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華為獨自坐困圍城!中國半導體出了什麼問題,為何使不上力?
數位時代簡永昌
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受美國政府禁令影響,華為的5G事業看來已岌岌可危。而中國的半導體產業為什麼完全使不上力?擁有14奈米製程的中芯國際只能眼睜睜看華為倒下嗎?

9月15日,新一波的禁令浪潮又即將重重地打向華為,這回沒了臨時許可證的幫助,華為拚了命的向供應商台積電下單。但據熟悉產業的人士指出,囤下的「糧食」決計不超過1,000萬個晶片,華為肯定無法「苟延殘喘」太久。

這根禁令的棒子自去年5月開始狂打,美國政府對華為不斷威脅。由於華為5G的佈局不論從基礎建設還是智慧型手機,皆逐步滲透到全球市場的各個層面,美國政府不得已只好用國安的名義,認為華為除了剽竊T-Mobile的技術外,也會透過佈建在全球的5G設備將資料回傳到大陸,形成唐鳳所言:採用中國電信設備,如同「木馬屠城記」的情況。

就這樣,美國開始匡列實體清單(Entity List)的對象,並且禁止販售含有美國技術成分的設備、材料等給華為以及實體清單內的對象,一步步箝制住華為等相關企業在5G的各種發展。

台積電、三星齊斷供貨,任正非估短少300億美元營收

華為創辦人任正非曾在禁令發布的一開始就直言,到2020年為止,華為的營收將可能因此短少300億美元(約合9000億新台幣),因為當台積電等供應鏈無法再替華為製造晶片時,包括5G手機、5G基礎建設的基地台乃至於伺服器等產品所要使用的晶片,也都無法再採購,等於斷了華為的活路。

所以,台積電自禁令生效後就無法再幫華為海思代工晶片生產;而聯發科原以為能出貨給華為,但在8月17日禁令升級後,也使聯發科無法以「General Product(標準品)」方式出貨。近期包括美光、三星、海力士等記憶體大廠,也都紛紛表態或傳出9月15日後不再供貨記憶體給華為,甚至三星、LG也將不再供應華為高階智慧手機的面板。

難道就只能看著華為這個巨人倒下,而中國自己的半導體產業也對它束手無策嗎?

在說明大陸半導體積極「國產化」之前,或許要先了解美國政府為什麼在這波禁令中,不停以「美國技術含量」來箝制所有的供應鏈,就連台積電這個晶圓代工龍頭,也不得不遵守規定。

想發展半導體?設備、材料技術先過美國這一關

先從最上游的IC設計,如聯發科、海思等公司說起,若要能完成IC設計就必須仰賴EDA(電子設計自動化),EDA軟體包括IC設計、佈線、驗證還有模擬等全方位工具,而目前市場上擁有此技術的主要有Synopsys、Cadence及Mentor Graphics等三家美國企業,根據semiwiki.com的資料顯示,這三家已經搶下市場逾8成的份額,顯示IC設計商若是要發展晶片設計,幾乎是繞不開這三家業者所提供的解決方案。

此外,半導體中、下游的業者如台積電、中芯國際等,在先進製程技術的發展上,也需要設備跟材料的支援。

就以全球唯一能提供EUV(極紫外光)設備的艾司摩爾(ASML)來說,若半導體業者想要往更先進製程發展,就肯定少不了要向ASML採購設備。而類似這樣的半導體設備商,規模較大的有應用材料(Applied Materials)、科林研發(Lam Research)、ASML、東京威力科創(TEL)及科磊(KLA),工研院的資料顯示,這五家業者就佔了市場約66%的份額。

即便其中有不是美國企業的供應商,也會因為簽訂了瓦聖納協定 ( Wassenaar Arrangement )的關係,限制具敏感性的高科技若是要輸往中國,都必須要經過申請並核可後才行,這也是為什麼華為禁令這一棒打下的不只是華為,也可能是整個中國發展半導體的夢:因為有太多技術、設備、材料都掌握在美國手中。

編按:瓦聖納協議由美、英、日、韓等世界主要國家簽署,原先主要以管制傳統武器及軍商兩用貨品出口的條約為主,後經多次修訂,增加包括加入管制敏感性高科技輸往中華人民共和國、北韓、伊拉克等國家的條文。目前有42個國家簽署該協議。

「斷龍石」放下後,中國半導體坐困圍城

金庸筆下《神鵰俠侶》中有段情節是這樣:當年全真派祖師爺王重陽在建造古墓的時候,設計了一個「斷龍石」的機關,當斷龍石被放下後將沒有其他的通道可以離開,而王重陽這樣設計的目的是,為了金兵攻來而先做了玉石俱焚的準備。

雖然現在不是大陸自己將斷龍石放下,但眼下這些重重的技術難關跟禁令的限制,無疑像是美國政府把斷龍石放下一般,把大陸半導體狠狠的關進去古墓內,沒有製造上的支援、亦沒有技術的供給。

 

這次華為被斷了製造的後路時,有不少人都將海思晶片的生產寄望在同為晶圓代工的中芯國際身上。但無奈中芯國際目前的技術僅走到14奈米FinFE而已,是2019年時所量產的製程技術(時年台積電量產7奈米強效版),且合併28、14奈米對中芯國際的營收貢獻,從第二季財報看來僅9.1%,遠不及0.15、0.18微米的33%與55、65奈米的30%,對於需要以先進製程生產的海思高階晶片而言,可謂無用武之地。

另一方面,不少分析師都認為,台積電之所以在中美兩國中選擇往美國靠攏,背後的原因之一仍來自於先進製程的設備、材料被美國技術把持。自家中芯國際仍「技不如人」

 

同理,中芯國際接下來若要繼續往下一個製程前進,勢必要仰賴美國的技術設備支援,但根據《華盛頓郵報》的報導,研調機構Washington Analysis研判,美國政府打算把中芯國際也納入實體清單,最快會在9月底實施,原因無他,因為海思也是中芯國際的重要客戶,且從地區來判斷可能是其最大客戶。

中芯國際在2019年的年報也揭露,最大客戶佔全年營收18.9%,若美政府有心要打壓華為,中芯國際肯定是個重要的目標對象。

中芯國際聯合執行長趙海軍在8月法說會上曾表示,他們也正積極採購中國製晶片製造工具和材料,儘管與市場領導者相比規模還小,但他對未來保持樂觀,他們現在要做的就是積極合作並測試本地供應商,但他也認清技術的落差、並不期待能馬上趕上世界級的領先供應商。

受美國政府禁令影響,華為的5G事業看來已岌岌可危。而中國的半導體產業為什麼完全使不上力?擁有14奈米製程的中芯國際只能眼睜睜看華為倒下嗎?

9月15日,新一波的禁令浪潮又即將重重地打向華為,這回沒了臨時許可證的幫助,華為拚了命的向供應商台積電下單。但據熟悉產業的人士指出,囤下的「糧食」決計不超過1,000萬個晶片,華為肯定無法「苟延殘喘」太久。

這根禁令的棒子自去年5月開始狂打,美國政府對華為不斷威脅。由於華為5G的佈局不論從基礎建設還是智慧型手機,皆逐步滲透到全球市場的各個層面,美國政府不得已只好用國安的名義,認為華為除了剽竊T-Mobile的技術外,也會透過佈建在全球的5G設備將資料回傳到大陸,形成唐鳳所言:採用中國電信設備,如同「木馬屠城記」的情況。

就這樣,美國開始匡列實體清單(Entity List)的對象,並且禁止販售含有美國技術成分的設備、材料等給華為以及實體清單內的對象,一步步箝制住華為等相關企業在5G的各種發展。

台積電、三星齊斷供貨,任正非估短少300億美元營收

華為創辦人任正非曾在禁令發布的一開始就直言,到2020年為止,華為的營收將可能因此短少300億美元(約合9000億新台幣),因為當台積電等供應鏈無法再替華為製造晶片時,包括5G手機、5G基礎建設的基地台乃至於伺服器等產品所要使用的晶片,也都無法再採購,等於斷了華為的活路。

所以,台積電自禁令生效後就無法再幫華為海思代工晶片生產;而聯發科原以為能出貨給華為,但在8月17日禁令升級後,也使聯發科無法以「General Product(標準品)」方式出貨。近期包括美光、三星、海力士等記憶體大廠,也都紛紛表態或傳出9月15日後不再供貨記憶體給華為,甚至三星、LG也將不再供應華為高階智慧手機的面板。

難道就只能看著華為這個巨人倒下,而中國自己的半導體產業也對它束手無策嗎?

在說明大陸半導體積極「國產化」之前,或許要先了解美國政府為什麼在這波禁令中,不停以「美國技術含量」來箝制所有的供應鏈,就連台積電這個晶圓代工龍頭,也不得不遵守規定。

想發展半導體?設備、材料技術先過美國這一關

先從最上游的IC設計,如聯發科、海思等公司說起,若要能完成IC設計就必須仰賴EDA(電子設計自動化),EDA軟體包括IC設計、佈線、驗證還有模擬等全方位工具,而目前市場上擁有此技術的主要有Synopsys、Cadence及Mentor Graphics等三家美國企業,根據semiwiki.com的資料顯示,這三家已經搶下市場逾8成的份額,顯示IC設計商若是要發展晶片設計,幾乎是繞不開這三家業者所提供的解決方案。

此外,半導體中、下游的業者如台積電、中芯國際等,在先進製程技術的發展上,也需要設備跟材料的支援。

就以全球唯一能提供EUV(極紫外光)設備的艾司摩爾(ASML)來說,若半導體業者想要往更先進製程發展,就肯定少不了要向ASML採購設備。而類似這樣的半導體設備商,規模較大的有應用材料(Applied Materials)、科林研發(Lam Research)、ASML、東京威力科創(TEL)及科磊(KLA),工研院的資料顯示,這五家業者就佔了市場約66%的份額。

即便其中有不是美國企業的供應商,也會因為簽訂了瓦聖納協定 ( Wassenaar Arrangement )的關係,限制具敏感性的高科技若是要輸往中國,都必須要經過申請並核可後才行,這也是為什麼華為禁令這一棒打下的不只是華為,也可能是整個中國發展半導體的夢:因為有太多技術、設備、材料都掌握在美國手中。

編按:瓦聖納協議由美、英、日、韓等世界主要國家簽署,原先主要以管制傳統武器及軍商兩用貨品出口的條約為主,後經多次修訂,增加包括加入管制敏感性高科技輸往中華人民共和國、北韓、伊拉克等國家的條文。目前有42個國家簽署該協議。

「斷龍石」放下後,中國半導體坐困圍城

金庸筆下《神鵰俠侶》中有段情節是這樣:當年全真派祖師爺王重陽在建造古墓的時候,設計了一個「斷龍石」的機關,當斷龍石被放下後將沒有其他的通道可以離開,而王重陽這樣設計的目的是,為了金兵攻來而先做了玉石俱焚的準備。

雖然現在不是大陸自己將斷龍石放下,但眼下這些重重的技術難關跟禁令的限制,無疑像是美國政府把斷龍石放下一般,把大陸半導體狠狠的關進去古墓內,沒有製造上的支援、亦沒有技術的供給。

這次華為被斷了製造的後路時,有不少人都將海思晶片的生產寄望在同為晶圓代工的中芯國際身上。但無奈中芯國際目前的技術僅走到14奈米FinFE而已,是2019年時所量產的製程技術(時年台積電量產7奈米強效版),且合併28、14奈米對中芯國際的營收貢獻,從第二季財報看來僅9.1%,遠不及0.15、0.18微米的33%與55、65奈米的30%,對於需要以先進製程生產的海思高階晶片而言,可謂無用武之地。

另一方面,不少分析師都認為,台積電之所以在中美兩國中選擇往美國靠攏,背後的原因之一仍來自於先進製程的設備、材料被美國技術把持。

自家中芯國際仍「技不如人」

同理,中芯國際接下來若要繼續往下一個製程前進,勢必要仰賴美國的技術設備支援,但根據《華盛頓郵報》的報導,研調機構Washington Analysis研判,美國政府打算把中芯國際也納入實體清單,最快會在9月底實施,原因無他,因為海思也是中芯國際的重要客戶,且從地區來判斷可能是其最大客戶。

中芯國際在2019年的年報也揭露,最大客戶佔全年營收18.9%,若美政府有心要打壓華為,中芯國際肯定是個重要的目標對象。

中芯國際聯合執行長趙海軍在8月法說會上曾表示,他們也正積極採購中國製晶片製造工具和材料,儘管與市場領導者相比規模還小,但他對未來保持樂觀,他們現在要做的就是積極合作並測試本地供應商,但他也認清技術的落差、並不期待能馬上趕上世界級的領先供應商。

中國半導體企業產業類別營運狀況
長江存儲整合元件製造(IDM)4月成功研發出128層NAND Flash,預計於年底量產,同時於6月時開始興建第二期廠房,第一期、第二期合計投資240億美元(約合7200億新台幣),目標是能提升目前月產量3倍,減少對美國半導體的依賴,但母公司紫光集團近日也爆出財務危機。
海思半導體(Hisilicon)IC設計根據IC Insights的統計,2020年第一季全球IC設計半導體的銷售表現,海思首次打進前十名,以52.2億美元(約合1,566億新台幣)的營收、年增54%的表現,搶下第十名。
紫光展銳IC設計第一代5G晶片已出貨,第二代5G晶片(虎賁 T7520)預計2020年底量產,將採用台積電6奈米製程。目前也積極準備將於科創板上市。第一季的財報揭露,目前主要營收來源為中國大陸、佔92%。
中芯國際IC製造為中國最大規模的晶圓廠。上半年營收達18.43億美元(約合553億新台幣),YoY達到26.3%、創下歷史新高。先進製程技術14奈米已於2019年量產,目前合計28、14奈米對第二季營收貢獻佔9.1%,較第一季多了1.2個百分點。受禁令影響,已表示無法為華為供貨。
武漢弘芯IC製造去年風光舉行ASML光刻設備進場儀式,預計用來生產7奈米先進製程,也外傳從台積電重金挖角不少研發人才,如今傳出財務危機,這台設備也被抵押,前景不明。
華虹半導體IC製造2019年宣布量產28奈米製程、並宣布2020年量產14奈米FinFET製程。目前有3座8吋晶圓廠,月產能18萬片;1座12吋晶圓廠,月產能4萬片,主要用於5G和物聯網等新興領域,與中芯國際相比華虹更擅長特殊製程半導體。
江蘇長電科技IC封測根據TrendForce的統計,第二季全球封測半導體江蘇長電以845萬美元(約合2.54億新台幣)的營收排名第四,全球占比13.4%。深耕於先進封裝技術,並將持續在5G、物聯網、AI、車聯網等應用持續耕耘。
華天科技IC封測根據TrendForce的統計,第二季全球封測半導體天水華天以403萬美元(約合1.21億新台幣)的營收排名第六,全球占比6.4%。近期投入9億人民幣(約合45億新台幣)擴增昆山廠,看好照相鏡頭未來的發展,積極佈局CIS(影像感測器)的封測技術。

目前大陸也積極發展半導體設備、材料的供應商,包括以設備為主的中微半導體、北方華創、盛美半導體,以及材料供應商如華特氣體、江豐電子、安集科技、雅克科技等,其中以開發和製造晶片、設備為主的中微半導體,從其2019年的半年度報告中揭露,電漿石刻機設備已在國際一線客戶從65奈米至7奈米、5奈米等都有具體應用。

但微驅科技總經理吳金榮仍認為,整體而言,中國要成功打造一條去美化甚至是國產化的半導體供應鏈,仍需要一段相當長的時間。

工研院產科國際所研究總監楊瑞臨則指出,這場中美貿戰的層級已被拉到「國家安全」的高度,絕非總統換人做就能有轉圜的餘地,「只要美國不改變這個想法,這個禁令也就會繼續下去」。

狗急就能跳牆?半導體產業遊戲規則恐將一分為二

但被放下斷龍石的古墓就真的再也沒辦法出去了嗎?其實也不然。

楊過跟小龍女當時在密室天花板上發現了一條可以從水路離開的通道,這不僅解救了自己、小龍女也開啟了她的江湖歷練。如果從這個角度來看,大陸半導體只是暫時被美國政府「點了穴」,中國政府勢必要自己找到解穴的方法並尋求一個離開古墓的通道。

一位熟知半導體產業的人士指出,沒有人樂意看到中美貿易戰走到「脫鉤」這一步,但眼下這個打法,未來會如何也沒有人說得準,「大不了就讓大陸半導體倒退15-20年前的水準」。這並非氣話,若是再也無法採用美國技術來發展大陸的半導體,中國就只好自己來研發,技術上大陸並沒有落後太多,主要仍是設備、材料這塊被美國把持住,「而這塊台灣自己也差」,他不諱言表示。

因此他提到,中國半導體只要突破這個瓶頸,就能走向國產化的夢想,屆時半導體產業將分成兩個完全不同的世界,一個是以美國為主的技術,另一個則是以中國自己自主研發為主的技術,兩者並不排斥、當然也沒有任何連結。

楊瑞臨也有類似的看法。他表示在中美貿易戰的狀況下,不只是中國要去美化,美國也要加速發展下一代半導體的技術,而且要走向「去中國化」,主要是不會像過去一樣透過授權分享IP予中國,屆時美方將發展自己下一代半導體的技術跟生態。楊瑞臨透露,「目前美方已積極在投入了」。

今年7月,任正非赴名校演講時曾表示:「美國的政治家希望我們(華為)死,但是求生的慾望使得我們振奮起來,尋找自救的道路。」這條自救的道路不曉得何時能被開通,但眼前除了美國政府的禁令打壓,中國半導體包括紫光集團、武漢弘芯都傳出財務危機,看來這條「國產化」的道路可說是屋漏偏逢連夜雨,內外挑戰都接踵而至,挑戰中國發展半導體國產化的決心。

責任編輯:錢玉紘

但微驅科技總經理吳金榮仍認為,整體而言,中國要成功打造一條去美化甚至是國產化的半導體供應鏈,仍需要一段相當長的時間。目前大陸也積極發展半導體設備、材料的供應商,包括以設備為主的中微半導體、北方華創、盛美半導體,以及材料供應商如華特氣體、江豐電子、安集科技、雅克科技等,其中以開發和製造晶片、設備為主的中微半導體,從其2019年的半年度報告中揭露,電漿石刻機設備已在國際一線客戶從65奈米至7奈米、5奈米等都有具體應用。

工研院產科國際所研究總監楊瑞臨則指出,這場中美貿戰的層級已被拉到「國家安全」的高度,絕非總統換人做就能有轉圜的餘地,「只要美國不改變這個想法,這個禁令也就會繼續下去」。

狗急就能跳牆?半導體產業遊戲規則恐將一分為二

但被放下斷龍石的古墓就真的再也沒辦法出去了嗎?其實也不然。

楊過跟小龍女當時在密室天花板上發現了一條可以從水路離開的通道,這不僅解救了自己、小龍女也開啟了她的江湖歷練。如果從這個角度來看,大陸半導體只是暫時被美國政府「點了穴」,中國政府勢必要自己找到解穴的方法並尋求一個離開古墓的通道。

一位熟知半導體產業的人士指出,沒有人樂意看到中美貿易戰走到「脫鉤」這一步,但眼下這個打法,未來會如何也沒有人說得準,「大不了就讓大陸半導體倒退15-20年前的水準」。這並非氣話,若是再也無法採用美國技術來發展大陸的半導體,中國就只好自己來研發,技術上大陸並沒有落後太多,主要仍是設備、材料這塊被美國把持住,「而這塊台灣自己也差」,他不諱言表示。

因此他提到,中國半導體只要突破這個瓶頸,就能走向國產化的夢想,屆時半導體產業將分成兩個完全不同的世界,一個是以美國為主的技術,另一個則是以中國自己自主研發為主的技術,兩者並不排斥、當然也沒有任何連結。

楊瑞臨也有類似的看法。他表示在中美貿易戰的狀況下,不只是中國要去美化,美國也要加速發展下一代半導體的技術,而且要走向「去中國化」,主要是不會像過去一樣透過授權分享IP予中國,屆時美方將發展自己下一代半導體的技術跟生態。楊瑞臨透露,「目前美方已積極在投入了」。

今年7月,任正非赴名校演講時曾表示:「美國的政治家希望我們(華為)死,但是求生的慾望使得我們振奮起來,尋找自救的道路。」這條自救的道路不曉得何時能被開通,但眼前除了美國政府的禁令打壓,中國半導體包括紫光集團、武漢弘芯都傳出財務危機,看來這條「國產化」的道路可說是屋漏偏逢連夜雨,內外挑戰都接踵而至,挑戰中國發展半導體國產化的決心。

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