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外媒:中国能否成为世界半导体的领导者?

2020-09-30 11:59:57 来源:EETOP编译

过去二十年来,中国在电子产品的组装、测试和封装领域在半导体行业崭露头角,但目前在半导体集成电路的设计和制造方面处于落后地位,而对集成电路的需求很大。半导体行业每年创造了4000亿美元的全球收入,其本身的经济体量巨大,但该行业同时也推动了电信、计算和汽车行业等不同领域的创新。中国半导体产业能否赶上行业领先优势?今天中国对进口半导体技术的依赖程度如何?如果尽管花费数十亿美元仍不太可能赶上,那么它可能遇到的障碍是什么?接下来为大家解读。


 

我们知道中国在2019在本土仅生产了其国内使用所需半导体16%,并且鉴于中国为减少对外国技术的依赖而做出的不断努力,因此强调增加自给自足就不足为奇了。然而,国有资本流入中国半导体行业的规模之大,引发了人们对重商主义政策造成的经济扭曲的担忧。这笔资金加剧了全球对中国如何在这一具有地缘战略意义的重要技术领域达到与领先的设计和制造同等地位的担忧,尤其是鉴于其他市场领域表现出的突破能力

2014年,《国家集成电路计划》呼吁通过中央政府以及省市政府的投资在半导体行业投资约1500亿美元。这一资金水平相当于中国每年的半导体市场总量,是全球半导体行业每年用于研发的支出的两倍,这是一笔可观的投资。中国似乎有望在2020年达到1500亿美元的投资水平,而没有达到既定的长期目标。大部分投资发生在美国开始向全球供应商施加压力以切断中国对先进半导体的获取之前。是什么阻碍了中国?

技术落后

目前,中国台湾、韩国和美国拥有世界领先的半导体代工厂(,日本和美国的公司提供了绝大部分的半导体制造专用设备。台积电TSMC)是全球最大,最先进的代工厂,台积电的大批量生产很大程度上是通过提供由两家最大的智能手机制造商苹果和华为设计的定制芯片来维持的。

半导体制造是资本密集型产业,该领域的研发支出通常超过其年收入的15%。平均而言,每一代最先进的制造技术的寿命只有两到四年,然后会被更新的技术所取代,并降为利润较低的产品。半导体制造设备供应商与跨国公司的代工厂和芯片设计师紧密合作,以保持这种不断发展的制造技术步伐。

目前,相比而言中国没有领先的半导体制造厂。中国最先进的代工厂中芯国际,直到2019年底才开始生产14纳米技术节点的芯片。这使中芯国际已经落后了由台积电,三星和英特尔运营的领先代工厂好多年。作为参考,台积电自2018年以来已经实现了7纳米节点批量生产,目前5纳米也已量产,海思、苹果5纳米芯片均已下线。作为其技术领先地位的标志,台积电还制定了具体计划,3纳米在2022年下半年也将会实现量产。并开始在新竹建设2纳米节点的研究中心。中国在建造数十个晶圆代工厂方面进行的巨额投资主要是针对在较旧的节点上制造低端芯片,而不是针对利润丰厚的处理器芯片的更先进的工艺节点。

人才是关键 

为了将制造能力从14nm升级到更先进,更小的节点,中国公司将需要发展自己的制造专业知识。

目前,中国具有全球竞争力的半导体制造人才库非常有限。近年来,中国的制造业公司积极招募人才,以吸引人才离开台湾。中国招聘公司的薪水是台湾平均薪水和奖金的2-2.5倍。诸如美国的硅谷和台湾的新竹等行业人才高度集中的地区,是中国人才招聘的重点。

关键制造设备的限制

中国面临的另一个挑战是其对半导体制造的关键外国技术依赖。由于受到美国的阻挠,ASML 最先进的EUV光刻机目前还从未在中国交付给任何代工厂,这给中国为提高先进工艺节点的努力带来了很大的障碍。中国要想复制ASML光刻机的成功,将是一项艰巨的任务,短期内不可能成功。ASML及其合作伙伴和多个国家政府在30多年来投资了数十亿美元,以开发最先进的EUV光刻机

如果没有这种EUV光刻机,则可以通过一种替代的制造方法来制造10 nm以下的节点,甚至可能降低到3nm节点,该方法采用了多重曝光迭代技术,这些技术采用了较旧的深紫外(DUV)光刻技术来实现,DUV光刻机是已出口到中国的设备,不太可能面临EUV光刻机的限制。尽管如此,即使中国的代工厂能够以这种方式使用DUV光刻机来制造芯片,与中国台湾、韩国的代工厂相比,额外的多重曝光也有可能导致其整体制造成本更高,产量更低。

获得领先的合同制造 

对美国出口的审查日益严格,使一些中国公司进入领先制造业的难度加大了。华为于2019年5月被列入美国实体名单后,这家中国公司需要寻找替代芯片供应商来制造其智能手机。在短短几个月内,华为便转向了台湾,日本和荷兰的芯片供应商,以取代其美国供应商。美国在2020年5月扩大了限制范围,导致华为也无法在台湾生产自己的芯片。2020年8月,华盛顿采取了进一步措施,通过转移到外国供应商,防止华为规避美国的出口管制。修改了外国生产的直接产品规则,另外38家华为关联公司被添加到了实体列表中,进一步限制了华为获取使用美国软件或技术开发或生产的国外制造芯片的限制。

台积电将在2020年9月停止了为华为代工制造芯片,以符合美国限制的扩展。台积电来自美国的收入占其总收入的60%,而来自中国的收入仅占其总收入的20%,这鼓励了台积电遵守美国的规定,而不是冒失去更多收入来源的风险。为应对失去与台积电的联系,华为增加了在中芯国际的芯片代工。但是,国内供应商不能代替台积电,此外中芯国际也同样受到美国的制约,无法为华为代工。华为曾尝试将采用三星或使用联发科技的芯片,但美国在8月的修正案已经阻止了这种情况。

结论 

中国目前距离实现自给自足和成为半导体行业全球领导者的目标还很遥远。中国的制造业至少落后于世界领先优势两代,并且依赖于外国的制造设备供应商。中国已经有能力进行具有全球竞争力的芯片设计,但其领先优势依赖于外国供应商的制造。短期内,中国不太可能达到与领先能力相当的水平,多个国家政府收紧关键技术出口限制带来的额外压力,可能会进一步放缓中国半导体制造业的发展步伐。虽然这里所强调的技术型瓶颈确实存在,但行业的复杂性也意味着往往有多种跨界适应性措施可以克服这些瓶颈。

不过拥有像中国这样坚定、足智多谋、充满活力的参与者,对于行业分析师或国家安全技术政策制定者而言,认为中国的半导体追赶努力已经或将永久脱轨将是一个错误。相反,中国可能会利用本土发展,吸引外部人才,垂直整合以及寻求多种途径来赶上世界先进步伐。

原文:

http://thediplomat.com/2020/09/can-china-become-the-world-leader-in-semiconductors/

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