陸半導體業被上了4道枷鎖！從IP、EDA、設備到材料 北京突圍機會有多大？

臺積電。路透

【文/劉煥彥】

中國盼2025年晶片自給率達70% 「估計屆時應該不超過兩成」

現代財經基金會於2月底舉行「全球晶片產業競逐的大趨勢」論壇，產業研究機構IDC臺灣總經理江芳韻以「中國大陸晶片產業自主發展動向」爲題，發表了約20分鐘的簡報。

根據中國國務院2015年提出的製造業策略「中國製造2025」，北京希望逐年提高中國的晶片自給率，目標是2025年達到70%。

但江芳韻指出，這個數字目前大約是10%出頭，而明年就是2025年，估計屆時應該還不會超過兩成。

她分析，中國在半導體產業，從晶片設計、生產到封裝都有了一定成績，但「中國在發展半導體產業，最關鍵的瓶頸就是材料、設備、軟體（EDA）等，這幾個是它未來必須要去突破的環節」。

半導體設備包山包海、認證時間長，需長期經驗累積

江芳韻說明了中國在EDA工具、半導體設備及半導體材料的現況及挑戰。

在EDA方面，美商新思科技（Synopsys）、益華（Cadence）及德國西門子等全球前三大廠商，合計市佔率接近八成，使得中國在這一塊自力發展的空間很小，「目前只有華大九天能做出比較長的（供應）鏈，每個點都有cover，但僅此而已」。

半導體設備則是包山包海，不僅種類繁多，認證時間又長，需要長期經驗累積。若以最大宗的蝕刻、光刻及沉積等三大類來說，這些佔了半導體設備的7~8成。

然而，蝕刻設備大多由美國廠商包辦、日廠有一些；光刻機的霸主是荷蘭的艾司摩爾（ASML）。

最後，半導體材料也是包山包海，若以佔比最大的矽晶圓、氣體及光罩爲例，幾乎都是美國及日本廠商的天下。

就設備來說，北方華創、華特電氣及上海新陽等陸廠都積極投入，「但都只能單點單點的做，自給率不到1%，光刻機（自給率）幾乎是零，沒有任何發展空間」。

江芳韻認爲，「未來看中國半導體，是否能夠自給自足，這幾個都會是需要觀察的重要環節。」

中國想從小晶片 + 第三類半導體突圍

江芳韻指出，中國爲了突破國際社會在半導體產業上的制裁或圍堵，正在加速採行以下兩種手法。

第一是小晶片（chiplet）。

Chiplet就是以元件堆疊的方式，讓它儘量接近高階晶片的效能，所以中國在異質整合的發展非常積極，但問題是，並非所有的半導體應用都需要用到chiplet，例如行動電話或筆記型電腦，靠現有功能已經足夠，不需要做到chiplet。

「Chiplet是在高性能的應用比較需要，但這樣就會走到高階封裝，成本就會墊高，而中國已經發展出自己的chiplet標準。」

第二是發展第三類半導體，例如碳化矽（SiC）及氮化鎵（GaN）。

第三類半導體受惠於其物理特性，特別適合大電流、高電壓的應用，例如汽車、充電樁、5G等。

江芳韻提到，過去中國在這一塊，有個瓶頸被美國及日本掐住脖子，就是基板的長晶能力很差，但2023年中國的第三類半導體基板的長晶能力忽然大跳躍，今年要繼續觀察。

預期5~10年內，中國大幅提升晶片自給率很難

「中國目前在（半導體）設計、製造、封測，在全球市佔率大概都有20%，所以有能力繼續發展，但爲了要持續發展，被卡脖子的這三個環節，就是EDA、材料及設備，必須要突破。」

「預期在5~10年內，這裡要有大幅改善非常困難，所以中國未來半導體發展，會是個漸進式發展，先從製造累積經驗，再從其供應鏈逐步改善及調整。」

中國持續強化AI晶片自主研發能力，但未來高階AI晶片發展仍受限

另外，產業研究機構TrendForce認爲，中國持續強化AI晶片自主研發能力，但未來高階AI晶片發展仍將受限，原因就與EDA的限制相關。

TrendForce去年底指出，美國禁令針對中國HPC（高性能運算）及AI應用領域的限制包含了軟硬體面向，例如美國商務部2023年10月新增Biren、Moore Threads（摩爾線程）至實體清單。

其次，商務部針對先進製程的管制原則，例如16奈米及更先進製程的邏輯IC、18奈米及更先進製程DRAM、以及128層或更高層數的NAND Flash等輸出至中國等。

再者，對於AI晶片硬體設計，商務部要求審覈標準除總運算效能（Total Processing Performance）外，還新增了效能密度（Performance Density）需求，導致更多NVIDIA及AMD的高階AI晶片供應受阻。

在2023年美國新禁令之外，先前2022下半針對EDA半導體設計軟體工具，尤對採新一代3D結構、GAA製程，如三星3nm或臺積電2nm等先進製程設計有所影響。

TrendForce預期，美方對EDA的限制，短期沒有立即重大影響，但長期來看，中國後續若要採用更先進製程，研發新一代更高效能HPC或AI晶片的過程仍會受阻。

本文授權自今週刊，原文見此。

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