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美中科技競爭

美國終於對中國成熟製程晶片出手了

美中大國博弈在科技戰場進行的所謂「晶片戰」,最近又有了新的變化,雖然符合之前戰略上的預期,但是美國商務部的戰術目標從緊盯了中國一整年的先進晶片技術,轉向關注中國大力發展中的成熟晶片技術。 此一轉變可能一時讓部份不熟悉半導體產業的觀察者,有意料之外的感覺,本篇就來說明此一轉變其實也在情理之中。 上個月12日,美國商務部發布公告,將於這個月啟動一項調查,欲了解美國公司如何採購「當前世代和成熟節點的半導體」,就是俗稱的「傳統晶片」(legacy chips)。而更深層的目的則是要為「繼續分析更廣泛的美國半導體供應鏈和國防工業基礎的能力和挑戰奠定基礎」。 並且直指要「減少中華人民共和國構成的國家安全風險。」 換言之,美國憂慮的還是己身軍事國防能力因為晶片供應鏈受損而衰弱。這點很容易理解,《晶片戰爭》作者Chris Miller 在其大作中提出過一個觀點,認為前蘇聯在與美國的冷戰中敗北的主要原因,就是微電子技術太過落後,無法製造先進的晶片,因而無法製造出精準的武器。此說有一定道理。 從美國商務部2022年10月7日到去年10月17日兩道出口限制令,也可以看出此一邏輯,拜登政府就是要預防中共政府取得更先進的晶片來發展更先進的AI技術、乃至更先進的武器。 只是,這回關注焦點大轉向,不再是先進晶片了,而是成熟晶片。 晶片的所謂成熟或先進,並沒有一個公定的標準。晶片製造業全球第一領先群的美國 Intel、韓國三星、與台灣台積電,都已經在3奈米以下的技術展開近身肉博了;第二梯隊的台灣聯電、美國格羅方德等兩家晶圓廠則5年多前就宣布止歩於14奈米;歐洲的大廠則主要專註於28奈米、40奈米的晶片製造。而中國領頭羊-中芯國際的製程技術,雖然幾年前即已進入10奈米以下,但受限於無法取得足夠先進的製造設備,即使傳言協助華為製造了Mate60手機所需的麒麟9000s,量產能力還無法完全被確認。 所以,光是技術先進還不夠,還要能夠量產,才足以滿足廣大的市場需求。 好,關鍵來了:「市場需求」!半導體是一個全球市場,不計設備、材料、軟體,僅論其終端產品-晶片,2023年的統計還沒出來,根據研究機構 Gartner的統計,2022年的全球晶片營收是5996億美元。再耙梳台灣電電工會一份公開的研究報告,可以看出報告中定義的所謂先進位程-小於等於22奈米以下-其全球晶片市場佔比,小於報告中定義的成熟製程-28奈米至150奈米,而且成熟製程的應用範圍,遠多於先進位程。 應用,更是關鍵。本文開頭提及的美國商務部報告第二段也特別引用商務部長 Raimondo的話:「傳統晶片對於支援電信、汽車和國防工業基礎等美國關鍵產業至關重要。解決外國政府威脅美國傳統晶片供應鏈的非市場行為事關國家安全。」 至此可以小結一下:美國現在關心的重點-用白話來說-就是:我雖然壓制了你的先進晶片製造能力,但是你們的成熟晶片製造能力與產量,卻似乎正在大步向進,而我們也需要成熟晶片,尤其是包括國防工業在內的關鍵產業所需的成熟晶片;萬一未來這塊市場都被你們掌握了,對我們的國家安全也不利啊! 不要奇怪職責本應為美國廠商開拓市場的Raimondo,現在卻反其道而行,時時限制美國廠商的銷路,而且總是把國家安全掛在嘴邊。前述報告中也說明了,商務部工業與安全局(BIS)啟動調查,也是回應國會授權的一篇調查報告,而這篇評估美國微電子工業基礎如何支持美國國防能力的報告,又是根據拜登政府2021 財年國防授權法(NDAA)第 9904 條要求編寫的。可以說,如本文破題,一環扣一環,都是美中科技戰大戰略指導下的戰術作為。 其實,中國可能掌握成熟製程來反制美國的策略,並非臆測。美國國內早有智庫大聲疾呼,指出中國曾在鋼鐵、發光二極體、太陽能板等等產業都「犯有前科」,呼籲美國商務部要把成熟製程也置入出口管制。另一廂的中國「小粉紅」在網上嗆聲要把成熟晶片「製成白菜價」也時有所聞,等於把中國可能的反制措施,先行昭告天下了。 如此一來,美國商務部終於出手,開始「研究」成熟製程技術的現況,可以想見,未來支援製造28奈米及更大尺寸晶片的設備、材料,BIS都有可能列入出口管制。至於晶片設計軟體,則可能為時已晚,因為中國自研的EDA工具,從華為的麒麟9000s、升騰910觀之,應該已經突破至足以設計14奈米以下的晶片了,遑論成熟晶片。 結論,美中目前進行的是大國國力的拚鬥,軍事力量是大國國力要素中的最根本項目,其強弱(在現今這個年代)完全依賴國家科技力,科技力中又以人工智慧(AI)最悠關未來的軍武力量,而 AI的基礎就在能夠發展它、執行它的半導體產業產品-晶片。 如果軍武力量、國防工業需要的不止先進晶片,也需要成熟晶片,那美國也限制中國的成熟晶片技術,就不奇怪了。 文章來源:上報

多國圍堵下 習近平晶元夢碎

5月21日G7領袖高峰會在日本廣島落幕。讓外界頗為關注的是,這次峰會首次以經濟安全作為主題,並且在之前的G7財長和外長的會議中,重點討論了重組供應鏈和應對經濟脅迫等議題,被認為是針對中共。而隨後各方展開的一系列行動,又讓本已持續多年的中美科技戰再次白熱化,其中又以高端晶元為戰爭的焦點。 就在當日,中國聲稱美國晶元製造商美光(Micron)未能通過網路安全審查,國內關鍵信息基礎設施的運營者應停止採購其產品。這是中國利用其市場優勢報復美國的一次行動。 隨後的5月23日,作為本次G7峰會東道主的日本,正式出台半導體製造設備出口管制措施,將先進晶元製造設備等23個品類追加列入出口管理的管制對象。這項措施將在7月23日實行。VLSI Research數據顯示,在全球半導體製造設備市場,約有30%左右的設備來自日本公司。 這23種出口管制設備涵蓋半導體清洗、成膜、光刻、蝕刻、檢測等多個環節。包括極紫外光(EUV)相關產品的製造設備,以及可立體堆疊存儲元件的蝕刻設備等,均屬於10∼14納米以下的尖端晶元製造設備。 雖然日本修正後的限制措施並未把中國等特定國家明確地指定為限制對象,但這23個品類除了向友好國等42個國家和地區出口外,均需要單獨得到批准,這將在事實上杜絕向中國的出口。 日本這個動作,是落實1月27日美國、日本及荷蘭在華盛頓達成的晶元「神秘協議」,擴大針對中共的晶元出口管制措施。 其實在今年的3月8日,就有消息稱:日本某光刻膠大廠已經執行美國「實體清單」的限制要求,對中國大陸某存儲晶圓廠斷供了KrF光刻膠。光刻膠是半導體光刻工藝的核心材料,可以決定半導體圖形工藝的精密程度和良率。當前,日本在全球光刻膠市場中佔據支配地位。而且,光刻膠有效期僅六個月,無法囤積。 荷蘭也在3月8日宣布將在夏季之前出台新的半導體晶元技術出口限制,由最先進的極紫外光刻機EUV擴大到了次先進的深紫外光刻機DUV。EUV光刻機已經於2019年就禁止向中國銷售。 而光刻機正是晶元製造的核心設備,掌控在荷蘭公司ASML手裡。多位業界人士分析,中國要想自己發展晶元產業,若缺乏ASML的最先進技術,將會面臨難以跨越的障礙。 除此之外,5月31日,荷蘭政府宣布,將開始調查一家中國公司收購當地晶元製造公司的事件。荷蘭當局將使用一項新立法來審查半導體製造商安世半導體(Nexperia)對總部位於荷蘭的Nowi公司的收購。 這項於6月1日生效的新法律,被稱為《投資、合併和收購安全測試法》。依據這項法律,將使荷蘭政府能夠基於國家安全限制投資規模或阻止收購交易,該法將涵蓋自2020年9月以來發生的收購事件。 資料顯示,Nowi成立於2016年,主要產品為能量採集電源管理晶元。其晶元可以對從環境收集到的微弱能量進行有效管理,為物聯網感測器、電子標籤、智能手環等場景提供能量支持。 去年11月,Nowi被位於Nijmegen的安世半導體收購,而安世半導體在2018年被出售給中企聞泰科技。聞泰科技通過整合安世半導體大量股權來控制該公司。但是由於收購時間超越了該項法律的追溯期,所以荷蘭政府不能調查聞泰科技對安世的收購。 安世半導體前身為荷蘭恩智浦(NXP)的標準產品事業部,擁有六十多年的半導體行業專業經驗。 美國除了與日本及荷蘭達成晶元「神秘協議外,還在去年3月,提出由美、日、台、韓參加的「晶元四方聯盟」(chip4)構想。去年的8月8日,韓方同意參與「晶元四方聯盟」預備磋商,標誌著chip4聯盟正式形成。外界認為,chip4背後的意圖是利用這一組織將中國大陸排除在全球半導體供應鏈之外。 數據顯示,韓國加入「晶元四方聯盟」後,對華半導體出口斷崖式下跌。並且,據英國《金融時報》4月23日報導,就中國禁止美光公司在中國銷售晶元一事,白宮已要求韓國政府敦促韓國晶元製造商不要填補中國晶元市場的任何空白。 值得一提的是,G7峰會前夕,日本首相岸田文雄會見了美國、台灣和韓國的晶元巨頭,其中包括英特爾(Intel)、台積電(TSMC)、三星(Samsung)、美國晶元製造商美光科技(Micron Technolog),總部位於比利時的晶元研發中心Imec、應用材料(Applied Materials)和IBM的代表也出席了會談。岸田文雄親自呼籲各公司在日本投資,表示解決「供應鏈穩定這一全球性的問題」至關重要。與會者紛紛宣布了在日本拓展業務的新計畫。 再來看chip4另一個成員台灣。5月22日至25日,台灣行政院法務部調查局對8家中資在台企業展開上百人次的同步突襲,以阻止其挖角台灣高科技人才。 作為半導體產業的聚集地,台灣掌握了全球晶圓代工48%產能。台積電(TSMC)更是佔據了全球最先進半導體的92%生產力。因此,台灣也是半導體技術及人才的聚集地。近年來隨著中美科技戰的不斷深入,習近平致力於達成高科技晶片自給自足,而竊取台灣半導體晶元技術和挖角高科技人才成了中共發展半導體產業的主要手段。 例如,中國最大集成電路製造公司中芯國際,其創立者之一就是曾在台積電任職的張汝京,此外還有前台積電前共同執行長蔣尚義以及多名台籍頂尖半導體技術人才在中芯國際擔任高管。 4月初台灣調查局一名高層官員披露,調查局已著手調查約100家中國企業。去年年初以來,共有7家公司遭起訴,被搜索或約談的公司則有27家。在一起正在調查的案件中,有一家中企聲稱是台灣數據分析公司,但事實上是一家上海晶元廠的分公司,負責把晶元設計圖傳回中國。 中企通常利用各種招數運營,包括喬裝成僑資、外資迂迴前往台灣設立分公司或辦事處;成立個人工作室;把公司註冊在開曼群島等避稅天堂,使得來自中國的現金流難以追查等。 台灣政府致力提高非法挖角的罰則,最高刑期預料將從1年提高至3年,罰金則從5200美元提高至52萬525美元。當局也考慮修法,將泄露核心晶片技術納入違反國家安全法。 當然,對中共獲得高端晶元技術圍堵的最全面的還是主導者美國。 首先是去年8月9日拜登正式簽署了《2022晶元與科學法案》。根據法案,美國將撥出2800億美元,增強自身的晶元研發和生產能力。同時,進一步阻止中共在這一領域的追趕,比如禁止接受《晶元法案》資助的實體在華參與任何重大交易包括實質性地擴大在華半導體製造能力,禁令有效期10年。 2022年10月7日,美國政府又祭出晶元新規,對中國禁止出口的高端晶元和製程設備已由10納米以下,擴大至14納米以下,且包括涉及AI和超級電腦的高運算晶元、以及128層以上的NAND Flash快閃記憶體等產品。 美國政府還使出殺手鐧,禁止美籍技術人才(含美國公民、持綠卡的永久居民或依美國法律成立的法人實體)在未經美國許可下,協助中國「開發」或「生產」高端晶元。 對於美國升級的對華晶元禁令,部分分析人士稱,這等於從銷售、製造、技術和人才端,把中國推向「往死里打」的絕境。他們說,近年來,美國對中國半導體業的圍堵已經從對華為的單點制裁,擴展到對涉及軍用高端晶元的單線「卡脖子」,現在更擴大到全面封殺,《金融時報》甚至形容,美國要把中國的半導體業「打回石器時代」。 美國還與「親密盟友和夥伴」密切合作,全方位遏制中共。也就是我們前面談到的組建美日韓台「晶元四方聯盟(chip4)」,以及推動美日荷聯手管制晶元製造設備出口。 為落實晶元法案和晶元出口管制新規,拜登政府動作不斷。2022年12月15日,拜登政府將晶元製造商長江存儲以及其他21家中國人工智慧晶元行業主要企業列入「貿易黑名單」。今年1月17日,拜登政府宣布去年10月針對中國內地的晶元出口管制措施,也適用於澳門。美國企業需要獲得許可證才能對澳門進行出口。2月28日,美國商務部公布規則:獲得旨在促進其半導體產業的美國聯邦資金的晶元公司,在10年內將被限制在中國等國家擴大其產能。 據公開資料顯示,台積電在南京建有16納米和28納米的晶圓廠,三星在西安建有快閃記憶體晶元工廠,SK海士力在無錫和大連建有晶元工廠。上述企業可能有意在美國建廠並獲取美國政府提供的補貼,由此必將影響其在中國的晶元生產和銷售。 此外,3月2日《華爾街日報》報導,拜登政府正在考慮撤銷對華為的出口許可證,包括使用先進的5G技術的產品以及舊有技術的4G產品。這意味著,不但切斷了華為的5G技術,現在連4G產品也受到了限制。 近年來在中美科技戰的背景下,中國也力求發展自己的晶元產業。在過去幾十年中,中國官方也搞過多次「晶元製造」的計畫,試圖通過大筆資金投入實現關鍵技術大突破,但一茬又一茬的所謂「晶元」企業在耗盡國家資助之後一無所成而破產,最終項目「爛尾」。 而現在,美國及其盟友聯手築起的嚴密的晶元封鎖網,更是切斷了中國企業獲得高端技術的途徑,所謂的自研晶元能力必然會大受影響。中共最引以為傲的中芯國際,據查詢已經從官網刪除了14納米製程,不再接相關訂單,僅能加工28nm及以上的晶元產品。5月12日,OPPO傳出一則消息,關閉其晶元設計公司哲庫,解散投入了500億資金的晶元項目部門ZEKU,3000多名國內外頂級高校的碩士和博士,全部裁員。 而這些影響,將順著晶元繼續向產業鏈下游傳導——手機企業的國際競爭力將下降,比如華為不得不退出國際手機市場;新能源汽車正在成為中國最有潛力的支柱產業。相比於傳統燃油車,新能源汽車對晶元的需求、依賴更大。中國多家汽車廠商正在研究的自動駕駛技術,對晶元性能、算力的要求就更高,更需要高端晶元。目前全球自動駕駛晶元,基本上被英偉達、高通壟斷。還有中共當局引以為傲的人工智慧(AI)領域,因擁有龐大的數據,甚至有人稱已有超過美國的趨勢。而這一領域,更需要有算力強大的高端晶元的支持。中國一旦失去了獲得高端晶元的機會,以上這些產業的前景可想而知。 所以,即便有舉國體制的支持,習近平的晶元夢乃至其強國夢都將被戳破。

突破晶元封鎖談何容易,人才短缺卡住中國命門

如果說美中科技競爭的核心是晶元競爭,那麼中國目前就處於最為艱難的時刻。它在設備、技術、材料等幾乎所有關鍵領域都落後於美國和西方,按照中國媒體的說法是被美西方「卡住了脖子」, 在半導體人才方面更是差距巨大。為突破封鎖,北京當局正在集中資源,希望通過所謂「制度優勢」加快人才的培養,但這種努力同樣面臨許多困難。 路透社在周三(3月29日)的一篇報道中說,在過去五年中,中國頂級大學獲得了新的經費,側重短期項目的小型私立學校的數目也增加了不少,推動著中國本科和研究生課程錄取的新生人數出現了大幅度的增長。 另外,半導體行業的入門薪資水平也大幅度提升,吸引著其它專業的一些畢業生進入了半導體行業。 路透社引用一名剛剛進入晶元行業的克拉拉·趙(Clara Zhao)的話說,「晶元行業的前景很好,而普通學校畢業的軟體工程師的就業情況不如以前了。」克拉拉·趙的本科專業是材料科學。 在中共總書記習近平的第二個任期內,中國在國際舞台上變得更加強勢,北京不再掩飾自己要改變由美國在二戰以後主導建立的國際體系的野心。這更加刺激華盛頓決心為保持自己享有的優勢而向中國展開全面圍堵。 拜登政府的圍堵策略是「小院高牆」,也就是將晶元作為封堵的重點產業,聯合歐洲和亞洲的盟友對中國展開最大範圍的封鎖,不僅涉及美國公司和歐洲和亞洲的公司,還涉及晶元產品、技術和設備的出口。除此之外,美國還聯手其他國家禁止中國專家使用發達國家的實驗室等研發設施,切斷西方專家與中國專家在相關領域的合作,強令美國專家退出中國晶元企業,不允許他們為中國服務。一個覆蓋晶元製造全行業的和全供應鏈的封鎖鏈正在形成。 中國作為世界第二大經濟體,科技在經濟增長中的作用在迅速擴大。人工智慧、無人機、互聯網、航天航空、新能源汽車等許多新興產業都在成為新的經濟增長點。而這一切都離不開晶元,尤其是高端晶元。可以毫不誇張地說,晶元是支撐這眾多的產業的最重要的支柱。 中國數據顯示,2021年,中國大陸晶元消費額超過1900億美元,佔全球消費額40%左右。預計到2030年有望達到50%。中國目前是世界最大的晶元市場。 中國雖然擁有世界最龐大的晶元市場,卻沒有與之匹配的晶元製造能力,與美國、台灣、韓國、日本和一些歐洲先進國家和地區相比處於全面落後的狀態,在晶元產品、製造、設備、原材料等許多方面嚴重依賴外國。中國在晶元人才方面更是極度短缺。隨著經濟的發展,這種短缺還會更加嚴重。 據中國半導體協會的預測,2022年中國晶元專業人才缺口將超過25萬人,到2025年,這一缺口將擴大至30萬人。 中國科學院院士劉忠範本月在人大會議期間對媒體表示,中國雖然面臨急迫的晶元進口受阻問題,但需要優先解決的是培養人才。 據路透社報道,學生和專家都抱怨說,中國新開設的晶元課程與台灣和美國的大學有很大的不同,它不能夠給學生提供上手實習的機會。 上海芯謀市場諮詢公司(ICwise)在2022年作的一項調查發現,中國晶元工程專業的學生中超過60%都沒有在該行業的實習機會。 中國的大學往往只重視教授的發表論文,而不重視最新方法的教學,而這項教學對企業實驗室或者晶元製造工廠來說,是非常有用的。 在台灣,頂級晶元製造商台積電在四所大學裡建立了研究中心。 中國職場社區平台脈脈一個名叫「王子洋」的博主表示,「台灣的校企合作很不錯。研究生項目大概需要三年時間,但上課時間只有一年半。」 不過,中國在這個方面也取得了一些進展。中國最大的晶元企業中芯國際在2021年宣布與深圳科技大學共同組建了集成電路學院,可以給在校生提供實習的機會。 中國頂級的十所大學的晶元工程專業的錄取人數在2018年至2022年翻了將近一番,達到2893名。本科學生的人數也有很大增加,但是,距離解決人才短缺問題還有很長的路要走。 由於晶元人才短缺,晶元工程師的工資也在不斷提升。上海一家招聘機構的創始人胡云旺表示,自2018年以來,該行業入門級工程師的平均年薪翻了一番,從大約20萬元人民幣增加到40萬元人民幣,這凸顯了晶元人才供需失衡。 中國官媒央視前些時在報道中提到的情況更為嚴重。報道引用深圳一名微電子公司董事長的話說,「以前找一個(晶元)人才,假設要40萬,現在就要120萬才能招聘到他們認為具有相同能力的人」,「大概整個行業翻了三到五倍不等」。

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