对半导体行业有很大支持
2014年9月,大基金一期成立(资金循环使用)注册资本987.2亿元。到2020年总投资额超过1387亿。主要投资芯片制造业,占比67%;2019年10月,大基金二期成立(资金循环使用)注册资本2041.5亿元,投资方向主要是半导体设备材料领域。2019年,全国地方集成电路产业投资基金,总规模达到5000亿元左右。
最后,祝中国芯片制造业发展顺遂