跳至正文

美國製裁之下,中國或仍能重塑全球芯片市場

江蘇省泗洪縣一個芯片工廠的工人在生產線上。(2020年2月16日)

最新的一係列跡象顯示,美中兩國在芯片領域的博弈似乎更趨激烈。美國上星期(6月28日)以涉嫌支持俄羅斯軍事和國防工業為由,將5家位於中國的公司納入實體清單,其中三家與半導體產業相關。同一天,中國領導人習近平前往湖北一家芯片業公司考察,稱目前中國突破“卡脖子”關鍵核心技術已經“刻不容緩”。

同樣是在上個星期,包括英特爾、英偉達、德州儀器、穀歌、亞馬遜、微軟等等在內的120多家美國最大的科技公司罕見聯名發表公開信,敦促國會通過一項將大規模擴大美國芯片製造規模的法案。這一被簡稱為《芯片法》的議案提出為國內半導體產業提供520億美元的投資,以扭轉美國在全球半導體產業鏈中的份額大幅下降的趨勢。

中國近年來傾“舉國之力”發展芯片產業,盡管基本局麵還尚未得到根本改善,但一些跡象顯示中國在半導體供應鏈中已經逐漸形成一定的優勢,分析人士警告說,中國正在重塑全球芯片市場。

哈佛大學教授格雷厄姆·艾利森(Graham Allison)和穀歌公司前首席執行官埃裏克·施密特(Eric
Schmidt)最近聯合撰文指出,中國半導體行業已經取得了引人注目的進步,有望在2025年超越台灣成為全球最大的芯片製造產地。這位肯尼迪政府學院創始院長、《注定開戰:美國和中國能否逃脫修昔底德陷阱?》的作者和曾領導穀歌長達十年之久的施密特在華爾街日報的文章中甚至警告說,“美國處在輸掉這場芯片競爭的邊緣”。

據彭博新聞社最近公布的數據,目前中國芯片產業的增長速度超過世界其他任何地方,在過去四個季度中,全球20家增長最快的芯片行業公司中,有19家來中國。相比之下,去年同期隻有8個。這些對芯片製造涵蓋了芯片製造至關重要的設計軟件、處理器和設備等領域,他們的收入增長速度是全球領先企業台積電或阿斯麥(ASML)的數倍之多。

英國資本市場研究機構“推介謄錄”(PitchBook)的一篇報告說,美中兩國的半導體初創企業一直倍受風險投資者的青睞,但在這一關乎未來芯片技術的領域,中國似乎占到了上風。該機構舉例說,去年全球風險投資對半導體公司的投資曾創下新的記錄,但第一季度多達70%的風投資金流向了中國公司。

中國在芯片產業鏈中的強項

盡管中國的高端芯片產業被普遍認為遠遠落後,但在該產業鏈中中國也有一些強項,在某些特定領域中國公司或已接近和趕上國際先進水平。

隨著半導體晶圓越來越輕薄化,激光加工已替代傳統切割方式。中國官方媒體報道說,習近平上星期到武漢期間首先走訪的武漢華工激光工程公司對習近平說,該公司已經“攻克了這項‘卡脖子’技術”,他們自己主持研發的集成電路載板激光刻蝕裝備已經達到國際領先水平。習近平回應說:“光電子信息產業是我國有條件率先實現突破的高技術產業”。

在存儲芯片方麵,中國國企長江存儲已開發出具有全球競爭力的計算機閃存設備NAND芯片。《日經亞洲》(Nikkei
Asia)最近報道說,蘋果已經考慮使用中國的存儲芯片。報道說,蘋果自去年以來一直在測試長江存儲的閃存產品,最早可能在今年下達一定的訂單。

在為超級計算機、中央處理器(或
CPU)提供動力的芯片方麵,中國處於世界領先地位。中國擁有世界上最先進的超級計算機,其超級計算機不再依賴美國的芯片製造技術。根據最新統計,世界500強超級計算機中,中國擁有186台,美國123台。

在集成電路的設計、製造和封測三大環節中,中國在封測環節相對最為強勢。據美國半導體行業協會 (The Semiconductor
Industry Association,SIA)提供的數據,中國在芯片組裝、封裝和測試方麵占全球市場的38%,台灣占
27%,美國僅占 2%。

中國國有控股的承銷保薦機構東莞證券在最近一份有關半導體封測的專題報告中說,在先進封裝領域正逐漸縮小同國際先進企業的技術差距,在去年全球營收前十大封測廠商排名中,有三家企業位於中國大陸,分別為長電科技、通富微電和華天科技。

在將製成的芯片安裝到任何設備的過程中電路板必不可少,而全世界一半以上的電路板都是在中國製造的。與芯片製造、光刻設備一樣,中國的芯片設計是另一個被“卡脖子”的嚴重問題,中國雖然缺乏領先的相應的工業軟件,但在設計營收的領域正在急起直追。台灣的市場研究機構集邦(TransForce)的最新報告顯示,一家中國企業首次在全球芯片設計市場排名中擠進前十,位於上海的韋爾半導體股份有限公司在全球芯片設計市場排名中名列第9。

人海戰術

據國際半導體設備材料協會(SEMI)今年4月公布的數據,中國連續兩年是全球購買半導體生產設備最多的國家。僅去年一年就達到296億美元。中國進口的設備雖然不是最新的設備,這意味著中國在中低端芯片的產能會大幅提高,而世界上大部分電子產品所需的芯片產品並不需要最高端的芯片。

艾利森和施密特在最近的文章中指出,從1990年到2020年,中國建造了32家半導體超級工廠,而世界其他國家隻建了24家,美國一家也沒建。

他們指出,雖然拜登政府已經借《創新與競爭法案》向半導體製造業投資約500億美元,但國會仍在就這項法案進行磋商,仍尚未通過。即使通過了,美國的投資也仍將僅為中國政府未來支出金額的三分之一。

韓國最大的傳媒機構《中央日報》最近援引一名北京大學的韓國專家提供數據報道說,中國目前有7萬多家半導體相關企業,“這就是中國半導體的人海戰術”,今後連半導體製造業大國韓國都可能會從中國進口。五月份,中國對韓國的貿易近30年來首次出現順差,其中主要原因被認為是兩國半導體交易額的逆轉。韓國從中國的半導體進口總額為24億美元,比一年前同期增加40.9%。而韓國同期對中國的出口增長率僅為11%,增長勢頭方麵中國比韓國快了近4倍。

從稀土、光伏、到高鐵等領域,中國的後來居上之道是:政府扶持之下,從低端做起,憑借超大市場和製造能力,以價格優勢起家,逐步縮小技術代差,最終登上產業金字塔之巔。

彭博社指出,中國半導體產能的增長意味著世界將更加依賴中國的供應。

韓國總統國家經濟顧問委員會副主席李根(Keun
Lee)最近撰文說,半導體行業龍頭企業的地位並不是一成不變的,畢竟,三星等韓國公司就成功地超越了東芝等日本公司。在遭美國製裁的情況下,中國很難複製韓國公司這種跨越式戰略,但是這並不是說中國沒有機會發展出先進的、甚至是世界領先的半導體產業。這位《中國的技術跨越與經濟追趕》一書的作者指出,例如,汽車公司不使用最先進的製造工藝,他們用的是20、或30納米的工藝,而這類技術轉讓並未受到嚴格控製。在這一領域,中國代工製造商正在獲得巨額利潤,這些利潤可用於投資先進或下一代芯片。

戰略與國際研究中心高級副總裁兼戰略技術項目主任劉易斯(James
Lewis)說,中國正在重塑全球芯片市場,其戰略目標是取代西方供應商,謀求重組全球秩序,讓中國占據主導地位。他在接受美國之音采訪時說,中國對芯片業的投資是出於政治原因,而不是經濟或商業原因,中國將以一種不公平競爭的方式降低低端芯片的全球價格。他說:“這將導致全球產能過剩,這意味著會有更多的芯片公司、更多的芯片、更低的芯片價格。”

中國國家統計局今年初公布的數據顯示,中國2021年生產了3594億塊集成電路,同比增長33.3%。總部設在美國的半導體行業協會(SIA)的一份報告預測,如果保持目前的勢頭,到2024年,中國的半導體行業在全球銷售額中的占比可能高達17.4%,與去年相比幾乎翻了一番。

哈佛大學肯尼迪學院貝爾弗科學與國際事務中心的研究助理員凱文·克萊曼說,中國目前雖然也出口芯片,但主要的目標是供應鏈自給自足。他對美國之音說:“中國最早可能在2025年、更可能是在2030年成為全球領先的芯片製造商,到時候其他國家肯定會依賴中國的芯片。”

中國能否彎道超車?

雖然有這些成功,但中國真正的突破或來自美光科技去年一項革命性創新的啟示。

總部位於愛達荷州的半導體製造公司去年宣布,公司用上一代工藝機器—“深紫外光刻(DUV)”,而不是ASML的“極紫外光刻機(EUV)”率先於業界突破了
1α(阿爾法)動態隨機存取存儲器 (DRAM)製程技術,並且已經批量出貨。美光稱,其基於 1α (1-alpha)
節點、相當於10納米級別的技術是美光一重大裏程碑,在密度、功耗和性能等各方麵均有重大突破。

這意味著美光用“深紫外線”光刻技術在晶圓上布置DRAM單元芯片細節,完成了其他公司用波長較小的新一代“極紫外光刻機”也沒有完成的工藝製程。

從光源波長的角度來說,深紫外光刻機理論上遠不如極深紫外線的波長短,折射率和能量都不如極深紫外線。極紫光刻的波長極短,為13.5納米,而深紫光刻使用的是254-193納米的光。

目前荷蘭的阿斯麥(ASML)是世界上唯一有能力生產高端極紫外光刻機的公司,英特爾、三星電子和台積電等都無一例外地在用阿斯麥的極紫外光刻機生產芯片。在阿斯麥的17家核心供應商中,一半以上來自美國,而拜登政府基於國家安全考慮已要求荷蘭政府扣留了阿斯麥對中國出口極紫許可證。與極紫相比,深紫光刻機並不像極紫外光刻機那樣依賴美國技術,也不屬於最新技術,因此並不在美國製裁之列。據韓國的《商務韓國》(BusinessKorea)披露的數據,目前阿斯麥30%的銷售額來自中國,其中大部分是向中芯國際銷售深紫光刻設備。

首爾國立大學經濟學教授李根說,以上一代的深紫外光刻生產先進的芯片這種創造性的另類思維可能對提振中國半導體前景大有幫助。

中國科學院下屬的微電子研究所集成電路先導工藝研發中心網站上的一篇文章說,鑒於DUV涵蓋了大部分數字芯片和幾乎所有的模擬芯片。所以,“完全掌握DUV技術就能在各類芯片領域有所建樹”。

不過在另一方麵,這篇文章也指出,隨著先進製程向5納米及以下先進製程進化,EUV必不可少。

在美國的製裁之下,中國無法獲得生產最高端芯片的EUV製造設備,也缺乏先進的設計軟件,這些大都是由美國公司主導,包括台積電在內製造最先進的芯片也離不開美國技術。中國目前的水平在14納米,與國際領先水平有2-3代的代差;而韓國的三星電子上星期(6月30日)已宣布開始大規模生產3納米芯片,成為全球首家量產3納米芯片的公司。中國目前落後至少十年之久。

戰略與國際研究中心的劉易斯說,中國在這方麵投入了巨額資金,最終也許會趕上,但不會在近幾年內。他說:“如果運氣好的話,中國有可能在2030年的時候有能力生產較為高端的芯片。”

夏威夷智庫東西方中心資深研究員丹尼·羅伊(Denny
Roy)對美國之音說,中國政府擁有龐大的財政資源、從事商業間諜活動的網絡黑客大軍、無與倫比的全球經濟影響力,所以他預計如果北京不遺餘力打造本土高端芯片,如果國內也沒有出現某種嚴重的經濟或政治動蕩的話,“中國最終將獲得這種能力。”但是,他說,如果中國以外的大公司能不斷保持創新,即使在中國進步的同時,他們也可以一直保持領先。