美國(guó)欲切斷華為芯片供應(yīng)鏈,國(guó)產(chǎn)替代十分緊迫

時(shí)間:2020-05-19

來源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):使用美國(guó)半導(dǎo)體制造設(shè)備的外國(guó)公司,必須先獲得美國(guó)許可證,然后才能向華為或海思等關(guān)聯(lián)公司供應(yīng)某些芯片。不管是華為芯片代工廠臺(tái)積電還是中芯國(guó)際,只要生產(chǎn)過程中用到了美國(guó)的生產(chǎn)設(shè)備(軟件、硬件、服務(wù)等),給華為生產(chǎn)芯片之前就要獲得美國(guó)許可。

5月15日,路透社發(fā)布報(bào)道稱,美國(guó)商務(wù)部旗下工業(yè)與安全局(BIS)發(fā)布官方聲明,為保護(hù)美國(guó)國(guó)家安全,將嚴(yán)格限制華為使用美國(guó)的技術(shù)、軟件設(shè)計(jì)和制造半導(dǎo)體芯片,以阻止華為繞過美國(guó)出口管制。此外,美國(guó)商務(wù)部再度延長(zhǎng)華為的臨時(shí)許可(TGL)授權(quán)期限90天,至2020年8月14日,這是美國(guó)第六次延長(zhǎng)對(duì)華為的臨時(shí)許可。


負(fù)責(zé)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源及環(huán)境事務(wù)的美國(guó)國(guó)務(wù)次卿克拉奇(Keith Krach)稱,不能確保臺(tái)積電獲得許可證,目前臺(tái)積電大約有10%至12%的業(yè)務(wù)是在中國(guó),基本上全部都是來自華為,除非獲得許可證,否則臺(tái)積電向華為的供貨將受到限制。

5月18日下午,華為輪值董事長(zhǎng)郭平正式正面回應(yīng)美國(guó)商務(wù)部近期所作出的決策,稱華為強(qiáng)烈反對(duì)美國(guó)商務(wù)部?jī)H針對(duì)華為的直接產(chǎn)品規(guī)則修改。本次規(guī)則修改影響的不僅僅是華為一家企業(yè),更會(huì)給全球相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來嚴(yán)重的沖擊。長(zhǎng)期來看,芯片等產(chǎn)業(yè)全球合作的信任基礎(chǔ)將被破壞,產(chǎn)業(yè)內(nèi)的沖突和損失將進(jìn)一步加劇。華為正在對(duì)此事件進(jìn)行全面評(píng)估,預(yù)計(jì)我們的業(yè)務(wù)將不可避免地受到影響。我們會(huì)盡最大努力尋找解決方案,也希望客戶和供應(yīng)商與華為一起盡力消除此歧視性規(guī)則帶來的不利影響。

一年內(nèi)打壓屢次升級(jí)

2019年5月,美國(guó)將中國(guó)華為公司及其68家關(guān)聯(lián)公司列入了出口管制的“實(shí)體清單”。直至2020年5月15日,美國(guó)升級(jí)對(duì)出口華為的管制,正好是美國(guó)制裁華為一周年。

根據(jù)2018年底華為公布的92家核心供應(yīng)商名單來看,近三分之一的供應(yīng)商是來自美國(guó),主要是半導(dǎo)體和軟件公司。在沒有獲得許可證的情況下,美國(guó)禁止這些企業(yè)向華為出口任何的技術(shù)和產(chǎn)品。此外,美國(guó)還要求境外企業(yè)如韓國(guó)、日本、歐洲等國(guó)家的企業(yè),如果美國(guó)制造的組件占據(jù)總價(jià)值的25%以上,美國(guó)要求對(duì)方需要一張出口許可證,才能向華為進(jìn)行產(chǎn)品銷售。

美國(guó)這一行為,不僅切斷了華為與美國(guó)的業(yè)務(wù),也在很大程度上限制了華為其他國(guó)家的供應(yīng)鏈。截至目前,已有114家華為的海外關(guān)聯(lián)公司被列入了“實(shí)體清單”。

此前,美國(guó)對(duì)于華為的出口管制主要是限制美國(guó)廠商向華為提供基于美國(guó)技術(shù)的產(chǎn)品和服務(wù),同時(shí)限制美國(guó)本土以外的廠商向華為提供含有源自美國(guó)技術(shù)超過25%的產(chǎn)品和服務(wù)。而現(xiàn)在要求更加嚴(yán)苛,針對(duì)半導(dǎo)體芯片制造,不管是否超過25%,出口都將受到限制。

也就是說,使用美國(guó)半導(dǎo)體制造設(shè)備的外國(guó)公司,必須先獲得美國(guó)許可證,然后才能向華為或海思等關(guān)聯(lián)公司供應(yīng)某些芯片。不管是華為芯片代工廠臺(tái)積電還是中芯國(guó)際,只要生產(chǎn)過程中用到了美國(guó)的生產(chǎn)設(shè)備(軟件、硬件、服務(wù)等),給華為生產(chǎn)芯片之前就要獲得美國(guó)許可。

不過,在這一年中,美國(guó)屢次延長(zhǎng)對(duì)華為的臨時(shí)許可。2019年,美國(guó)商務(wù)部分別在5月20日、8月19日、11月18日連續(xù)三次發(fā)布為期90天的臨時(shí)通用許可。今年的2月13日,美國(guó)商務(wù)部宣布將臨時(shí)通用許可延長(zhǎng)45天;3月10日,美國(guó)政府表示,將延長(zhǎng)華為臨時(shí)許可證到5月15日。5月15日,美國(guó)商務(wù)部宣布將華為的臨時(shí)許可再延長(zhǎng)90天,推遲到2020年8月13日,允許美國(guó)公司繼續(xù)與華為公司開展業(yè)務(wù)。

有業(yè)內(nèi)人士分析稱,從這一系列的行為來看,美國(guó)這次的新規(guī)“威懾大于實(shí)際”,在8月13日前后,有可能繼續(xù)延長(zhǎng)期限。但美方警告稱,這可能是最后一次延期。

芯片生產(chǎn),美國(guó)技術(shù)占據(jù)半壁江山

雖然華為能通過自研和非美系芯片基本替代美系,但高端芯片的設(shè)計(jì)仍然離不開美系的EDA軟件。目前全球EDA軟件供應(yīng)商主要有Synopsys、Cadence和Mentor Graphic,占全球市場(chǎng)的份額超過60%。其中,市場(chǎng)份額最大的Synopsys和Cadence都是美國(guó)廠商。

國(guó)產(chǎn)EDA廠商近幾年雖然發(fā)展很快,但是與美系廠商仍然差距巨大。國(guó)內(nèi)EDA有“三缺”:一是缺數(shù)字芯片設(shè)計(jì)核心工具模塊,無(wú)法支撐數(shù)字芯片全流程設(shè)計(jì);二缺對(duì)先進(jìn)工藝的支撐,無(wú)法滿足高端芯片設(shè)計(jì)需求;三缺制造及封測(cè)系統(tǒng),無(wú)法支撐芯片加工廠及封測(cè)廠商的應(yīng)用需求。國(guó)外的EDA軟件可以設(shè)計(jì)、仿真、驗(yàn)證5nm的芯片,而國(guó)內(nèi)僅有個(gè)別EDA軟件的制程工藝能達(dá)到28nm和40nm。

其次,華為是Fabless廠商,需要通過臺(tái)積電、中芯國(guó)際等代工廠來生產(chǎn)芯片。不論是臺(tái)積電還是中芯國(guó)際都大量使用了美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備廠商的設(shè)備,如果使用這些設(shè)備來生產(chǎn)芯片,那么也將會(huì)受到美國(guó)的限制。

現(xiàn)階段,在半導(dǎo)體制造上,要完全避開美國(guó)的半導(dǎo)體設(shè)備難于登天。根據(jù)VLSIResearch的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2018年全球半導(dǎo)體設(shè)備系統(tǒng)及服務(wù)銷售額為811億美元,前五大設(shè)備廠商當(dāng)中,美國(guó)就占了兩家,其中美國(guó)應(yīng)用材料公司以17.27%市場(chǎng)份額排名第一,美國(guó)泛林半導(dǎo)體以13.4%的市場(chǎng)份額排名第四。兩家合計(jì)占了全球31.12%的市場(chǎng)份額。

光刻機(jī)是生產(chǎn)芯片的核心設(shè)備,高精度的IC芯片光刻機(jī)長(zhǎng)期由ASML、尼康和佳能三大巨頭壟斷,幾乎占據(jù)了全球99%的光刻機(jī)市場(chǎng)份額。近三年,尼康和佳能在高端光刻機(jī)市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)日益減弱,ASML光刻機(jī)占據(jù)了全球80%的市場(chǎng)份額,市場(chǎng)地位極其穩(wěn)固。ASML所生產(chǎn)的光刻機(jī)的核心部件——光源和計(jì)量設(shè)備分別來自美國(guó)企業(yè)Cymer、Keysight。

國(guó)內(nèi)唯一一家研發(fā)、生產(chǎn)以及銷售高端光刻機(jī)的企業(yè)是上海微電子裝備(集團(tuán))股份有限公司。上海微電子能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、性能最好的光刻機(jī)是90nm光刻機(jī),正在攻克45nm的工藝技術(shù),而ASML公司的光刻機(jī)已經(jīng)在向7nm、5nm邁進(jìn),與全球巨頭相比,其在制程上的差距非常大。

《瓦森納協(xié)定》限制光刻機(jī)對(duì)華出口

此外,中國(guó)想購(gòu)買光刻機(jī)也并不容易。1996年,以美國(guó)為首的33個(gè)國(guó)西方國(guó)家簽署了《瓦森納協(xié)定》,又稱"瓦森納安排機(jī)制",限制了成員國(guó)的高精尖技術(shù)和產(chǎn)品向中國(guó)出口。ASML研發(fā)的最新光刻機(jī)之一,NXT2000i,是進(jìn)行7nm乃至于未來5nm制程的最佳利器,單臺(tái)售價(jià)達(dá)到上億美元。但國(guó)內(nèi)遲遲買不到,就是受到荷蘭在設(shè)備、技術(shù)出口管制方面的限制。

因?yàn)槭堋锻呱{協(xié)定》的影響,國(guó)內(nèi)芯片生產(chǎn)企業(yè)一直發(fā)展得很艱難,無(wú)法獲取到最先進(jìn)的光刻機(jī)設(shè)備。沒有先進(jìn)光刻機(jī)設(shè)備,就無(wú)法與IC設(shè)計(jì)廠商、晶圓體代工廠直接進(jìn)行技術(shù)交流、改進(jìn)工藝,無(wú)法形成一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈,擁有完整的半導(dǎo)體生態(tài)。

美國(guó)等西方國(guó)家對(duì)華出口管制,使得中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備制造業(yè)同國(guó)際先進(jìn)水平還有2-3代的差距,落后國(guó)際先進(jìn)水平10年左右。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的問題,只是中國(guó)參與全球生產(chǎn)體系時(shí),由于以美國(guó)為首的西方國(guó)家對(duì)華出口管制而出現(xiàn)困境的一個(gè)縮影。在計(jì)算機(jī)、航天、芯片研究與制造等諸多產(chǎn)業(yè)同樣面臨這樣的問題。

臺(tái)積電、中芯國(guó)際兩大代工廠各有其難

剛開始,美方制定了“對(duì)在其境外生產(chǎn)、使用其技術(shù)原產(chǎn)值占比高于25%的產(chǎn)品,限制向華為出口”的規(guī)定,對(duì)華為芯片的最大代工廠----臺(tái)積電并沒有影響,因?yàn)槠渖a(chǎn)過程中使用到美方相關(guān)技術(shù)低于25%。在傳言比例降低至10%時(shí),還有人在暗自慶幸,臺(tái)積電在7nm、5nm的工藝上,源于美國(guó)的技術(shù)占比要低于10%,不存在被“斷供”的風(fēng)險(xiǎn)。而現(xiàn)在新規(guī)執(zhí)行后,臺(tái)積電或?qū)o(wú)法為華為生產(chǎn)。

芯國(guó)際是華為在大陸最大的芯片代工廠,也是國(guó)內(nèi)企業(yè)中,唯一能夠提供14納米制程的晶圓代工企業(yè)。華為已經(jīng)將14nm芯片的生產(chǎn)由臺(tái)積電轉(zhuǎn)移給中芯國(guó)際,但華為還有大量的5nm、7nm的手機(jī)芯片或5G基帶芯片需求,中芯國(guó)際還實(shí)現(xiàn)不了7nm芯片的制程工藝。與臺(tái)積電、三星等國(guó)際大型企業(yè)的實(shí)力相比,中芯國(guó)際仍存在明顯的技術(shù)差距。

一旦無(wú)法在臺(tái)積電下單,而中芯國(guó)際技術(shù)和產(chǎn)能爬坡仍需一定時(shí)間,則華為大量自研的芯片將無(wú)法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)和應(yīng)用,因此成為本次美國(guó)制裁政策的切入點(diǎn)。

華為供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)替代非常緊迫

美國(guó)對(duì)華為芯片限制升級(jí),將加速半導(dǎo)體軟件、設(shè)備和材料的國(guó)產(chǎn)化。因此有人認(rèn)為,華為供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)替代是國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)觌y得的大機(jī)遇。目前來看,國(guó)內(nèi)企業(yè)是否有能力接住這個(gè)天降而來的機(jī)遇才是關(guān)鍵問題。

就目前來看,華為供應(yīng)鏈完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代非常難。過去一年,華為在IC設(shè)計(jì)端已基本實(shí)現(xiàn)自研替代或非美供應(yīng)商切換,但在制造端仍高度依賴臺(tái)積電,且上游半導(dǎo)體設(shè)備、EDA軟件仍被美國(guó)廠商壟斷。

在EDA軟件方面,目前IC設(shè)計(jì)的EDA工具仍基本由Cadence、Synopsys、Mentor三家美國(guó)公司壟斷,并且三家的IP各有所長(zhǎng),一線芯片設(shè)計(jì)企業(yè)一般都三家的軟件一起用,短期內(nèi)難以完全替代。

在半導(dǎo)體設(shè)備方面,目前國(guó)內(nèi)在刻蝕機(jī)、PVD、CVD、清洗機(jī)、氧化/退火設(shè)備等方面已經(jīng)可以進(jìn)行一些國(guó)產(chǎn)替代,但在在沉積、刻蝕、離子注入、CMP、清洗、檢測(cè)等關(guān)鍵工藝方面,應(yīng)用材料、泛林集團(tuán)和KLA三大美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備制造商控制著全球約40%的市場(chǎng),短期內(nèi)難以完全避開美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備。

以光刻機(jī)來說,其研發(fā)的技術(shù)門檻和資金門檻非常高,正是因?yàn)槿绱?,能生產(chǎn)高端光刻機(jī)的廠商非常少。目前,最先進(jìn)的7-14nm光刻機(jī)僅剩下ASML能生產(chǎn),日本佳能和尼康早已經(jīng)基本放棄EUV光刻機(jī)的研發(fā)。僅是研發(fā)的費(fèi)用就耗資巨大。ASML在研發(fā)7nm制程芯片的光刻機(jī)時(shí)就因投入過大一度想放棄。

制程工藝上,臺(tái)積電在2018年最早實(shí)現(xiàn)了7nm 制程的突破并量產(chǎn),臺(tái)積電計(jì)劃于2020年投產(chǎn)5nm技術(shù),而2022年投產(chǎn)3nm技術(shù)。緊隨其后的是三星,在臺(tái)積電之后也成功實(shí)現(xiàn)了7nm 制程的量產(chǎn),目前,留給中國(guó)企業(yè)的時(shí)間并不多。

中芯國(guó)際定制的那臺(tái)7nm紫外光刻機(jī)遲遲未到,目前正研發(fā)N+1“來達(dá)到7nm的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),該芯片將會(huì)在今年的年底投入量產(chǎn)使用。


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