中国芯片为何难做到自主?就算主导半导体的美国都无法独立制造

全球高科技产业的市场研究机构集邦咨询在12月7日称,美国对中芯国际的制裁不但会威胁到该公司本身的上游设备供应链,而且将“严重危及”中国矢志在半导体领域自力更生的战略目标。

由于沙子是用于生产硅、也就是绝大多数半导体的原材料,所以全球高科技的繁荣被形容为是建立在“沙子”之上的。对中国来说,这一说法还更具一层象征意义。从美国对中兴长达7年的禁令开始、再到华为遭全面封杀,中国越来越意识到,如果没有自己的芯片,所谓的制造业大国在很大程度上不过为电子产品的组装地。

为了不被美国“卡脖子”,中国近年来倾举国之力,开展了一场类似大跃进式的造芯运动,投入了上万亿的资金,成立了成千上万家的芯片公司,励志独立自主造芯片,并要一跃在2030年使中国成为世界半导体行业的领导者。

产业链高度全球化

芯片制造工艺涉及50多个学科、数千道工序,于毫厘之间要构建几十亿个晶体管结构,目前没有任何一个国家是独立“自力更生”造芯片的。

在大规模集成电路生产的产业链中,将芯片图形印制在晶圆硅片上的光刻机必不可少。 目前荷兰的阿斯麦(ASML)是世界上唯一有能力生产高端极紫外光刻机的公司,然而,在其17家核心供应商中,一半以上来自美国,其余为德国、瑞典等公司。 在股权结果方面,艾司摩尔官网资料显示,其三大股东中,两家来自美国,一家来自英国。美国的资本国际集团(Capital Research and Management Company)是第一大股东,第二大股东是第二大股东是美国贝莱德集团(Capital Research and Management Company)。 此外,中国台湾省的台积电、韩国的三星等也持有阿斯麦的股份,令这两家制造商得以享有优先拿货权。

在半导体业极为复杂的产业链中,从材料、制造、设计、设备、封装、生产最后到市场,环环紧扣,阿斯麦在光刻机市场上虽一家独大,但也只是这一庞大产业链上的其中一环。阿斯麦光刻机的镜头由德国的蔡司垄断,激光技术为美国Cymer所有,而法国公司提供关键的阀门。 在晶圆代工环节,芯片制造的重心已经逐渐从美国转移到亚洲,台积电和韩国的三星电子目前是全球两个最先进的晶圆代工生产商,但他们所需的设备则要从欧洲和美国进口。

在开发软件领域,美国仍处主导地位。一项上个月发布的最新电子设计自动化(EDA)软件市场调查显示,在世界三大芯片设计商中,美国占两家,分别为美国的新思科技(Synopsys)和益华电脑(Cadence Design Systems),另一家是德国的西门子旗下明导国际(Mentor)。

虽然总体来说美国仍在芯片业占主导地位,但是没有任何一个国家可以独立造芯片。芯片产业的成功是各国最先进技术的结晶,以阿斯麦为例,花了二十年的时间才开发出光刻机,自己也得依靠一个多达大约5千个供应商的网络,其中有多家公司在自身领域处于垄断地位。缺少了其中任何一家公司,整个全球半导体价值链就会断裂。

芯片生产过程建筑在西方国家几十年的知识积累之上,短期内中国公司不可能在撇开现有产业链体系独立生产芯片。虽然有几家中国公司已经有能力生产一些半导体,但是问题是,在设备产业链的上游你会注意到必须用到美国公司实际垄断的技术。

多边出口管制

西方国家对中国实施的多边出口管制最早可以追溯到70多年前成立的巴黎统筹委员会。 1949年,在美国提议下,美国、英国、日本、法国、澳大利亚等17个国家在巴黎成立了巴黎统筹委员会(简称巴统),旨在对社会主义国家实施包括军备、尖端技术产品等之内的禁运政策。还在1952年专门设立了一个针对中国实行禁运的执行机构 “中国委员会”。

巴黎统筹委员会虽然早已在1994年解散,但它所制定的禁运物品列表后来被1996年签署的有多达42个欧美和亚洲国家加入的《瓦森纳协定》所继承。该协定允许成员国对各自的技术出口实施控制,中国也再次被列入管制国家名单。

去年12月,《瓦森纳协定》公布了新的协定修订版,扩大了管制范围,追加了可转为军用的半导体制造技术,光刻机也在《瓦森纳协定》所涉及的范围之内。

这一修订版虽然没有明说针对中国,但指出出口限制对象是非成员国,而中国、伊朗和朝鲜等都不是成员国。该协定的公布被认为是包括美国、荷兰和日本等国联合实施的对生产先进芯片所需要设备的严格多边出口管制,是成员国的一次“集体行动”。

由于全球半导体业的主要设备供应商所在国都加入了该协定,所以中国基本上在该协定之下已无法获得最先进的设备和技术。中芯国际官网上的资料显示,其2015年买到的32纳米的光刻机是阿斯麦2010年生产的,而5年时间对半导体业来说已让台积电更新换代多次了。

美国商务部工业安全局(BIS)在今年10月还曾宣布,根据《瓦森纳协定》将六项新兴技术纳入《出口管理条例》,其中每一项技术都与芯片制造息息相关,是美国近年来的一系列管制措施中针对高端芯片产业链最直接的一次制裁。六大技术中的极紫外线光刻技术是光刻机必不可少的软件,而5纳米生产精加工芯片的技术已成为目前高端芯片时代的主流产品。

本文源自头条号:木易ai科技

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