高芯圈 芯片半导体资讯网 中国如何跨越美国的芯片制造禁令?

中国如何跨越美国的芯片制造禁令?

作者:匿名    来源:未知   
浏览:539    发布:2022-07-18 11:00:12

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中国大陆的半导体产业在专利方面落后于美国,在制造方面落后于韩国和中国台湾,但它希望通过采用革命性的新芯片设计技术来超越竞争对手。


5G智能手机和一些工作站中使用的先进芯片通过将晶体管本身的尺寸缩小到3nm~5nm,将数十亿个晶体管集成到指甲大小的芯片上。大多数芯片的栅极宽度为28nm或更高。在硅片上蚀刻微小的电路是非常困难的。(芯片行业招聘


只有荷兰制造商ASML制造EUV光刻机,这些光刻机使用紫外光谱最末端的短波长将晶体管缩小到如此微小的尺寸。建设相应的晶圆厂非常昂贵,每个工厂的成本高达200亿美元。


2020年,美国迫使荷兰政府禁止向中国出口ASML最先进的光刻机。ASML使用美国知识产权,为华盛顿提供了杠杆作用。


但ASML继续销售其上一代光刻设备,该设备使用“深紫外”(DUV)光来蚀刻14nm晶体管。仅在2021年,中国就购买了81台这样的机器。


中国大陆最大的晶圆代工厂,中芯国际(SMIC),现在生产14nm芯片。中芯国际占全球晶圆代工制造市场的5%,落后于中国台湾和韩国的竞争对手,但正在迅速扩张。


正如斯科特·福斯特(Scott Foster)和包杰夫(Jeff Pao)在《亚洲时报》上报道的那样,华盛顿上个月要求荷兰政府阻止ASML向中国出售旧的DUV机器。


半导体行业高管告诉《亚洲时报》,荷兰不会同意美国的需求。2021年,ASML在中国的销售额超过27亿美元,其中包括81台深紫以下光刻机。


分析师和高管们表示,旧机器的美国知识产权(IP)内容不足以证明美国的禁令是合理的。


与此同时,芯片设计人员已经学会了如何使用业界称之为“先进封装”的技术来构建3D芯片。


几十年来,在芯片制造中以各种形式使用的过程中,具有较大晶体管堆叠在一起的芯片层可以产生与最小芯片的一维配置相等的计算速度。


英特尔将公司的未来押注在先进封装的最新进展上。晶圆代工行业领导者台积电(TSMC)同样在更新形式的工艺上投入了大量资金。三星刚刚制定了先进封装的任务,希望超越英特尔和台积电。


在特朗普政府三年前禁止芯片和芯片制造设备之前,中国大陆在半导体设备方面几乎没有能力,现在正在迎头赶上。据中国贸易媒体报道,2月份,上海微电子“成功交付了第一台2.5D/3D先进封装光刻机,这对国内集成电路行业具有重要意义”。


美国科技网站Tom's Hardware解释说:

当中芯国际在2020年底被禁止购买先进的半导体设备,无法使用其10nm级节点制造芯片时,该公司表示将专注于开发先进的封装技术,以通过14nm和更厚节点制造复杂的多芯片设计。这将使中国芯片设计人员能够使用数百亿个晶体管构建复杂且功能强大的处理器,即使不使用先进的工艺技术。

此外,该公司宣布了数十亿美元的扩张计划,该计划将使先进节点上生产的芯片的产量增加两倍。


在很大程度上,先进的封装技术可能是中芯国际绕过美国出口限制的方式。


美国政府当然理解中芯国际给美国及其盟国带来的选择和风险,因此它希望进一步打击中国获得尖端芯片制造设备的机会。


中国将无法生产台积电和三星在其最新计划中制造的3nm~5nm芯片,但它可能能够将较旧的14nm芯片封装成3D形式,从而实现相同的结果,并且成本大大降低。


拜登政府压制中国半导体产业的企图似乎适得其反。中国已经找到了绕过美国禁运的变通办法和技术。


2011年,中国本土生产的芯片仅占国内消费总量的12.7%,其余部分则进口。到2021年,它生产了国内消费量的17%,到2030年预计将产生30%。


2020年,中国的芯片进口总额为3780亿美元,是其国际贸易中最大的单一项目。美国的压力促使中国推动自给自足,增加了中国芯片行业在本世纪末成为世界主导生产商的可能性。


今年中国股市的明星表现者之一是半导体设备制造商上海微电子,年初至今上涨了25%,而行业领导者ASML下跌了45%。上海微的净收入从2020年的1.33亿元人民币上升至2021年的5.73亿元人民币(8520万美元),因为这家新兴设备制造商受益于对中国销售先进半导体设备的限制。


随着大多数主要经济体处于或接近衰退,全球芯片短缺已经变成了订单普遍过剩。半导体股是今年迄今为止表现最差的股票之一,但中国除外,中国的地缘政治给该行业带来了顺风。


拜登政府正在考虑采取新措施,防止中国购买芯片制造设备。这似乎是对中国芯片制造方法(包括先进封装)进步的回应。而中国的芯片制造设备公司是科技战的主要受益者。


上海微电子是中国领先的光刻设备生产商,可以满足该国对90nm及以上老一代芯片的需求,据报道,它已经出货了第一批28nm机器。


2010年,中国占世界半导体制造能力的份额为11%,预计到2030年将上升到24%。根据经合组织的一项研究,中国1700亿美元的国家集成电路基金占2014至2018年间政府向芯片制造商提供的所有赠款的86%。与此同时,美国国会一直无法通过一项520亿美元的一揽子计划来补贴美国的半导体生产。


为了应对立法的延迟,英特尔取消了7月22日在俄亥俄州一家芯片制造厂的奠基仪式,台积电警告说,其在亚利桑那州的晶圆厂可能不会建成。


半导体市场的突然疲软以及2020-2021年全球短缺后芯片过剩的威胁消除了对额外产能的需求。英特尔每年有100亿美元的自由现金流,如果拥有客户,它可以为自己扩张提供资金。


美国商务部在7月初公开告诉商业媒体,它正在考虑扩大对中国半导体设备出口的限制,以包括制造不太先进的芯片的旧技术。


这种限制的威胁以及中国本土能力的重要进步支撑了中国本土设备制造商的股价,这些制造商也受益于政府补贴。


截至2022年,中芯国际已损失约8%的市值,而台积电则损失了36%。


中国努力实现芯片制造高度独立性的一个关键瓶颈是光刻机。ASML是世界上唯一一家EUV光刻机制造商,该光刻机为栅极宽度为7nm或更小的最先进芯片刻蚀电路。


只有台积电和三星可以生产它们。特朗普政府禁止出口这些芯片,关闭了华为和中兴的5G手机业务,还说服荷兰政府禁止向中国销售EUV机。


中芯国际仅占世界市场份额的5%,但其收入在过去18个月中翻了一番。它可以生产14nm芯片。除智能手机和少数专业应用外,14nm及以上制程的芯片占世界芯片需求的95%。(高芯圈


尽管华为的5G手机业务在没有获得7nm及以下芯片的情况下崩溃了,但中国在用成熟制程工艺芯片构建其5G基站网络时没有问题。 

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