《電子技術(shù)應(yīng)用》
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分析机构对中国28nm自主可控的看法

2020-11-04
來(lái)源:半导体行业观察
關(guān)鍵詞: 集成电路 蚀刻机 薄膜沉积

  2020年9月,中國(guó)的國(guó)家集成電路基金二期浮出水面,據(jù)相關(guān)報(bào)道,該基金會(huì)投入289億美元到集成電路產(chǎn)業(yè),這個(gè)數(shù)字將近是一期基金的兩倍。從相關(guān)人士的透露我們可以看到,這個(gè)基金的規(guī)模有望達(dá)到 470億美元 ,而專注的具體領(lǐng)域包括蝕刻機(jī)薄膜沉積,測(cè)試和晶圓清潔設(shè)備。

  據(jù)Strategyanalytics報(bào)道,中國(guó)的目標(biāo)是目標(biāo)是從28 nm CMOS節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體生產(chǎn)的自給自足,CMOS節(jié)點(diǎn)是集成電路(IC)使用最廣泛的制造節(jié)點(diǎn)或特征尺寸。中國(guó)可以通過(guò)在此節(jié)點(diǎn)制造IC來(lái)滿足其大部分半導(dǎo)體需求,而且該計(jì)劃似乎可以成功。

  Strategyanalytics進(jìn)一步指出,中國(guó)之所以會(huì)有這樣的想法,主要在于他們想獲得可靠的半導(dǎo)體資源來(lái)繼續(xù)在 中國(guó)大陸生產(chǎn)和出口電子產(chǎn)品。因?yàn)樽罱闹忻谰o張關(guān)系讓他們對(duì)現(xiàn)在和未來(lái)獲得芯片的能力感到擔(dān)憂,為了生存,中國(guó)已向轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)尋求半導(dǎo)體資源。最重要的是,中國(guó)政府認(rèn)為半導(dǎo)體的自力更生在戰(zhàn)略上具有重要意義。因?yàn)檫@能保護(hù)和維持制造業(yè)就業(yè)的增長(zhǎng)。

  Strategyanalytics表示,中國(guó)每年購(gòu)買全球4000億美元以上的半導(dǎo)體中的36%,然后當(dāng)中有一半的芯片內(nèi)置于被出口的PC,電視和手機(jī)等電子產(chǎn)品中。中國(guó)大陸的半導(dǎo)體生產(chǎn)商的全球市場(chǎng)份額約為5%,而根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)的統(tǒng)計(jì),美國(guó)公司在該市場(chǎng)的份額為47%。

  中美之間不斷升級(jí)的貿(mào)易戰(zhàn)將世界帶入了一個(gè)新的現(xiàn)實(shí),技術(shù)冷戰(zhàn)。美國(guó)已將其列入黑名單的公司的“實(shí)體清單”從中國(guó)軍事裝備生產(chǎn)商擴(kuò)展到了大型企業(yè)。甚至連SMIC也 都成為了美國(guó)的目標(biāo)。

  COVID-19的大流行也 對(duì)國(guó)際貿(mào)易造成了其他破壞,因?yàn)檫@促使他們強(qiáng)調(diào)了具有多種供應(yīng)來(lái)源(包括本地來(lái)源)的公司的重要性,我們反對(duì)技術(shù)貿(mào)易戰(zhàn),但這已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。這種爭(zhēng)論造成的重要損害。因?yàn)殡娮有袠I(yè)的供應(yīng)鏈已經(jīng)完成,世界必須與之共存。

  面對(duì)這樣的局面,中國(guó)會(huì)怎么做?能做到怎樣的程度?

  首先,我們必須要說(shuō)的是,在半導(dǎo)體投資基金二期之前,中國(guó)就宣布了包括下一代人工智能開(kāi)發(fā)(AIDP)在內(nèi)的多項(xiàng)計(jì)劃。中美之間的緊張關(guān)系也在2020年5月真正升級(jí),因?yàn)槟菚r(shí)候美國(guó)對(duì)華為實(shí)施了嚴(yán)厲的新制裁,這推動(dòng)了推動(dòng)了大基金二期的發(fā)展 ,且讓中國(guó)更專注于盡快實(shí)現(xiàn)對(duì)28納米芯片生產(chǎn)的自力更生 。

  根據(jù)貿(mào)易促進(jìn)組織信息技術(shù)和創(chuàng)新基金會(huì)的說(shuō)法,中國(guó)可能會(huì)花費(fèi)未來(lái)十年將投入巨額資金用于半導(dǎo)體自力更生。

  為了實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體生產(chǎn)的完全自給自足,中國(guó)的半晶圓廠需要半導(dǎo)體設(shè)備的國(guó)內(nèi)供應(yīng)商,國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)支持以及維修的國(guó)內(nèi)供應(yīng)商零件和原材料(例如硅基板和氣體)。中國(guó)擁有比其他任何國(guó)家都多的半導(dǎo)體工廠,并且在建或建有約30個(gè)新工廠。根據(jù)SEMI在去年的預(yù)測(cè),中國(guó)在2020年將在半導(dǎo)體設(shè)備采購(gòu)上花費(fèi)140億美元,這將使中國(guó)成為此類設(shè)備的最大購(gòu)買國(guó)。但是,美國(guó)對(duì)面向中國(guó)晶圓廠銷售美國(guó)設(shè)計(jì)的工具和制造設(shè)備實(shí)施了出口管制。

  按照Strategyanalytics的說(shuō)法,對(duì)中國(guó)而言,在這些半導(dǎo)體設(shè)備中,尤其以光刻設(shè)備是最難生產(chǎn)的。因?yàn)橹袊?guó)尚無(wú)國(guó)產(chǎn)機(jī)器能夠?qū)?8 nm CMOS進(jìn)行光刻。而光刻機(jī)通常每臺(tái)的成本約5000萬(wàn)美元,并且他們占晶圓廠設(shè)備成本的25%到30%。

  此外,光刻操作通常約占半導(dǎo)體制造時(shí)間的50%,因此這類機(jī)器對(duì)于確定晶圓廠至關(guān)重要單芯片和每個(gè)芯片的生產(chǎn)量和成本至關(guān)重要。

  光刻使用具有挑戰(zhàn)性和昂貴的技術(shù)。28 nm光刻需要機(jī)器使用強(qiáng)大的氟化氬準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生193 nm的深紫外光,再加上浸沒(méi)式光刻,浸入透明液體中的同時(shí)照亮晶圓,以改變折射率并產(chǎn)生細(xì)線,這些都是需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。

  中國(guó)晶圓廠在生產(chǎn)LED,低功率處理器,傳感器,分立半導(dǎo)體以及組裝,封裝和測(cè)試(APT)方面取得了顯著成功裝置。但是,中國(guó)在多核處理器、存儲(chǔ)設(shè)備、半導(dǎo)體設(shè)計(jì)工具和設(shè)備等多個(gè)方面仍然落后,尤其是在實(shí)現(xiàn)最高集成度,需要較小工藝節(jié)點(diǎn)的手機(jī)SoC(片上系統(tǒng))上。中國(guó)也落后。中國(guó)在包括功率放大器和射頻濾波器在內(nèi)的手機(jī)模擬/混合信號(hào)IC和RF(射頻)前端組件中也有所欠缺。

  所有這些方面的充分自給自足將需要中國(guó)生產(chǎn)更多先進(jìn)的半導(dǎo)體設(shè)備,而不是28 nm CMOS節(jié)點(diǎn)所需的設(shè)備。歐洲和日本的設(shè)備供應(yīng)商是否會(huì)效仿美國(guó),還是冒著與美國(guó)產(chǎn)生矛盾的風(fēng)險(xiǎn),繼續(xù)向中國(guó)出售半導(dǎo)體設(shè)備,這還有待觀察。但可以肯定的是,如果世界各地的設(shè)備供應(yīng)商采取制裁措施,這些公司將損失數(shù)十億美元的銷售額。

  面對(duì)中國(guó)的出擊,美國(guó)又應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)呢?

  Strategyanalytics表示,中國(guó)在半導(dǎo)體的自主可控追求將激起對(duì)美國(guó)在中國(guó)的不信任。政治家,外交政策和國(guó)防分析師認(rèn)為,中國(guó)在5G,人工智能,量子計(jì)算和半導(dǎo)體方面的規(guī)劃是他們野心的一部分,這對(duì)美國(guó)技術(shù)領(lǐng)先者構(gòu)成威脅。但Strategyanalytics認(rèn)為 ,這些恐懼是過(guò)分夸張,不過(guò)這種觀點(diǎn)持續(xù)存在并且最近加劇了。

  在過(guò)去的幾十年中,美國(guó)的半導(dǎo)體供應(yīng)商已將生產(chǎn)外包,以避免建立新的、最先進(jìn)的晶圓廠帶來(lái)的高昂制造成本。如今,只有少數(shù)美國(guó)供應(yīng)商仍在內(nèi)部生產(chǎn)自己的芯片,除生產(chǎn)較舊的芯片設(shè)計(jì)外,大多數(shù)都的美國(guó)公司已成為無(wú)晶圓廠。

  因此,美國(guó)已開(kāi)始策劃以先進(jìn)研究計(jì)劃局(DARPA)為首,推動(dòng)半導(dǎo)體自主和復(fù)興。國(guó)會(huì)也參與制定了《美國(guó)CHIPS法案》。這是一項(xiàng)總額超過(guò)170億美元的法案,旨在振興美國(guó)芯片生產(chǎn),而他們將為相關(guān)研發(fā)提供資金并確保安全供應(yīng)鏈?zhǔn)褂猛顿Y和慷慨的稅收優(yōu)惠。

  在Strategyanalytics看來(lái),中國(guó)將在兩年左右的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)其在28 nm節(jié)點(diǎn)上的獨(dú)立自主的目標(biāo),這應(yīng)該可以確保中國(guó)電子行業(yè)的客戶。但是,中國(guó)要在所有方面實(shí)現(xiàn)完全的生產(chǎn)獨(dú)立性,這就有點(diǎn)難度。

  美中兩國(guó)面臨的主要挑戰(zhàn)是,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)本質(zhì)上確實(shí)是全球性的。沒(méi)有單個(gè)公司或國(guó)家/地區(qū)可以在不銷售到全球市場(chǎng)的情況下生產(chǎn)效率最高的產(chǎn)品。因?yàn)檫@需要位于其他國(guó)家/地區(qū)的供應(yīng)鏈各個(gè)部分的專業(yè)公司。

  因此,這是一種平衡行為。中國(guó)仍然可以從外面的半導(dǎo)體市場(chǎng)和對(duì)外銷售中受益。而且,美國(guó)仍然需要中國(guó)市場(chǎng)強(qiáng)大的APT以及電子組裝和生產(chǎn)能力。我們希望可以找到一個(gè)良好的平衡。

  


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