中國芯片製造爲什麼難以成功?

(原標題安迪·科斯勒:中國芯片製造爲什麼難以成功?)

日前,華爾街日報發文稱,中國正在輸掉芯片製造的賭注,對中國科技自立自強持強烈懷疑,並羅列了一些所謂中國芯片難以成功的原因

文末甚至生硬又荒誕地引入地緣政治因素,聲稱如果自力更生計劃失敗,而拜登政府繼續禁止向大陸芯片,那麼大陸軍方將因無法獲得10納米以下級芯片感到焦慮,進而考慮是否要出兵控制檯灣的芯片產能。

觀察者網翻譯此文,僅供讀者參考;本文不代表網站觀點。

自2005年以來,蘋果公司第一次開始製造沒有英特爾芯片的Mac電腦。該公司在上週宣佈,Mac將使用蘋果自己的M1芯片,該芯片由臺積電(TSMC)製造。嘿,英特爾,這可不是針對你——現在全行業都知道你沒有順利生產出10納米以下級芯片,你仍然還很落後。此事所造成的影響可遠不侷限於計算機行業

如果英特爾是落後幾年,那中國可能是落後將近10年。在制訂本國的第十四個五年計劃時,北京發佈了一份官方公報(我喜歡這個詞!),預告中國要與美國打一場“持久戰”,“科技自立自強爲國家發展提供戰略支撐。”甚至中國大陸在排兵佈陣時還算上了臺灣地區,而蘋果的芯片就是從臺灣獲得的。我們此時還在《亞洲時報》上看到了這樣的標題:“如果中國大陸‘佔領’臺灣地區,那美國的科技巨頭就將處於在危險之中。”你覺得呢?讓我們深入分析一下。

首先,請注意,去年中國生產的半導體僅佔其國內消費量的16%。2014年,中國宣佈了《國家集成電路產業發展推進綱要》,承諾斥資1500億美元發展本土半導體制造業。但這沒用,因爲你不能靠砸錢解決所有問題。全世界有很多公司(AT&T、通用汽車)和國家(法國、意大利、俄羅斯)都曾經嘗試過生產半導體,但它們都失敗了。想要生產半導體需要擁有先進的設備和掌握自有的技術

中國在芯片製造產業取得了重大進步 圖片來源:新華網

第二,要爲智能手機、5G產品和最先進的精密武器生產速度極快的芯片,你需要有生產設施,或微芯片生產廠,它們要能生產出7納米甚至5納米級的芯片,而這並非易事。據五角大樓國防創新部主任邁克·布朗(Mike Brown)所說,“高端半導體有50%在臺灣地區生產”,其餘在美國、韓國和以色列生產。

第三,特朗普政府切斷了華爲購買高端芯片的渠道,使其再也無法買到臺積電生產的先進芯片。除了英特爾和三星生產的芯片,全世界大多數公司都使用臺積電生產的芯片,包括美國公司Nvidia和AMD。

第四,大約五年來,英特爾的技術一直停留在生產14納米級芯片上。這讓我很困惑:在我早期的職業生涯中,我將大多數時間都花在了跟蹤芯片產業發展方面,但我還是很難搞清芯片產業的內部運作。對英特爾所說的14納米級芯片,臺積電稱之爲10納米級芯片。要想生產10納米以下級芯片,你需要使用極端紫外線光刻技術(EUV),在芯片上蝕刻微小的線條。英特爾表示,要到2021年底纔會開始生產10納米芯片(相當於臺積電的7納米級芯片)。英特爾甚至可能要從臺積電那購買芯片!

第五,中國有許多國有參股的半導體公司,比如中芯國際(SMIC),但沒有一家能趕上臺積電(TSMC),這是因爲還要考慮另一家公司阿斯麥爾(ASML)的影響。阿斯麥爾是一家荷蘭的設備製造公司,全世界只有它生產EUV光刻機。這是來自阿斯麥爾的信息:“EUV光刻技術使用波長僅爲13.5納米(接近x射線水平)的光,比另一種製造先進芯片的光刻解決方案DUV(深紫外)光刻技術(使用193納米光)縮短了近14倍。”哦,出於國防原因,阿斯麥爾不被允許向中國出售它們的產品。所以現在中國就無法生產10納米以下級芯片。當然,中國可以發明自己的EUV技術,但這可能需要十年時間。

最後,地緣政治介入也引發了許多變數。如果中國大陸的自力更生計劃失敗,而拜登政府繼續禁止向中國大陸出售先進芯片(他應該還會繼續這麼做),那麼大陸將陷入困境,就像1941年美國對日石油禁運迫使日本出手一樣。中國大陸此時正與美國展開軍備競賽,大陸軍方將因無法獲得10納米以下級芯片感到焦慮。中國大陸很可能會權衡利弊,考慮是否要控制檯灣地區的芯片產能,而美國也在考慮是否要“保衛”臺灣:臺積電在新竹科技園一個園區內就擁有5家微芯片生產廠。

但中國即使邁出這大膽的一步也很可能會立即栽跟頭。製造芯片不像在流水線或煉油廠搞生產,它不是一成不變的。製造公式可能會被寫下來,但實際上它只存在於臺積電工程師的頭腦中,而且幾乎每天都在調整。一位硅谷的工程師曾經不小心把墨水潑到了一家微芯片生產廠的供水系統中,結果產量竟然提高了!即使中國大陸通過武力“奪取”臺灣並派入大陸的工程師,臺灣地區的芯片產量還是會降低。芯片生產與其說是一門科學,不如說是一門藝術。

除此之外,還有一個貌似可能的風險,中國大陸幾枚恰到好處的導彈摧毀了全世界先進芯片產能的一半,當然也就此重創了全球經濟。而由此產生的衝擊波對中國經濟的破壞甚至會超過疫情造成的破壞。但即便如此,我還是希望臺積電的工廠能得到愛國者導彈的保護。我還希望在阿斯麥爾的荷蘭工廠裡也放上一些愛國者導彈。

英特爾也許還需要多年時間才能追上來。中國可能也是如此。明智的做法是不在一個地方製造先進芯片。特朗普政府已迫使臺積電同意在亞利桑那州建廠,從現在至2029年,臺積電將投資120億美元。這只是個開始。

相關推薦:

又是芯片卡脖子大衆中國要停產?官方迴應來了

又是芯片卡脖子!

疫情影響下,全球芯片供應迎來短缺潮。這次遇到斷供危機的是汽車製造商

12月4日,有消息稱,全球半導體芯片供應緊張已經蔓延至汽車行業,並導致一汽大衆和上汽大衆出現停產的情況

大衆中國迴應稱,雖然芯片供應受到影響,但情況並沒有傳聞中嚴重,目前正在尋求解決辦法

大衆中國的斷供危機

上汽大衆作爲國內的一線汽車品牌,不少人都很熟悉。數據顯示,今年前十個月上汽大衆在國內的累計銷量超過125萬輛 。而近日,有消息說,上汽大衆從12月4日開始停產,一汽大衆從12月初起也將進入停產狀態。而影響南北大衆停產的主要原因是芯片供應不足。

對此,記者向一汽大衆官方求證,對方表示:“目前旗下大衆品牌、奧迪品牌和捷達品牌仍在正常生產,未受到影響。”

上汽大衆相關負責人也告訴《每日經濟新聞》記者,目前企業生產正常。不過有企業人士指出:“汽車芯片的供應能力不足是目前全球行業性的問題,後續可能會對全球汽車廠商會造成一定影響。”

另據央視財經報道,大衆汽車集團(中國)公關部相關負責人徐穎表示:新冠肺炎疫情帶來的不確定性,影響到了一些特定汽車電子元件的芯片供應。中國市場的全面復甦也進一步推動了需求的增長,使得情況變得更加嚴峻,導致一些汽車生產面臨中斷的風險。

大衆中國迴應稱,雖然芯片供應受到影響,但情況並沒有傳聞中嚴重,目前正在尋求解決辦法。

徐穎表示,我們正在密切關注事態發展,也已經和總部、相關供應商展開協調工作,積極採取應對措施。目前,相關車輛的客戶交付沒有受到影響。

汽車市場強勁復甦

芯片企業供應能力不足

隨着汽車電氣化及智能程度的提升,半導體芯片在汽車製造業內的重要性得到凸顯,此類電子元件被廣泛應用在汽車部件中,其中包括多媒體娛樂系統、智能鑰匙、自動泊車系統、發動機和變速箱控制系統、安全氣囊、駕駛輔助系統、電動助力轉向、ABS 、電子穩定性系統(ESP) 、行人保護、胎壓控制、電動車窗、燈光控制、空調系統、座椅調節系統等。

但對於全球芯片產業來說,一直以來汽車業需求佔比不高,約10%左右,而今年年初的疫情讓市場需求和供給又發生了很大的變化,網上授課、居家辦公、網購等,大家對電子消費品的需求越來越大,因此大量產能逐步向電子消費類轉移;與此同時,讓大家始料未及的是, 汽車市場從下半年開始呈現出了強勁的復甦態勢,這樣一來導致了芯片企業對汽車業的供應能力不足。

值得一提的是,如若芯片短缺,將導致ESP(電子穩定程序系統)和ECU(電子控制單元),即車載電腦兩大模塊無法生產,而目前該模塊的國內主要供應商是大陸集團(Continental)和博世。

“全球半導體芯片供應短缺的問題確實存在,目前還是要看半導體供應商的供應情況,我們暫時沒有收到因爲半導體芯片供應短缺對生產產生影響的信息。”博世中國相關負責人告訴《每日經濟新聞》記者。

而據媒體報道,相關人士表示,大陸集團和博世也是通過採購芯片再組裝生產成爲電子器配件,供應給主機廠,由於全球芯片行業面臨短缺,他們也面臨無米之炊。

臺積電市值暴漲

成爲美股市值排名第9的公司

據瞭解,由於全球半導體芯片供應緊張,目前已經有汽車芯片廠商開始漲價。日前,一封關於汽車芯片廠商龍頭NXP(NXP Semiconductors,以下簡稱恩智浦)的漲價函顯示:10月26日,恩智浦向客戶表示,受新冠疫情影響,恩智浦面臨產品嚴重緊缺和原料成本增加的雙重影響,決定全線調漲產品價格。

日本半導體制造商瑞薩電子發出擬於2021年1月1日生效的產品漲價通知,隨後多個MCU廠近期同步調升報價。

終端需求暴增、現有產能難以及時跟上是目前半導體行業最主要的矛盾。TrendForce集邦諮詢預估2020年全球晶圓代工產值年成長將高達23.8%,突破近十年高峰。

比如目前在10nm等級以下先進製程方面,頭部晶圓代工臺積電與三星現階段的產能都是近乎滿載的水平。

臺積電作爲全球晶圓代工的領頭羊,12月4日在美股市場上漲4.24%,年內漲幅也超出80%,市值高達5379億美元,刷新最高歷史紀錄,成爲美股市值排名第9的公司。

展望2021年以及2022年,聯發科、英偉達及高通都已有更高端產品的量產計劃,蘋果也在積極導入自研Mac CPU和FPGA加速卡,除此之外還有英特爾的高端CPU生成計劃,這些產能需求無疑將進一步爭奪晶圓代工企業的產能,擴大芯片短缺的缺口。芯片的製程工藝離不開光刻機,芯片代工企業的產能擴張增加了對光刻機的需求。

12月4日,美股市場的阿斯麥上漲2.54%,股價刷新歷史紀錄,年內漲幅超58%,市值達1950億美元。11月中旬,與ASML(阿斯麥)合作研發光刻機的半導體研究機構IMEC公佈了3nm及以下製程的在微縮層面技術細節。而就目前來說,ASML對於3、2、1nm都做了非常清晰的規劃,並且也公佈了1nm的很多細節,從光刻機的體積來看,確實小了很多。