5月15日,路透社发布报道称,美国商务部旗下工业与安全局(BIS)发布官方声明,为保护美国国家安全,将严格限制华为使用美国的技术、软件设计和制造半导体芯片,以阻止华为绕过美国出口管制。此外,美国商务部再度延长华为的临时许可(TGL)授权期限90天,至2020年8月14日,这是美国第六次延长对华为的临时许可。
负责经济发展、能源及环境事务的美国国务次卿克拉奇(Keith Krach)称,不能确保台积电获得许可证,目前台积电大约有10%至12%的业务是在中国,基本上全部都是来自华为,除非获得许可证,否则台积电向华为的供货将受到限制。
5月18日下午,华为轮值董事长郭平正式正面回应美国商务部近期所作出的决策,称华为强烈反对美国商务部仅针对华为的直接产品规则修改。本次规则修改影响的不仅仅是华为一家企业,更会给全球相关产业带来严重的冲击。长期来看,芯片等产业全球合作的信任基础将被破坏,产业内的冲突和损失将进一步加剧。华为正在对此事件进行全面评估,预计我们的业务将不可避免地受到影响。我们会尽最大努力寻找解决方案,也希望客户和供应商与华为一起尽力消除此歧视性规则带来的不利影响。
一年内打压屡次升级
2019年5月,美国将中国华为公司及其68家关联公司列入了出口管制的“实体清单”。直至2020年5月15日,美国升级对出口华为的管制,正好是美国制裁华为一周年。
根据2018年底华为公布的92家核心供应商名单来看,近三分之一的供应商是来自美国,主要是半导体和软件公司。在没有获得许可证的情况下,美国禁止这些企业向华为出口任何的技术和产品。此外,美国还要求境外企业如韩国、日本、欧洲等国家的企业,如果美国制造的组件占据总价值的25%以上,美国要求对方需要一张出口许可证,才能向华为进行产品销售。
美国这一行为,不仅切断了华为与美国的业务,也在很大程度上限制了华为其他国家的供应链。截至目前,已有114家华为的海外关联公司被列入了“实体清单”。
此前,美国对于华为的出口管制主要是限制美国厂商向华为提供基于美国技术的产品和服务,同时限制美国本土以外的厂商向华为提供含有源自美国技术超过25%的产品和服务。而现在要求更加严苛,针对半导体芯片制造,不管是否超过25%,出口都将受到限制。
也就是说,使用美国半导体制造设备的外国公司,必须先获得美国许可证,然后才能向华为或海思等关联公司供应某些芯片。不管是华为芯片代工厂台积电还是中芯国际,只要生产过程中用到了美国的生产设备(软件、硬件、服务等),给华为生产芯片之前就要获得美国许可。
不过,在这一年中,美国屡次延长对华为的临时许可。2019年,美国商务部分别在5月20日、8月19日、11月18日连续三次发布为期90天的临时通用许可。今年的2月13日,美国商务部宣布将临时通用许可延长45天;3月10日,美国政府表示,将延长华为临时许可证到5月15日。5月15日,美国商务部宣布将华为的临时许可再延长90天,推迟到2020年8月13日,允许美国公司继续与华为公司开展业务。
有业内人士分析称,从这一系列的行为来看,美国这次的新规“威慑大于实际”,在8月13日前后,有可能继续延长期限。但美方警告称,这可能是最后一次延期。
芯片生产,美国技术占据半壁江山
虽然华为能通过自研和非美系芯片基本替代美系,但高端芯片的设计仍然离不开美系的EDA软件。目前全球EDA软件供应商主要有Synopsys、Cadence和Mentor Graphic,占全球市场的份额超过60%。其中,市场份额最大的Synopsys和Cadence都是美国厂商。
国产EDA厂商近几年虽然发展很快,但是与美系厂商仍然差距巨大。国内EDA有“三缺”:一是缺数字芯片设计核心工具模块,无法支撑数字芯片全流程设计;二缺对先进工艺的支撑,无法满足高端芯片设计需求;三缺制造及封测系统,无法支撑芯片加工厂及封测厂商的应用需求。国外的EDA软件可以设计、仿真、验证5nm的芯片,而国内仅有个别EDA软件的制程工艺能达到28nm和40nm。
其次,华为是Fabless厂商,需要通过台积电、中芯国际等代工厂来生产芯片。不论是台积电还是中芯国际都大量使用了美国半导体设备厂商的设备,如果使用这些设备来生产芯片,那么也将会受到美国的限制。
现阶段,在半导体制造上,要完全避开美国的半导体设备难于登天。根据VLSIResearch的统计数据显示,2018年全球半导体设备系统及服务销售额为811亿美元,前五大设备厂商当中,美国就占了两家,其中美国应用材料公司以17．27%市场份额排名第一,美国泛林半导体以13．4%的市场份额排名第四。两家合计占了全球31．12%的市场份额。
光刻机是生产芯片的核心设备,高精度的IC芯片光刻机长期由ASML、尼康和佳能三大巨头垄断,几乎占据了全球99%的光刻机市场份额。近三年,尼康和佳能在高端光刻机市场的优势日益减弱,ASML光刻机占据了全球80%的市场份额,市场地位极其稳固。ASML所生产的光刻机的核心部件——光源和计量设备分别来自美国企业Cymer、Keysight。
国内唯一一家研发、生产以及销售高端光刻机的企业是上海微电子装备(集团)股份有限公司。上海微电子能实现量产、性能最好的光刻机是90nm光刻机,正在攻克45nm的工艺技术,而ASML公司的光刻机已经在向7nm、5nm迈进,与全球巨头相比,其在制程上的差距非常大。
《瓦森纳协定》限制光刻机对华出口
此外,中国想购买光刻机也并不容易。1996年,以美国为首的33个国西方国家签署了《瓦森纳协定》,又称"瓦森纳安排机制",限制了成员国的高精尖技术和产品向中国出口。ASML研发的最新光刻机之一,NXT2000i,是进行7nm乃至于未来5nm制程的最佳利器,单台售价达到上亿美元。但国内迟迟买不到,就是受到荷兰在设备、技术出口管制方面的限制。
因为受《瓦森纳协定》的影响,国内芯片生产企业一直发展得很艰难,无法获取到最先进的光刻机设备。没有先进的光刻机设备,就无法与IC设计厂商、晶圆体代工厂直接进行技术交流、改进工艺,无法形成一条完整的产业链,拥有完整的半导体生态。
美国等西方国家对华出口管制,使得中国半导体设备制造业同国际先进水平还有2-3代的差距,落后国际先进水平10年左右。半导体产业的问题,只是中国参与全球生产体系时,由于以美国为首的西方国家对华出口管制而出现困境的一个缩影。在计算机、航天、芯片研究与制造等诸多产业同样面临这样的问题。
台积电、中芯国际两大代工厂各有其难
刚开始,美方制定了“对在其境外生产、使用其技术原产值占比高于25%的产品,限制向华为出口”的规定,对华为芯片的最大代工厂----台积电并没有影响,因为其生产过程中使用到美方相关技术低于25%。在传言比例降低至10%时,还有人在暗自庆幸,台积电在7nm、5nm的工艺上,源于美国的技术占比要低于10%,不存在被“断供”的风险。而现在新规执行后,台积电或将无法为华为生产。
中芯国际是华为在大陆最大的芯片代工厂,也是国内企业中,唯一能够提供14纳米制程的晶圆代工企业。华为已经将14nm芯片的生产由台积电转移给中芯国际,但华为还有大量的5nm、7nm的手机芯片或5G基带芯片需求,中芯国际还实现不了7nm芯片的制程工艺。与台积电、三星等国际大型企业的实力相比,中芯国际仍存在明显的技术差距。
一旦无法在台积电下单,而中芯国际技术和产能爬坡仍需一定时间,则华为大量自研的芯片将无法实现量产和应用,因此成为本次美国制裁政策的切入点。
华为供应链国产替代非常紧迫
美国对华为芯片限制升级,将加速半导体软件、设备和材料的国产化。因此有人认为,华为供应链国产替代是国内半导体产业链十年难得的大机遇。目前来看,国内企业是否有能力接住这个天降而来的机遇才是关键问题。
就目前来看,华为供应链完全实现国产替代非常难。过去一年,华为在IC设计端已基本实现自研替代或非美供应商切换,但在制造端仍高度依赖台积电,且上游半导体设备、EDA软件仍被美国厂商垄断。
在EDA软件方面,目前IC设计的EDA工具仍基本由Cadence、Synopsys、Mentor三家美国公司垄断,并且三家的IP各有所长,一线芯片设计企业一般都三家的软件一起用,短期内难以完全替代。
在半导体设备方面,目前国内在刻蚀机、PVD、CVD、清洗机、氧化/退火设备等方面已经可以进行一些国产替代,但在在沉积、刻蚀、离子注入、CMP、清洗、检测等关键工艺方面,应用材料、泛林集团和KLA三大美国半导体设备制造商控制着全球约40%的市场,短期内难以完全避开美国半导体设备。
以光刻机来说,其研发的技术门槛和资金门槛非常高,正是因为如此,能生产高端光刻机的厂商非常少。目前,最先进的7-14nm光刻机仅剩下ASML能生产,日本佳能和尼康早已经基本放弃EUV光刻机的研发。仅是研发的费用就耗资巨大。ASML在研发7nm制程芯片的光刻机时就因投入过大一度想放弃。
制程工艺上,台积电在2018年最早实现了7nm 制程的突破并量产,台积电计划于2020年投产5nm技术,而2022年投产3nm技术。紧随其后的是三星,在台积电之后也成功实现了7nm 制程的量产,目前,留给中国企业的时间并不多。
中芯国际定制的那台7nm紫外光刻机迟迟未到,目前正研发”N+1“工艺”来达到7nm的技术标准,该芯片将会在今年的年底投入量产使用。
来源:中国传动网 肖滢
