《電子技術(shù)應(yīng)用》
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美國(guó)欲切斷華為芯片供應(yīng)鏈,,國(guó)產(chǎn)替代十分緊迫

2020-05-19
來(lái)源: 中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

    5月15日,,路透社發(fā)布報(bào)道稱(chēng),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(guò)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(chēng),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(lái)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(chēng)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(lái)嚴(yán)重的沖擊。長(zhǎng)期來(lái)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(lái)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(lái)看,,近三分之一的供應(yīng)商是來(lái)自美國(guó),,主要是半導(dǎo)體和軟件公司。在沒(méi)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(xiāo)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(guò)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(guò)25%,,出口都將受到限制,。

    也就是說(shuō),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(guò)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(guò),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(kāi)展業(yè)務(wù)。

    有業(yè)內(nèi)人士分析稱(chēng),,從這一系列的行為來(lái)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(chēng),,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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)臺(tái)積電、中芯國(guó)際等代工廠來(lái)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(lái)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(kāi)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(xiāo)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(lái)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(xiāo)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(mǎi)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(chēng)"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(lái)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(mǎi)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(méi)有先進(jìn)的光刻機(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(wèn)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(wèn)題。

    臺(tái)積電,、中芯國(guó)際兩大代工廠各有其難

    剛開(kāi)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(méi)有影響,因?yàn)槠渖a(chǎn)過(guò)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)。

    中芯國(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(lái)看,,國(guó)內(nèi)企業(yè)是否有能力接住這個(gè)天降而來(lái)的機(jī)遇才是關(guān)鍵問(wèn)題,。

    就目前來(lái)看,華為供應(yīng)鏈完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代非常難,。過(guò)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(lài)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(kāi)美國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備,。

    以光刻機(jī)來(lái)說(shuō),,其研發(fā)的技術(shù)門(mén)檻和資金門(mén)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(guò)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“工藝”來(lái)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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