中國晶片為何難以跳出困境?

作者 | 發布日期 2020 年 12 月 11 日 8:30 | 分類 中國觀察 , 晶圓 , 晶片 Telegram share ! follow us in feedly


全球高科技產業的市場研究機構集邦諮詢(TrendForce)12 月 7 日稱,美國對中芯國際的制裁不但會威脅到該公司本身的上游設備供應鏈,而且將「嚴重危及」中國矢志在半導體領域自力更生的戰略目標。

由於沙子是用於生產矽、也就是絕大多數半導體的原材料,所以全球高科技的繁榮被形容為是建立在「沙子」之上的。

對中國來說,這一說法還更具一層象徵意義。從美國對中興長達 7 年的禁令開始、再到華為遭全面封殺,中國越來越意識到,如果沒有自己的晶片,所謂的製造業大國在很大程度上不過為電子產品的組裝地。

為了不被美國「卡脖子」,中國近年來傾舉國之力,開展了一場類似大躍進式的造晶片運動,投入了上萬億的資金,成立了成千上萬家的晶片公司,勵志獨立自主造晶片,並要一躍在 2030 年使中國成為世界半導體行業的領導者。

產業鏈高度全球化

晶片製程涉及 50 多個學科、數千道工序,於毫釐之間要構建幾十億個晶體管結構,目前沒有任何一個國家是獨立「自力更生」造晶片的。

在大規模集成電路生產的產業鏈中, 將晶片圖形印製在晶圓矽片上的光刻機必不可少。目前荷蘭的艾司摩爾(ASML)是世界上唯一有能力生產高端極紫外光刻機的公司,然而,在其 17 家核心供應商中,一半以上來自美國,其餘為德國、瑞典等公司。在股權結果方面,艾司摩爾官網資料顯示,其三大股東中,兩家來自美國,一家來自英國。美國的資本國際集團(Capital Research and Management Company)是第一大股東,第二大股東是第二大股東是美國貝萊德集團(Capital Research and Management Company)。此外,台灣的台積電、南韓的三星等也持有艾司摩爾的股份,令這兩家製造商得以享有優先拿貨權。

在半導體業極為複雜的產業鏈中,從材料、製造、設計、設備、封裝、生產最後到市場,環環緊扣,艾司摩爾在光刻機市場上雖一家獨大,但也只是這一龐大產業鏈上的其中一環。艾司摩爾光刻機的鏡頭由德國的蔡司壟斷,雷射技術為美國 Cymer 所有,而法國公司提供關鍵的閥門。在晶圓代工環節,晶片製造的重心已經逐漸從美國轉移到亞洲,台灣的台積電和南韓的三星電子目前是全球兩個最先進的晶圓代工生產商,但他們所需的設備則要從歐洲和美國進口。

在開發軟體領域,美國仍處主導地位。一項上個月發布的最新電子設計自動化(EDA)軟體市場調查顯示,在世界三大晶片設計商中,美國占 2 家,分別為美國的新思科技(Synopsys)和益華電腦(Cadence Design Systems),另一家是德國的西門子旗下明導國際(Mentor)。

柏林智庫「新責任基金會」的高級研究員、科技與地緣政治項目主任克萊恩漢斯(Jan-Peter Kleinhans)說,雖然總體來說美國仍在晶片業占主導地位,但是沒有任何一個國家可以獨立造晶片。他說,晶片產業的成功是各國最先進技術的結晶。以艾司摩爾為例說:「他們花了 20 年的時間才開發出光刻機,他們自己也得依靠一個多達大約 5.000 個供應商的網路,其中有多家公司在自身領域處於壟斷地位。」

克萊恩漢斯說,缺少了其中任何一家公司,整個全球半導體價值鏈就會斷裂。

新美國安全研究中心的研究員科比·戈德堡說說:「他們(中國)試圖建立一個完全是自己國家的半導體產業鏈,這對這個高度國際融合的產業來說更加困難。」

總部設在德國的智庫墨卡託中國研究中心(Mercator Institute for China Studies)資深研究員約翰·李說,晶片生產過程建築在西方國家幾十年的知識積累之上,短期內中國公司不可能在撇開現有產業鏈體系獨立生產晶片。

他說:「雖然有幾家中國公司已經有能力生產一些半導體,但是問題是,在設備產業鏈的上游你會注意到必須用到美國公司實際壟斷的技術。」

多邊出口管制

民主國家對獨裁國家聯合實施的多邊出口管制最早可以追溯到70多年前成立的巴黎統籌委員會。1949 年,在美國提議下,美國、英國、日本、法國、澳大利亞等 17 個國家在巴黎成立了巴黎統籌委員會(簡稱巴統),旨在對共產國家實施包括軍備、尖端技術產品等之內的禁運政策。還在 1952 年專門設立了一個針對中國實行禁運的執行機構「中國委員會」。

巴黎統籌委員會雖然早已在 1994 年解散,但它所製定的禁運物品列表後來被 1996 年簽署的有多達 42 個歐美和亞洲國家加入的《瓦聖納協定》所繼承。該協定允​​許成員國對各自的技術出口實施控制,中國也再次被列入管制國家名單。

去年 12 月,《瓦聖納協定》公布了新的協定修訂版,擴大了管制範圍,追加了可轉為軍用的半導體製造技術,光刻機也在《瓦聖納協定》所涉及的範圍之內。

這一修訂版雖然沒有明說針對中國,但指出出口限制對象是非成員國,而中國、伊朗和朝鮮等都不是成員國。該協定的公布被認為是包括美國、荷蘭和日本等國聯合實施的對生產先進晶片所需要設備的嚴格多邊出口管制,是成員國的一次「集體行動」。

由於全球半導體業的主要設備供應商所在國都加入了該協定,所以中國基本上在該協定之下已無法獲得最先進的設備和技術。中芯國際官網上的資料顯示,其 2015 年買到的 32 奈米的光刻機是艾司摩爾2010年生產的,而 5 年時間對半導體業來說已讓台積電更新換代多次了。

美國商務部工業安全局(BIS)在今年 10 月還曾宣布,根據《瓦聖納協定》將六項新興技術納入《出口管理條例》,其中每一項技術都與晶片製造息息相關,是美國近年來的一系列管制措施中針對高端晶片產業鏈最直接的一次制裁。六大技術中的極紫外線光刻技術是光刻機必不可少的軟體,而 5 奈米生產精加工晶片的技術已成為目前高端晶片時代的主流產品。

「新美國安全中心」(CNAS)科技與國家安全項目高級研究員馬丁·拉塞爾(Martijn Rasser)說:「世界自由民主國家所擁有的盟友和夥伴網路是一個巨大的優勢,這是中國完全沒有的,對中國來說,這是一個很大的阻力。」

(本文由 VOA美國之音 授權轉載;首圖來源:shutterstock)