2024達沃斯論壇上,英特爾CEO季辛吉表示: 在美日荷的聯合限制之下,中國與全球頂尖晶圓廠的技術差距為10年,未來全球50%的芯片將由美國企業制造。
季辛吉稱:由於芯片產業政策原因,導致芯片制造業集中在亞洲國家,而美國為了提升本土的芯片制造業實力,推出了【芯片與科學法案】,試圖改變這一被動局面。
該法案計劃提供527億美元的補貼,以吸引各國芯片產業轉移至美國,同時限制接受補貼的芯片企業在中國投資。其中,392億美元直接用於芯片產能的擴建。
根據美國媒體的報道,英特爾、美光、德州儀器、三星、台積電分別獲得32%、21%、14%、13%、10%的芯片補貼,這幾大企業占了90%,剩余10%分給其他企業。
如果按照這個分配比例,英特爾將拿到168億美元左右,美光拿到111億美元左右,德州儀器分到74億美元,三星分到69億美元,而台積電分到53億美元。
看來,美國的芯片法案還是向著美國本土企業,三星、台積電這些企業到底只是幹兒子啊。
2023年,美國、日本、荷蘭相繼出台了半導體裝置出口限制政策,在原來限制EUV裝置的基礎上,又增加部份浸潤式DUV裝置。
簡單來說,就是限制用於制造14nm以下邏輯芯片的裝置、16nm DRAM芯片的裝置、128層NAND Flash的裝置,這些裝置的出口,必須要拿到出口授權證。
裝置的限制,導致中國芯片只能制造14nm、7nm芯片,而台積電、三星、英特爾則開始向3nm、2nm甚至更精密的芯片進軍,不出意外的話,台積電的2奈米芯片將套用於2025年上市的iPhone 17。
那麽中國芯片企業呢?真的如季辛吉所說,在技術上落後10年嗎?
中國芯片技術真的落後10年嗎?
芯片技術涉及的面非常廣,覆蓋設計、制造、封裝、EDA工具、半導體裝置、半導體材料等。
如果把中國芯片比作一個木桶,而每一個環節比作是木桶上的一塊木板的話,結果就會如下所示:
我們稱之為木桶原理,也就是說木桶能夠裝多少水,不是由最長的木板決定,而是由最短的那塊板決定的。
舉個最簡單的例子,華為能夠設計出3nm手機SoC,但事實上華為手機搭載著最先進的SoC仍然是幾年前的麒麟9000,采用的是台積電5nm制造工藝。
而純國產打造的是麒麟9000S,工藝在7nm左右,就這還是在使用進口裝置的前提下。
造成這種尷尬局面的原因, 就是因為我們在半導體裝置方面的落後,尤其是光刻機方面。
整個芯片制造需要幾十種裝置,最為核心的大約有9種,分別為 光刻機、蝕刻機、離子註入機、CVD(化學氣相沈積)、PVD(物理氣相沈積)、機械拋光機、金屬蒸發裝置、清洗機、檢測機。
光刻機方面 ,目前實作量產的是上海微電子的90nm光刻機,多次光刻後可以制造55nm芯片,與世界最先進的3nm差距非常大。
刻蝕機方面 ,國產裝置具備一定的優勢,中微半導體公司的刻蝕機已經達到了5nm水平,並且成功進入台積電的產業鏈。
目前正在攻關3nm技術。
但是儲存芯片企業更願意進口泛林集團的裝置,畢竟因為它采用了最新的電刻技術,可以刻蝕出更多的層數。
離子註入機方面 ,中電科已經實作了28nm工藝制程全覆蓋,可用於28nm邏輯裝置、記憶體件、功率器件、傳感器等的制造,勉強算是打破了西方的壟斷。
CVD、PVD方面 ,國內企業北方華創、拓荊科技、上海盛美也實作了突破,整體替代率達到了13%。
機械拋光機, 國內的代表為華海清科,整體替代率為20%左右。
清洗機, 國內代表為上海盛美、致純科技,整體替代率為50%。
檢測機方面 ,國內有睿勵科學、精測電子、和禦渡,整體替代率達到了9%。
也就是說,九大核心裝置方面,我們都實作了國產化,但是精密程度參差不齊,表現最拉胯的依然是光刻機。
光刻機號稱工業皇冠上的明珠,是芯片制造裝置核心中的核心,使用率達到了24%。但是, 目前光刻機被荷蘭ASML壟斷了。
最頂級的新型高數值孔徑(High NA EUV)的極紫外光刻機,被ASML100%壟斷,頂級的EUV光刻機也被ASML壟斷。
先進的浸潤式DUV光刻機市場份額達到了95%左右。
那麽國產光刻機什麽時候才能達到ASML的水平呢?短期真的很難。
我們以EUV光刻機為例,近10萬個零部件,3000個精密軸承,2000條線纜,來自全球3000多家供應商,荷蘭本土供應商占比32%左右,北美供應商為占比27%,亞洲供應商占比27%;歐洲供應商占比14%左右。
中國大陸供應商比重非常小,而且提供的都是一些無關緊要的裝置,幾乎可以忽略不計。
這種情況下,我們無法切斷ASML的技術和裝置升級,只能快速提升國產配件廠商的技術水平。
目前來看, 初步做到了28nm核心部件的替代。
光源 由北京科益虹源打造,以準分子雷射器為基礎,得到579nm基頻光,穿過非線性晶體,獲得289.5nm的倍頻雷射,進一步得到193nm光源。
雙工作台 由清華大學和華卓精科共同打造,可用於28nm光刻機。
浸沒系統 由浙江啟爾機電打造,溫度穩定性誤差達到了0.001度,僅次於ASML和日本尼康,符合國際先進水準,可以滿足28nm光刻技術。
光學鏡片: 由中科院長春光機所制造,工藝方面達到了28nm光刻機的要求,但與德國蔡司差距巨大。
核心零部件攻克了,就意味著國產28nm光刻機不遠了。
但是,ASML第一台浸潤式光刻機是2004年制造出來的,如果僅從時間節點看的話,差距達到了20年。
而ASML的第一台EUV光刻機,是在2014年釋出的,距今也已經有10年時間了。
如果從我們的最短板的光刻機來看的話,差距的確達到了10年以上,也就是說英特爾CEO季辛吉說的是對的。
但是, 這個10年,是中國一家以自己最大的短板,對全球最領先的技術 ,看起來很不公平,但世界就是如此。
未來50%的芯片將由美國制造?
季辛吉認為,未來全球50%的芯片都將由美國晶圓廠制造,這可能嗎?
受益於美國【芯片與科學法案】527億美元的補貼,台積電、三星、英特爾、美光等,將會加大在美國擴產的力度。
比較有名的,就是台積電投資400億美元在美國亞利桑那州建造兩座晶圓廠,一座為5nm晶圓廠,另一座為3nm。
原本計劃2024年投產,但現實恐怕2025年都未必能實作。
原因很多,主要包括:1、基礎設施落後,短期內無法滿足投產需求;2、美國當地沒有熟練的技術工人,去其他地方招聘,又受到美國工會阻攔;3、美國工人太難管理;4、補貼不到位。
台積電就是最好的例子,三星去建廠只會更難,甚至英特爾、美光這些本土企業都不會順利。技術、裝置上沒問題,但實際操作起來阻力重重。
反觀我們國產芯片,擁有最好的基礎設施,最優秀的技術工人,補貼也不存在問題。唯一的難題就是缺少半導體裝置。
好在國內芯片企業在去年瘋狂囤購了大量的半導體裝置,完全可以滿足未來幾年的需求。
分析機構預測,2023年中國芯片產能為760萬片/月,預計2024年新增18個計畫,產能將達到860萬片/月,未來5年實作翻番,達到1500萬片/月。
5年時間,國產28nm光刻機完全能夠實作量產、技術升業配套,國產7nm生產線打磨完畢,依然會留住更多的芯片代工份額。
而美國則需要徹底改變他們的工作態度,讓一線的技術工人,甚至整個國家「卷」起來,才能夠將芯片產能遷移至美國本土。
996,每天工作12小時,周末輪班,美國工人能做到嗎?顯然不能。
為此,英特爾計劃采用 AI系統代工廠,來引領半導體的未來之路,但是美國工會不是吃素的,取代美國工人將會遭到巨大的反噬。
總的來說,中國芯片技術落後是不爭的事實,我們要坦然接受,至於落後多少年,其實並不重要,因為未來中國芯片將成為世界不可或缺的重要一環。
至於美國制造全球50%的芯片,姑且當個笑話看看得了。因為習慣了咖啡、旅遊的美國工人,寧願走上街頭罷工,也不會在工廠加班。
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