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美国半导体行业协会:无法容忍全球供应链被破坏

网易财经周报 https://www.wangyice.cn 2021-03-23 16:19 出处:网络 作者:[db:作者]编辑:@河南在线
作者:钱童心 责编:宁佳彦 美国半导体行业协会(SIA)总裁兼CEO诺弗尔(John Neuffer)在中国发展高层论坛上表示,芯片行业高度依赖全球供应链,没有一个国家可以完全让芯片供应链自主化,政府应该减少对芯片技术出

作者:钱童心 责编:宁佳彦

美国半导体行业协会(SIA)总裁兼CEO诺弗尔(John Neuffer)在中国发展高层论坛上表示,芯片行业高度依赖全球供应链,没有一个国家可以完全让芯片供应链自主化,政府应该减少对芯片技术出口的限制,加大对基础研究对投入,以推动半导体行业的创新。

美国半导体行业协会:无法容忍全球供应链被破坏

美国半导体行业协会代表了美国超过98%的半导体行业企业。诺弗尔表示,半导体是继石油之后,全球贸易额第二大的行业,也是真正依赖于全球化供应链的行业。

“半导体行业肩负重任,无论是能源、交通、医疗等传统行业,还是AI、无线网络、量子技术等新兴行业,都高度依靠半导体的发展,如果供应链受到影响,行业发展无从谈起。”诺弗尔表示,“我们无法容忍全球供应链被破坏和失败的结果,应该寻求更多的合作。”

2020年,全球半导体行业的贸易突破记录,销售额增长6.8%至4400亿美元。根据SIA的预测,2021年全球半导体销售增速将达到8.4%。

就在前两天,中国半导体行业协会理事长周子学表示,2020年中国芯片产业销售额增长17.8%,达到8911亿元人民币,国际合作是解决芯片危机的唯一途径。

半导体行业是自由贸易的受益者,美国主要负责芯片的研发,亚洲进行半导体的晶圆制造,中国进行半导体的封装测试等。“如果没有深度的供应链和很高的生产效率,那么我们是无法将数百亿个晶体管集成到一个芯片上的。”诺弗尔说道。

但近几个月来,全球对于芯片的需求出现激增,恐慌性的购买进一步压缩了芯片的产能,甚至抬高了所有芯片的价格,即便是科技含量较低的组件的成本。

一家自动驾驶技术厂商负责人告诉第一财经记者,该公司已经难以从过去的渠道购买到某公供应商提供的自动驾驶芯片,目前正在寻求从另一家供应商处购买芯片,但仍然遇到困难。“现在价格是最后考虑的问题,问题是有钱都买不到芯片。”他对第一财经记者说道。

全球的芯片供应短缺也使得供应链问题成为今年中国发展高层论坛最受关注的话题之一。高通公司CEO史蒂夫·莫伦科普夫(Steve Mollenkopf)表示,他在缓解芯片短缺的努力中看到了“进步”。他说道:”对于旧版本芯片的响应速度可能会更快。”美光科技公司总裁兼CEO桑杰·梅罗特拉(Sanjay Mehrotra)也在同一场讨论会上表示,该公司将根据市场对产品不断增长的需求来增加供应。

诺弗尔表示,尽管疫情对半导体行业的运营产生了影响,但是行业展现了超强的韧性,渡过了难关。“这也是受益于全球化的本质,使得行业能够在疫情中快速响应。”他说道,“但是最近我们在全球范围看到了反全球化的趋势,甚至一些以国家安全为由推行贸易保护主义的做法。”

诺弗尔认为,国家安全不应成为贸易保护主义的借口。“大多数的芯片不应该引发安全的担忧,我们应该尽量减少对技术出口的限制,政策的制定也应该尽量避免对技术的发展造成不利影响。”他说道。

他警告技术脱钩对行业供应和销售产生的影响。”全球化的过程中,没有一个国家可以做到供应链的完全自主化,半导体行业仍然需要依靠全球化的供应。”诺弗尔表示,“政府不应一味追求供应链的本土化,而是应该加强供应链韧性,并扩大市场准入和需求,使得半导体的关税体系更加友好。”

诺弗尔还对半导体行业的国际贸易规则提出建议,他认为,WTO对于行业而言非常重要,而在新的经济形势下,应该寻求新的方式和规则来促进贸易,同时,政府应该加大对基础研究领域的投入,保证行业人才的培养,以技术推动行业发展。

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【中美半导体产业技术和贸易限制工作组成立:促进信任探讨对策】

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中、美两国半导体行业协会经过多轮讨论磋商,今天宣布共同成立“中美半导体产业技术和贸易限制工作组”,将为中美两国半导体产业建立一个及时沟通的信息共享机制,交流有关出口管制、供应链安全、加密等技术和贸易限制等方面的政策。

两国协会希望通过工作组加强沟通交流,促进更深层次的相互理解和信任。工作组将遵循公平竞争、知识产权保护和全球贸易规则,通过对话与合作解决中美两国半导体产业的关切,为建立稳健、有弹性的全球半导体价值链共同做出努力。

工作组计划每年两次会议,分享两国在技术和贸易限制政策方面的最新进展。根据双方共同关注的领域,工作组将探讨出相应的对策建议,并确定需要进一步研究的内容。今年的工作组会议将在线上举行,今后视疫情缓解情况,将召开面对面会议。

根据磋商结果,双方协会将各自委派10家半导体会员公司参加工作组,各自分享相关信息并进行对话,双方协会将负责工作组的具体组织工作。

【光刻机能救中国半导体吗?】

2021年对中国半导体产业来说,或许是一个“时来运转”的年份。

一月份,铁了心要封锁中国科技的特朗普竞选失败,灰溜溜地离开了白宫。以至于继任者会不会“萧规曹随”延续特朗普的政策之类的问题都没什么讨论的必要了,毕竟,不论谁在白宫当总统,情况都要比特朗普好太多。

昨天,又有一个好消息传来——中芯国际刚刚获得了14nm光刻机的供货许可,今年将计划斥资12亿美元来购买荷兰ASML(阿斯麦)公司的光刻机。经过了去年那个充满了动荡和制裁的夏天,中国半导体产业似乎又回到正常的发展轨道上了

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但问题是:光刻机,救不了中国半导体。

或许是光刻机太过于特殊,以至于我们已经把它看做了半导体行业“救命稻草”的代名词。但实际上,光刻机只不过是漫长芯片生产线上的一个部件而已。一条生产线上少说也有几十上百种设备,单纯地进口一个光刻机,显然并不能从根本上解决问题。

当公众将关注的重点全部都放在了光刻机这一种设备身上的时候,我们不自觉地就“失焦”了——我们渐渐地忽略了那些和光刻机一样重要,却没它那么出名的半导体装备。

俗话说得好,“工欲善其事必先利其器”,半导体行业里更是信奉“一代装备,一代芯片”,半导体装备的水平决定了芯片的水平。

当人们都还在操心“中国芯片”的时候,老司机们的关注重点早就全都放在了诸如北方华创、上海微电子这样的企业上了。套用那句名言就是——“不要问芯片怎么样,要问设备怎么样!”

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半导体设备体系有多复杂?

半导体装备是一个极其复杂的系统。

常规来看,诸如台积电、中芯国际这样的大型晶圆厂往往会划分七个独立的区域来完成芯片制造的不同工序,不同的区域中之中,安装相应的设备和准备的材料也不尽相同。

这七个区域分别是:扩散(Thermal Process),光刻(Photo-lithography)、刻蚀(Etch)、离子注入(Ion implant)、薄膜生长(Dielectric deposition)、抛光(CMP)、金属化(Metalization)

具体来看,每个区域又需要如下设备来完成相应的工艺:

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粗略来看,半导体装备至少也有20几种,光刻机不过只是其中一个而已。“一代设备,一代芯片”,除了光刻机之外,其他的设备也都需要达到足够先进的水平才能满足高级制程工艺芯片生产的需要

以中芯国际位于天津的T3 12寸集成电路生产线项目为例:

在一个成熟的、月产1万片12寸晶圆的生产线上,

扩散设备需要22台,CVD设备需要42台,

涂胶去胶设备需要15台,光刻机需要8台,

刻蚀设备需要25台,离子注入设备需要13台,

PVD设备需要24台,研磨抛光设备需要12台,

清洗设备需要17台,检测设备需要50台,

测试设备需要33台,其他各种设备需要17台。

所以,半导体行业是不折不扣的重资产行业——钱基本上都用在买设备上了。而上述的这些晶圆处理设备又是设备中最为重要的组成部分,占了设备投资总额的80%

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如果只是设备种类多,倒也没什么稀奇的。但随着如今芯片的制程工艺越来越走向物理极限,随着台积电、三星这样的大厂开始试制5nm制程的芯片,芯片加工工艺的复杂度也越来越高,所需要的工序也越来越多。

尤其是当制造工艺达到了22nm以下的时候,传统的沉浸式光刻技术已然无能为力,必须使用多重曝光技术。因此,整个芯片的工艺步骤直接突破了1000步的大关。

工序变多了,工艺变复杂了,生产时间也就拉长了——为了保证产能,工厂必须要在生产线上安装更多的设备。因此,在同样的产能下,先进工艺生产线所需要的设备数量远远高于非先进工艺的生产线。

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目前,中国国产晶圆厂绝大多数产品的工艺制程仍然相对落后。即便是对于中芯国际这样的头部晶圆厂,14nm/28nm制程的产品也仅仅占比14.6%,占绝大多数份额的仍然是45nm以上制程的产品。

由此我们也可以推断:国内晶圆厂确实缺乏高端、先进的生产设备,整体水平相较于台积电和三星这样的同行较为落后。

在外部封锁越来越严苛的当下,如果国内半导体装备产业一日不能提供足够先进的设备,那么国内的晶圆厂就一日没办法生产更先进的芯片。

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国产半导体装备

发展情况

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综合上图的信息,我们大概可以得到这样的两个结论:

第一,中国半导体装备的产业链很完整。扩散、光刻、刻蚀、薄膜生长......半导体产业中的各种核心设备,我们都能生产。

第二,中国半导体整体落后外国1-2代,部分产品落后3代以上。国际领先水平已经达到了7nm,而我们的整体水平还停留在28nm。少数产品达到了国际先进水准(中微半导体刻蚀机),而另外的少数产品落后外国3代(国产光刻机)。

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说实话,最后分析出了这个结果,我是很欣慰的——落后不要紧,偏科才要命。虽我们目前的水准不如美国、日本这样的老牌半导体强国,但我们的产业的完整程度和他们比起来并不弱。

如今,集成电路的工艺制程已经越来越逼近物理的极限,每往前走一步都要付出巨大的努力,国外厂商的研究速度已经放缓。客观来看,中国的半导体产业获得了一个非常短暂又宝贵的窗口期。

只要我们能继续坚持下去,迟早有一天能够追上。

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美国的制裁就像一根弹簧——你强它就弱,你弱它就强。一件先进的装备,如果我们没有,那么制裁和封锁的大棒就会砸在头上。而如果我们有了,对方瞬间就会知趣地解除限制。

2015年2月4日,美国商务部下属的产业安全局签署了一份命令,解除了针对中国的“刻蚀机禁令”,其理由便是“中国已经从事实上获取了来自中国企业的、和美国产品数量、品质相当的刻蚀设备,继续实施国家安全出口管制措施已然毫无意义。”

我们有信心追赶世界先进水平,我们也知道只要自己能做出来,禁令就会解除。那么,摆在中国半导体装备企业面前的问题就只剩下一个——如何尽快地追赶先进水平

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尾声:如何追赶

中国半导体装备产业的发展速度和研发实力是很强的,实际上,我们并不用担心中国科研人员的水平和国家政策方面的支持。

中国半导体装备企业最缺的东西,其实是机会。

根据北方华创董事长赵晋荣的观点,中国半导体装备产业的强项在于研发速度和服务质量,弱势则在于起步较晚、缺少产业内的口碑和影响力。

半导体行业是绝对的重资产行业,晶圆厂采购设备必然慎之又慎,一旦出现问题,带来的损失将不可估量。另外,晶圆厂对于技术升级的需求极高,必然坚持选择能力范围内最尖端的技术。

在这样的因素作用下,晶圆厂更多考虑的是设备的可靠性和先进程度,关键在于快速、稳定地实现先进工艺的量产。因此,晶圆厂对于设备质量有严格的要求,往往倾向于购买早已成熟的外国设备。

国产设备由于起步较晚,一方面普遍落后世界先进水平,另一方面也缺少业内的口碑,也就很难进入大型晶圆厂的采购名单。

台积电、三星之类的大厂不买国产设备,国内的晶圆厂看了之后,自然也“求稳”,转身选择购买进口设备。因此,国产半导体设备的市场占有率即使是在中国市场上也不太好看。

这种现象带来的负面影非常严重——芯片的生产不是设备到位就能立刻开始进行的,不同的芯片,加工的工艺也不尽相同。生产线上的几十上百种设备,按照什么顺序、什么时候用什么设备,怎么使用这些设备都需要复杂、严格的论证和试生产。国产装备不被采购,连试生产的机会都没有,自然也就没有在实践中快速改进的机会

在半导体产业中,装备生产商和晶圆厂之间是密切合作的关系——装备生产商需要根据晶圆厂反馈的一线生产信息来改进设计,晶圆厂也会投资装备生产商来研发领先对手的装备。荷兰光刻机巨人ASML先后就接受了英特尔、台积电和三星总计超39亿欧元的投资,恰恰就是这种关系的体现。

从客观上来说,美国的封锁反而给中国的半导体厂商提供了绝好的机会——受到禁令影响的中国晶圆厂由于很难再采购国外设备,只能选择和国产装备商合作,整个产业链也都在积极进行“国产替代”——在正常情况下需要付出大量成本才能做成的事情,在禁令作用下却迅速推进了

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中芯国际作为中国最大的晶圆厂,由于受到了美国的制裁,如今只能采购国内的半导体设备。借助中芯国际,国产装备也就提高了在产业内的认可度,各大厂商也会更加愿意选择国产设备。现在,已经有很多国内晶圆厂主动向北方华创、中微半导体这样的企业寻求合作了。

现在,国产设备企业的产品已经开始呈现“0-1-n”的迭代特点,实现了核心技术“从零到一”的突破后,剩下的“从1到n”的改良式进步就会快很多。

正如前文我们所说,中国半导体装备产业链很完整,各个领域也都取得了一定的突破,和外国的整体差距正在逐渐缩小。国内的设备厂商目前处于“从零到一”和“从1到n”之间的区域,假以时日,就能够进入国际先进水平。

中国的半导体产业,即将进入属于它自己的良性循环。

现在,中芯国际又能够正常购买ASML的14nm制程光刻机了。这不是因为美国人大发慈悲,而是因为中芯国际已经可以成熟量产14nm制程芯片了。

荷兰进口的光刻机,是结果而不是原因。

光刻机救不了中国半导体,但中国人的智慧与汗水可以。

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