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中国半导体行业的新时代：北京应对出口管制 因为我上次详细写中国国内半导体产业的话题是在 2021 年初，情况发生了很大变化。拜登政府继续对中国公司实施出口管制限制，2022 年 10 月 7 日的一揽子控制措施不仅针对先进半导体（例如用于运行人工智能和机器学习工作负载的 GPU），还大幅扩大了对半导体制造设备 （SME） 的控制。 美国控制措施的一个目标是阻止中国公司进入非平面技术流程，例如FinFET，并最终实现Gate All Around（GAA）。新的限制措施包括新的最终用途管制和针对美国人的管制，对中国国内半导体产业的未来发展提出了重大的新挑战。 2023 年 10 月 17 日发布的 2022 年 10 月控制措施更新遵循了这一方法，并为中国半导体行业带来了更多挑战。在2021年并不明显的程度上，中国公司采购先进半导体的长期能力现在与中国国内工具制造和制造能力的发展速度密切相关，因为现在无法使用外国代工厂的中国设计公司数量大幅增加。 美国的控制措施只影响尖端能力，因此中国企业将继续扩大国内大部分需求仍占国内需求的成熟节点的产能。在28纳米以下的更先进节点上，领先的中国公司继续可以使用一些先进的西方工具，特别是深紫外（DUV）浸没式光刻系统，他们将继续尽可能长时间地使用这些工具，以在更先进的节点上扩展逻辑生产，特别是低至7纳米甚至5纳米。然而，需要注意的是，使用 DUV 工具进行高级节点生产是很复杂的，因为使用多图形化等技术还需要其他关键工具（如沉积和蚀刻）的高级功能。对于先进的节点生产，需要关键处理工具的紧密耦合，而问题不仅仅是光刻工具，正如媒体和其他关于中国半导体行业的评论通常强调的那样。光刻胶等材料对于将 DUV 功能扩展到 7 纳米及以下的精细特征长度的过程也至关重要。 尽管到目前为止，美国的控制措施主要集中在先进的制造能力上，但北京和中国公司也担心未来的控制措施，并将优先考虑没有西方投入的工具和材料生产线，以降低长期风险。因此，即使他们仍然可以获得西方工具，几乎所有领先的中国铸造厂和存储器公司都在有条不紊地与国内工具制造商合作，开发和验证设备，最终建立基本上没有西方设备的生产工艺。这将是一个多阶段、多年的过程，从 40 纳米开始，并可能在今年迅速发展到 28 纳米，然后是 14、12/10，最后是 7 纳米。继续使用DUV等西方工具，再加上一些国外和越来越多的国内蚀刻和沉积工具，可以为中国半导体制造提供通往全国内未来的桥梁。从整个半导体行业的角度来看，中国正在发生的事情将在未来十年从根本上改变该行业。 此外，北京的官员正在开发新的公私合作方法，以推动先进光刻等关键技术的创新。北京正在与私营部门密切合作，通过简化将国家支持的先进研发转移到指定的私营部门公司，推动企业在关键技术上合作，以及寻求在其他部门取得成功的方法来克服瓶颈。这些方法包括让一家大型国有企业在该行业发挥主导作用，同时资助和促进多个团队解决棘手的问题，就像百万兆次级计算所做的那样。 半导体制造业的许多其他部分也是重新努力建立中国国内替代品的目标，例如设计工具、先进材料、先进封装技术和系统工程方法，旨在通过系统主导的方法提高性能，而不是仅仅依靠工艺节点的改进。所有这些方法对中国未来的国内能力都很重要，特别是封装，包括小芯片设计以及2.5和3D后端封装方法，这些方法将在系统工程工作中发挥作用，以提高性能水平，并过渡到新的、仅限国内的生产工艺。 从生产与全球主流半导体制造工艺相媲美的最终产品的意义上讲，这些都不是容易的，也不能保证成功。这些努力也将产生赢家和输家，西方工具制造商可能是最大的受害者，因为他们逐渐被冻结在2022年10月7日之前主导的巨大、增长和利润丰厚的市场之外。尽管如此，中国半导体行业的部分地区仍将与全球发展和供应链保持更大的联系，整体形势将继续复杂和不断发展。 针对中国 国内制造业的全面工具控制 2022年5月，美国国务卿安东尼·布林肯（Antony Blinken）将技术竞争置于美中关系和竞争的中心，6很少有人可能意识到那年晚些时候会发生什么。2022年秋天，拜登政府首次让高级官员阐明了美国对半导体和中国的战略政策，正如国家安全顾问杰克·沙利文（Jake Sullivan）和商务部副部长艾伦·埃斯特维兹（Alan Estevez）等其他高级官员所表达的那样。2022年底提出的“沙利文主义”包括几个部分，首先是沙利文断言美国打算在关键领域保持对中国的绝对领先，而不是滑动比例。他还表示，美国正在对中国和先进技术采取“小院子、高围栏”的做法，并进一步断言，先进计算（半导体以及人工智能、机器学习和高性能计算）、生物技术和绿色/清洁技术等技术是整个科技生态系统的“真正的力量倍增器”。沙利文主义的底线是：在这些领域中的每一个领域发挥领导作用都是“国家安全的当务之急”。 美国商务部 2022 年 10 月 7 日发布的规则中最复杂和最具争议的部分是对半导体制造工具和美国人的最终用途控制。中小企业控制要求向设备和美国人颁发许可证，以制造16/14纳米的逻辑半导体，128层的3-D NAND存储器和18纳米半间距的DRAM。这些控制措施最初是单方面取消的，没有得到其他主要国家（即日本和荷兰）的同意，其结果是，美国领先的工具制造商，如应用材料公司、KLA Tencor和泛林集团，被迫从中国的工厂撤出所有美国人员，特别是晶圆代工领导者中芯国际。 NAND存储器巨头长江存储和DRAM巨头CXMT。此外，一揽子限制措施还对中国国内半导体设备制造商的投入实施了控制，以防止他们取代外国设备领导者。几乎在一夜之间，整个中国国内制造和工具制造设备行业被带入了一个全新的时代。 2023 年 10 月更新 这些规则只会增加中国半导体公司面临的挑战。新的控制措施收紧了用于一些更旧的ASML DUV光刻工具的特定参数的阈值，再次移动了目标。2023 年的套餐还提高了可以出售给中国最终用户的高级 GPU 的性能门槛，捕获了全球领导者 Nvidia 为中国市场重新设计以遵守 2022 年套餐中的限制的多个 GPU。 对于中国国内产业来说，这些控制措施最重要的影响是极大地激励了中国国内外公司将美国技术设计出半导体领域。在此之前，中国科技公司与全球同行和竞争对手一样，获得并使用了最先进的设备和服务。许多观察家仍然错误地声称，中国的“中国制造2025”战略（2015年宣布）是一个信号，表明北京希望在关键领域单打独斗。一项与《中国制造2025》相关的附带研究列出了不同类型半导体生产的国内比例目标，这是非常不切实际的，但这几乎不代表政府协调一致的政策，中国半导体公司在很大程度上忽视了这一点。这种情况在 2023 年发生了变化。中国半导体行业资深专家强调，国内行业参与者更愿意使用最好的工具，但现在正面临越来越大的压力，需要偏袒国内公司并开发替代供应链。 中国对美国新管制措施的反应 随着 2022 年 10 月的事件开始在中国和世界各地上演，中国的工业规划者、公司高管和外国合作伙伴评估了损失，出现了几个关键问题，这些问题将决定中国半导体行业的未来方向。 首先，控制措施的单边性质使美国政府与荷兰和日本政府之间就如何协调控制措施进行了漫长而痛苦的对话。这个所谓的三边小组已经讨论了近两年的中小企业控制问题，但日本和荷兰都倾向于将任何最终用途控制措施设定在更先进的节点上，即10纳米或以下。当美方将最终用途控制设定为16/14纳米时，三边谈判破裂了。美国官员显然受到来自国防部的压力，2022 年夏天有报道称，中芯国际已经能够使用现有的深紫外 （DUV） 光刻设备和其他国内外工具（如蚀刻和沉积）生产某些层为 7 纳米的半导体。这是美国半导体行业认为拜登政府正在围绕中国最终用户技术控制参数“移动目标”的众多例子之一。 美国政府严重低估了政治和工业界对单边控制的抵制。所有关于“三边协议”的讨论很快就被放弃了，私下里，美国官员开始更多地谈论“公平的竞争环境”和“责任分担”。日本和荷兰政府都不想成为一项明显旨在遏制中国技术野心的协议的一部分，而且两国政府都遭到了其主要半导体公司的强烈反对。与此同时，无论是日本人、荷兰人还是工具制造行业，都没有期望内存包含在控件中。 内存是一个与逻辑截然不同的领域，高度商品化和竞争激烈，没有遗留节点，需要公司不断升级到最先进的流程。在 2022 年的控制措施中纳入内存的原因很复杂，主要集中在行业和行政部门对长江存储能够以多快的速度提升 NAND 制造曲线的担忧。该公司正在生产 128 层 NAND，并迅速转向 232 层及以上的更先进工艺。美国的担忧集中在长江存储从中国国家集成电路投资基金（National IC Investment Fund）中受益的补贴上。此外，美国官员还提到了长江存储向实体上市的华为提供NAND存储器的指控，尽管这些指控从未得到证实，而且长江存储被指控违反的域外控制本身在业内就存在争议。 就在实施控制措施之前，有消息称苹果正在试用长江存储NAND内存模块，用于其iPhone和iPad产品线。美国国会对中国的批评者认为这是一个潜在的安全问题，尽管苹果计划只将长江存储内存用于在中国销售的产品。网络安全专家也不认为内存作为一种不断被更高级版本取代的商品产品，可能会被用于安装某种类型的“后门”，这使得这些论点对许多行业观察家来说没有说服力。 2023 年 1 月下旬达成了一项临时协议，可能只是口头协议，荷兰和日本政府同意实施 2022 年 10 月 7 日一揽子计划中包含的一些类似但不完全相同的最终用途控制措施。然而，该协议的细节表明，与美国对人员的控制不同，荷兰和日本公司将能够将人员留在现场，直到合同完成。这使美国工具制造商处于重大劣势，并对中国半导体行业的未来产生了影响。 最后，2023 年 10 月 17 日的控制措施给中国半导体制造公司，尤其是晶圆代工领导者中芯国际，通过捕获旧的 ASML 光刻设备，增加了进一步的挑战。因此，到2023年底，负责与庞大的半导体产业相关的产业政策的中国官员面临着许多短期、中期和长期挑战。 首先，如何协助中芯国际、长江存储和CXMT等中国领先企业取代支持先进工具的美国人员，并缓慢地将这些大型制造业务过渡到仅从中国供应商采购的设备？长江存储已经感受到了控制的影响，该公司在 2023 年 1 月解雇了数千名员工。 二是在新的、更具挑战性的形势下，如何为行业提供政府财政支持？2021年底，国家IC投资基金内部的动荡开始了对该基金的腐败调查，使这一努力变得更加复杂。包括丁文武在内的大量基金高管以及前清华紫光集团董事长赵卫国等行业领袖被捕。16该基金的未来作用受到质疑，北京方面的部分担忧与该基金狭隘地专注于制造和设计有关，而对中小企业部门的投资没有给予足够的关注。 |
