中國半導體自立有活路

2020/10/15


     小柳建彥:美國政府的出口管制是否會將中國的半導體行業逼入困境?

     

      受美國限制向華為技術和涉足半導體代工的中芯國際積體電路製造(SMIC,簡稱中芯國際)等供應半導體以及半導體製造設備、設計軟體的措施影響,世界很多相關企業已自9月下半月起停止了與兩家企業的交易。

    

荷蘭ASML造極紫外線(EUV)光刻設備高達每台200億日元左右(該公司工廠的組裝現場。2019年4月攝,ASML提供)

     

      不過,很難説沒有迂迴之路可尋。據稱,中國有1000多家新興的半導體相關企業。如果華為和中芯國際購買通過這些企業進口的半導體晶片、設計軟體和製造設備,將仍可在事實上推進半導體的採購和生産設備的擴充。

  

      保持強勁業績的美國晶片設計自動化軟體企業新思科技(Synopsys)的董事長Aart de Geus明確表示「在中國,(華為以外的)很多半導體相關企業正大量購買(設計軟體)」。形成了無法否認在中國國內轉賣的局面。

 

      台灣最大的無廠半導體廠商聯發科技來自美國的營業收入很少。雖然目前已停止與華為的交易,但存在頂著受到美國制裁的風險接受華為訂單的可能性也被提及。聯發科被認為可以在不公開最終用戶構成的基礎上接受製造訂單,而世界最大半導體代工企業台積電(TSMC)或許也能接受訂單。

  

北京舉行的展會上的華為展區(2020年9月,REUTERS)

      從短期來看,出口管制的效果存在疑問,而從中長期來看,日美歐的半導體技術優勢能否通過貿易管理來維持則更加不明朗。

      


   

      原因是,維持「摩爾法則」(1塊半導體晶片可容納的晶體管元件數量在1年半~2年裏增至2倍)的技術主角正在從根本上發生改變。技術的代際更替將動搖領先者的優勢,存在給中國那樣的追趕者帶來趕超機會的可能性。

  

      此前的集成度的提高依靠「微細化」來實現,也就是説要使矽基板平面上遍佈的電路的線寬盡可能變得細微。但是,自線寬達到35奈米左右的2000年代後半期開始,在技術上變得越來越困難,微細化的腳步也日趨放緩。

     

      在此背景下,與在平面上進行微細化相比,通過將元件縱向安裝或使電路層本身實現多層堆疊、以此增加每塊晶片的元件數的「立體化」技術正在成為維持摩爾法則的主角。

  

      在用於智慧手機照片保存等的記憶卡領域,立體化已成為標準。據稱,在將電路層堆疊至128層的立體化取得進展的同時,一度微細化至約16奈米的電路線寬如今卻倒退回20~30奈米。

  

      在相當於個人電腦和智慧手機「大腦」的邏輯半導體和DRAM記憶體半導體(相當於擴大並存儲邏輯半導體處理的信息的「處理裝置」)領域,也在發生從微細化到立體化的主角更替。

  

      如果採用立體化,在利用光線將電路圖投射到基板上、被稱為「光刻」的半導體製造工序方面,即使沒有採用波長極短的「極紫外線(EUV)」的最尖端技術,也將開闢製造高性能半導體的道路。

  

      要使用極紫外線,在覆膜和清洗等所有工序上,都需要支持極紫外線的最尖端裝置,但如果採用立體化,只要改進以此前的微細度為前提的裝置,即可開闢道路。雖然這也絕不簡單,但半導體業務顧問的大山聰表示「與極紫外線化相比,(立體化的)難度和成本的阻礙都將下降。而且,在記憶卡以外,立體化技術仍未確立」。

  

 

      現在能生産極紫外線光刻設備的企業在世界上只有荷蘭ASML。其基礎技術的知識産權很多由美國持有。因此,荷蘭政府也並未批准ASML向中國出口極紫外線光刻設備。

   

      如果是極紫外線以外的光刻設備,日本的尼康和佳能均有能力製造。據涉足製造設備市場調查的日本globalnet推算,從極紫外線的上一代光刻設備來看,尼康的份額2019年為8%,如果是上二代則是35%。上三代的話,佳能掌握26%。如果加強符合立體化的研究開發,市佔率的再次擴大也成為可能。

  


 

      行業相關人士表示「為了推進極紫外線以外的新型光刻設備的共同開發,中國企業積極向兩家企業顯示出提供資金的想法」。此外,關於製造設備的開發和設計軟體的開發,中國政府也已開始認真推進。

  

      為了確立中國的DRAM製造體制,大型半導體企業紫光集團2019年秋季聘請了前日本半導體廠商爾必達社長坂本幸雄出任高級副總裁。他透露,中方企業高管也欣喜地對他表示,多虧了川普,中國才下定了自主開發技術的決心。

   

      中國在2025年之前要達成將半導體自給率提高至7成的目標存在難度。但從長期來看,美國的技術「斷供」有可能反而推動中國半導體産業的自立和發展。

  

      本文作者為日本經濟新聞(中文版:日經中文網)編輯委員 小柳建彥

   

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