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佐藤雅哉:中国能否跨越半导体设备高墙

作者:佐藤雅哉

来源:日经中文网

来源日期:2020年09月25日

本站发布:2020年09月25日

点击率:77次


       中美之间高科技主导权之争越来越激烈。美国商务部9月15日对华为实施新的限制措施,华为采购半导体的难度将进一步加大。美国通过牵制威胁本国国家安全的行为,封堵力争实现高科技强国的中国。一方面,中国以推进半导体的国产化来予以抗衡,但半导体制造设备成为巨大障碍。半导体设备企业也正一步步被卷入激烈的中美主导权竞争的漩涡。

     

“任何关于‘中芯国际涉军’的报道均为不实新闻,我们对此感到震惊和不解”,中芯国际集成电路制造(SMIC)9月5日发表了一则声明。9月4日,路透社根据美国国防部官员的采访内容报道称,美国政府正在考虑是否将中芯国际列入事实上的禁运清单的“实体名单”,中芯国际立即发声。

  

      如果中芯国际成为限制对象,将会对其半导体产能带来沉重打击。原因是这意味着中芯国际将无法从美国等地采购半导体生产不可缺少的制造设备。实际上,福建晋华集成电路(JHICC)2018年就因为这一限制中断了与美国半导体制造设备厂商的交易,导致量产计划受挫。

  

      熟悉高科技产业的日本东京理科大学研究生院教授若林秀树指出“中美关系已超出摩擦的范畴,处于战争状态”。从美国对华为采取的限制措施可以看出,在高速通信标准5G和人工智能(AI)等涉及军事技术的相关领域,美国政府今后可能会继续以国家安全为由对中国采取严厉态度。

  

      中美高科技战下争夺最激烈的领域是半导体。因为半导体是争夺高科技主导权的核心技术。

      

      中国半导体自给率要达到7成

       

      中国将半导体定位为最重要的产业,提出半导体自给率达到7成的目标,不断向半导体国产化迈进。因为拥有巨大的国内市场,中国还吸引到美国英特尔和韩国三星电子前来建半导体工厂。通过稳步积蓄力量,中国在模拟半导体、指纹传感器、功率半导体领域培养了一批有实力的企业。

     

      但从实际情况来看,目前中国的半导体自给率被认为只有15%左右。据美国调查公司IC Insights预测,即便到2024年,中国的半导体自给率只能达到2成多一点。而且,如果因美国采取的限制措施而无法购买美国设备的话,中国基本上无法建立半导体生产线。

  

      中国不得不进一步推进半导体国产化,但巨大障碍挡在面前,那就是生产半导体不可缺少的各类设备。

   

      半导体制造被细化为多道工序,各道工序使用不同的设备。目前半导体设备产业的市场份额集中在美国、日本、荷兰企业手中,形成了市场垄断。半导体设备需要积累化学和机械等先进技术与经验,以长远眼光进行脚踏实地的研发才能取得成果。对经营倾向于急于求成的中国企业,一直凭借资金实力和巨大市场来购买半导体设备,因此在半导体设备行业的存在感不高。

                           

                        美国应用材料公司的半导体制造设备

  

      美国应用材料(Applied Materials)是全球第一大半导体制造设备供应商,在溅射设备(在基板上形成作为晶体管基础的薄膜)等成膜设备领域,该公司一家独大。在为半导体电路刻槽(沟槽为电路的基础)的刻蚀设备领域,美国泛林半导体(Lam Research)占据了全球近一半份额。

   

      在转印电路图案的曝光设备领域,全球最大的企业是荷兰阿斯麦(ASML)。该公司还提供用于将电子电路的线宽精细化到几纳米的EUV(极紫外光刻)光刻设备。要采用最尖端精细化技术生产半导体,此类设备不可或缺。目前有能力生产EUV光刻设备的企业只有阿斯麦一家。

                                      

                 荷兰阿斯麦(ASML)的极紫外光刻设备(照片由该公司提供)

    

      目前,荷兰政府在对中国的限制方面与美国保持步调一致。因为荷兰政府不允许出口,阿斯麦无法向中国提供最先进的曝光设备。

   

      日本方面,在将称为光刻胶(感光材料)的药品均匀涂抹到半导体表面和进行显影的涂胶显影设备领域,东京电子占有90%的份额,在各工序之间清洗半导体晶圆的设备领域,迪恩士控股(SCREEN Holding)和东京电子两家公司占据70%以上的份额。 

  

      如果日本的半导体设备企业使用美国部件的比率超过25%,也会受到美国法律的制约。从现状来看,日本的大半数半导体设备使用在日本国内生产的部件,因此被认为很难成为限制对象。不过,如果美国政府对中国企业进一步加强限制,更改部件比例规定的话,今后也有可能对产品供货产生影响。

   

      日美欧垄断的半导体制造设备虽然拥有坚实的基础,但很难说未来也可以高枕无忧。原因是为了实现半导体的国产化目标,中国已发起猛追。

   

      “具有与美国最新芯片同等的性能”,英国调查公司Omdia董事南川明对华为旗下的半导体设计公司海思半导体设计的应用处理器“麒麟(Kirin)”难掩惊讶。中国半导体的性能已经与美国大型半导体厂商的产品不相上下。    

                 

                   华为旗下的海思半导体(北京展会上的照片)

      

      虽然英特尔和美国高通的CPU(中央处理器)和通信芯片组等最尖端产品是美国的大本营,但中国正在逐步成为可能动摇其地位的存在。中国的半导体产能也在快速增长,据国际半导体产业协会(SEMI)预测,中国2020年将成为全球最大的半导体设备市场。

   

      技术经验不可或缺

   

      焦点在于中国能否在半导体制造设备领域也提高竞争力。尽管中国的设备企业起步较晚,但实力正在逐步增强。据称,提供刻蚀设备的中微半导体设备(AMEC)的产品正在被越来越多的中国半导体厂商采用。上海微电子装备集团(SMEE)则是曝光设备供应商。

   

      要实现半导体设备的自制化,必须具备细致的技术经验并进行材料开发等基础研究。这需要长期的人才培养和研发投资。虽然中国通过实施吸引留学生和拥有工作经验的中国技术人才回国发展的优惠政策,以大力扶持国内产业,但在跳槽频繁的中国就业环境中,存在“人才很难稳定”的课题(日本证券分析师)。

  

      日本设备企业今后将在如何对待中国上被迫面临艰难的抉择。为了度过受制于美国的难关,中国可能会寻求与日本企业加强关系,但这也会带来风险。如果作为客户的中国企业成为限制对象,不仅会招致日本企业的业务急剧减速,还可能会对美国市场的业务产生影响。

  

      日本某大型半导体设备厂商的一把手表示“即使美国设备厂商因为美国采取限制措施退出中国业务,我们也不打算抢占市场”,对中国表现出慎重态度。

  

      东京理科大学的若林教授指出,美国可能会进一步对多种行业加强限制措施,并表示“日本企业的想法过于乐观”。半导体产业只需要追求技术实力的时代已经结束,目前已进入受安保政策左右的全新阶段。

  

      日本经济新闻(中文版:日经中文网)佐藤雅哉

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