中國能否跨越半導體設備高牆

2020/09/24


      中美之間高科技主導權之爭越來越激烈。美國商務部9月15日對華為實施新的限制措施,華為採購半導體的難度將進一步加大。美國通過牽制威脅本國國家安全的行為,封堵力爭實現高科技強國的中國。一方面,中國以推進半導體的國産化來予以抗衡,但半導體製造設備成為巨大障礙。半導體設備企業也正一步步被捲入激烈的中美主導權競爭的漩渦。

     

      「任何關於‘中芯國際涉軍’的報導均為不實新聞,我們對此感到震驚和不解」,中芯國際積體電路製造(SMIC)9月5日發表了一則聲明。9月4日,路透社根據美國國防部官員的採訪內容報導稱,美國政府正在考慮是否將中芯國際列入事實上的禁運清單的「實體名單」,中芯國際立即發聲。

  

      如果中芯國際成為限制對象,將會對其半導體産能帶來沉重打擊。原因是這意味著中芯國際將無法從美國等地採購半導體生産不可缺少的製造設備。實際上,福建晉華積體電路(JHICC)2018年就因為這一限制中斷了與美國半導體製造設備廠商的交易,導致量産計劃受挫。

  

      熟悉高科技産業的日本東京理科大學研究所教授若林秀樹指出「中美關係已超出摩擦的範疇,處於戰爭狀態」。從美國對華為採取的限制措施可以看出,在高速通信標準5G和人工智慧(AI)等涉及軍事技術的相關領域,美國政府今後可能會繼續以國家安全為由對中國採取嚴厲態度。

  

      中美高科技戰下爭奪最激烈的領域是半導體。因為半導體是爭奪高科技主導權的核心技術。

      

      中國半導體自給率要達到7成

       

      中國將半導體定位為最重要的産業,提出半導體自給率達到7成的目標,不斷向半導體國産化邁進。因為擁有巨大的國內市場,中國還吸引到美國英特爾和韓國三星電子前來建半導體工廠。通過穩步積蓄力量,中國在模擬半導體、指紋傳感器、功率半導體領域培養了一批有實力的企業。

     


   

      但從實際情況來看,目前中國的半導體自給率被認為只有15%左右。據美國調查公司IC Insights預測,即便到2024年,中國的半導體自給率只能達到2成多一點。而且,如果因美國採取的限制措施而無法購買美國設備的話,中國基本上無法建立半導體生産線。

  

      中國不得不進一步推進半導體國産化,但巨大障礙擋在面前,那就是生産半導體不可缺少的各類設備。

   

      半導體製造被細化為多道工序,各道工序使用不同的設備。目前半導體設備産業的市佔率集中在美國、日本、荷蘭企業手中,形成了市場壟斷。半導體設備需要積累化學和機械等先進技術與經驗,以長遠眼光進行腳踏實地的研發才能取得成果。對經營傾向於急於求成的中國企業,一直憑藉資金實力和巨大市場來購買半導體設備,因此在半導體設備行業的存在感不高。

     

美國應用材料公司的半導體製造設備

  

      美國應用材料(Applied Materials)是全球第一大半導體製造設備供應商,在濺射設備(在基板上形成作為晶體管基礎的薄膜)等成膜設備領域,該公司一家獨大。在為半導體電路刻槽(溝槽為電路的基礎)的刻蝕設備領域,美國泛林半導體(Lam Research)佔據了全球近一半份額。

   

      在轉印電路圖案的曝光設備領域,全球最大的企業是荷蘭阿斯麥(ASML)。該公司還提供用於將電子電路的線寬精細化到幾奈米的EUV(極紫外光刻)光刻設備。要採用最尖端精細化技術生産半導體,此類設備不可或缺。目前有能力生産EUV光刻設備的企業只有阿斯麥一家。

   

荷蘭阿斯麥(ASML)的極紫外光刻設備(照片由該公司提供)

    

      目前,荷蘭政府在對中國的限制方面與美國保持步調一致。因為荷蘭政府不允許出口,阿斯麥無法向中國提供最先進的曝光設備。

   


  

      日本方面,在將稱為光刻膠(感光材料)的藥品均勻塗抹到半導體表面和進行顯影的涂膠顯影設備領域,東京電子佔有90%的份額,在各工序之間清洗半導體晶圓的設備領域,迪恩士控股(SCREEN Holding)和東京電子兩家公司佔據70%以上的份額。 

  

      如果日本的半導體設備企業使用美國部件的比率超過25%,也會受到美國法律的制約。從現狀來看,日本的大半數半導體設備使用在日本國內生産的部件,因此被認為很難成為限制對象。不過,如果美國政府對中國企業進一步加強限制,更改部件比例規定的話,今後也有可能對産品供貨産生影響。

   

      日美歐壟斷的半導體製造設備雖然擁有堅實的基礎,但很難説未來也可以高枕無憂。原因是為了實現半導體的國産化目標,中國已發起猛追。

   

      「具有與美國最新晶片同等的性能」,英國調查公司Omdia董事南川明對華為旗下的半導體設計公司海思半導體設計的應用處理器「麒麟(Kirin)」難掩驚訝。中國半導體的性能已經與美國大型半導體廠商的産品不相上下。

    

華為旗下的海思半導體(北京展會上的照片)

      

      雖然英特爾和美國高通的CPU(中央處理器)和通信晶片組等最尖端産品是美國的大本營,但中國正在逐步成為可能動搖其地位的存在。中國的半導體産能也在快速增長,據國際半導體産業協會(SEMI)預測,中國2020年將成為全球最大的半導體設備市場。

   

      技術經驗不可或缺

   

      焦點在於中國能否在半導體製造設備領域也提高競爭力。儘管中國的設備企業起步較晚,但實力正在逐步增強。據稱,提供刻蝕設備的中微半導體設備(AMEC)的産品正在被越來越多的中國半導體廠商採用。上海微電子裝備集團(SMEE)則是曝光設備供應商。

   

      要實現半導體設備的自製化,必須具備細緻的技術經驗並進行材料開發等基礎研究。這需要長期的人才培養和研發投資。雖然中國通過實施吸引留學生和擁有工作經驗的中國技術人才回國發展的優惠政策,以大力扶持國內産業,但在跳槽頻繁的中國就業環境中,存在「人才很難穩定」的課題(日本證券分析師)。

  


  

      日本設備企業今後將在如何對待中國上被迫面臨艱難的抉擇。為了度過受制於美國的難關,中國可能會尋求與日本企業加強關係,但這也會帶來風險。如果作為客戶的中國企業成為限制對象,不僅會招致日本企業的業務急劇減速,還可能會對美國市場的業務産生影響。

  

      日本某大型半導體設備廠商的一把手錶示「即使美國設備廠商因為美國採取限制措施退出中國業務,我們也不打算搶佔市場」,對中國表現出慎重態度。

  

      東京理科大學的若林教授指出,美國可能會進一步對多種行業加強限制措施,並表示「日本企業的想法過於樂觀」。半導體産業只需要追求技術實力的時代已經結束,目前已進入受安保政策左右的全新階段。

  

      日本經濟新聞(中文版:日經中文網)佐藤雅哉

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