中国的半导体行业短期难出困境

受美国限制向华为技术和涉足半导体代工的中芯国际集成电路制造(SMIC,简称中芯国际)等供应半导体以及半导体制造设备、设计软件的措施影响,世界很多相关企业已自9月下半月起停止了与两家企业的交易。

不过,很难说没有迂回之路可寻。据称,中国有1000多家新兴的半导体相关企业。如果华为和中芯国际购买通过这些企业进口的半导体芯片、设计软件和制造设备,将仍可在事实上推进半导体的采购和生产设备的扩充。

保持强劲业绩的美国芯片设计自动化软件企业新思科技(Synopsys)的董事长Aart de Geus明确表示“在中国,(华为以外的)很多半导体相关企业正大量购买(设计软件)”。形成了无法否认在中国国内转卖的局面。

台湾最大的无厂半导体厂商联发科技来自美国的营业收入很少。虽然目前已停止与华为的交易,但存在顶着受到美国制裁的风险接受华为订单的可能性也被提及。联发科被认为可以在不公开最终用户构成的基础上接受制造订单,而世界最大半导体代工企业台积电(TSMC)或许也能接受订单。

从短期来看,出口管制的效果存在疑问,而从中长期来看,日美欧的半导体技术优势能否通过贸易管理来维持则更加不明朗。

原因是,维持“摩尔法则”(1块半导体芯片可容纳的晶体管元件数量在1年半~2年里增至2倍)的技术主角正在从根本上发生改变。技术的代际更替将动摇领先者的优势,存在给中国那样的追赶者带来赶超机会的可能性。

此前的集成度的提高依靠“微细化”来实现,也就是说要使硅基板平面上遍布的电路的线宽尽可能变得细微。但是,自线宽达到35纳米左右的2000年代后半期开始,在技术上变得越来越困难,微细化的脚步也日趋放缓。

在此背景下,与在平面上进行微细化相比,通过将元件纵向安装或使电路层本身实现多层堆叠、以此增加每块芯片的元件数的“立体化”技术正在成为维持摩尔法则的主角。

在用于智能手机照片保存等的闪存领域,立体化已成为标准。据称,在将电路层堆叠至128层的立体化取得进展的同时,一度微细化至约16纳米的电路线宽如今却倒退回20~30纳米。

在相当于个人电脑和智能手机“大脑”的逻辑半导体和DRAM存储器半导体(相当于扩大并存储逻辑半导体处理的信息的“处理装置”)领域,也在发生从微细化到立体化的主角更替。

如果采用立体化,在利用光线将电路图投射到基板上、被称为“光刻”的半导体制造工序方面,即使没有采用波长极短的“极紫外线(EUV)”的最尖端技术,也将开辟制造高性能半导体的道路。

要使用极紫外线,在覆膜和清洗等所有工序上,都需要支持极紫外线的最尖端装置,但如果采用立体化,只要改进以此前的微细度为前提的装置,即可开辟道路。虽然这也绝不简单,但半导体业务顾问的大山聪表示“与极紫外线化相比,(立体化的)难度和成本的阻碍都将下降。而且,在闪存以外,立体化技术仍未确立”。

现在能生产极紫外线光刻设备的企业在世界上只有荷兰ASML。其基础技术的知识产权很多由美国持有。因此,荷兰政府也并未批准ASML向中国出口极紫外线光刻设备。

如果是极紫外线以外的光刻设备,日本的尼康和佳能均有能力制造。据涉足制造设备市场调查的日本globalnet推算,从极紫外线的上一代光刻设备来看,尼康的份额2019年为8%,如果是上二代则是35%。上三代的话,佳能掌握26%。如果加强符合立体化的研究开发,市场份额的再次扩大也成为可能。

行业相关人士表示“为了推进极紫外线以外的新型光刻设备的共同开发,中国企业积极向两家企业显示出提供资金的想法”。此外,关于制造设备的开发和设计软件的开发,中国政府也已开始认真推进。

为了确立中国的DRAM制造体制,大型半导体企业紫光集团2019年秋季聘请了前日本半导体厂商尔必达社长坂本幸雄出任高级副总裁。他透露,中方企业高管也欣喜地对他表示,多亏了特朗普,中国才下定了自主开发技术的决心。

中国在2025年之前要达成将半导体自给率提高至7成的目标存在难度。但从长期来看,美国的技术“断供”有可能反而推动中国半导体产业的自立和发展。

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