• 收藏

  • 点赞

  • 评论

  • 微信扫一扫分享

【芯视野】解码美国半导体战略“局中局”:布局日韩争抢尖端工艺胜算几何?

来源:爱集微

#芯视野#

#台积电#

#三星#

#2nm#

#3nm#

08-11 15:44

集微网报道,在国际地缘环境博弈下,任何载体都有可能成为战略棋子。历史上,由于前苏联的综合实力和日本的经济实力曾无限接近自身,美帝便使出浑身解数各自将其击破,导致前苏联的主体继承者俄罗斯在半导体生态中几乎成了孤寡老人,而日本则在“失去的三十年”中从半导体霸主级地位退守至材料和设备上游。如今,随着中国的综合实力再次对美帝超级大国地位构成挑战,作为科技核心的半导体不免自然再次成为其进行战略博弈的要地。而由于美国90%的尖端芯片从中国台湾的台积电购买,以及在预期未来台湾可能被大陆控制的情况下,美利坚便对其曾经一手捧起来的台积电既拉拢又棒喝,同时扶植日韩两国争抢先进工艺进行制衡。

在这背后不难得出结论,鉴于中国台湾的地理位置,美国势必对大陆的军事威慑力和统一决心有所畏惧,因而部分疏离台积电。此前,美国国家人工智能安全委员会曾公布一项长达756页的年度报告,提及美国不宜过度依赖台积电。一旦中国两岸统一,美国恐将失去半导体技术优势,在芯片技术上可能从领先中国两代变成落后两代。另外,美国商务部长吉娜·雷蒙多7月则公开警告称,美国严重依赖中国台湾的芯片制造,一旦进口渠道被切断就会面临经济衰退,同时危机国家安全。随着中美博弈局势演变,美国在既保护又疏离台积电这颗战略棋子同时,正致力于重构国际先进半导体供应链体系,但这一路径势必面临多重现实挑战。

布局日本制造2nm或“异想天开”

“命运竟是如此奇异!”当昔日在半导体领域作为“世仇宿敌”的美日两国要携手研发下一代芯片时,日本经济产业大臣萩生田光一顿时感慨万千。据日经报道,在不久前于华盛顿举行的美日外长级与商务部长级官员会谈上,美日宣布将合作开发2nm芯片研发中心一事正式提上日程,即启动建立一个“新的研发机构”,并利用美国半导体技术中心的设备和人才。尽管会谈后双方并没有通过正式声明对这一 “新研发机构”透露过多细节,但据日媒报道称,该机构将于今年底在日本成立,包括建设一条原型生产线,且于2025年实现量产。同时,日本产业技术综合研究所、理化学研究所和东京大学等将联合美国方面设立研究基地。

其实早在5月下旬时美日两国就达成协议组建所谓“美日芯片同盟”,并计划联合制造2nm工艺。据日媒此前的报道称,“美日芯片同盟”主要有两个目的:一是美日联手攻克先进制造工艺2nm研发和量产,摆脱全球芯片先进制造工艺对中国台湾和韩国的依赖;二是美日联盟将打造一个近乎封闭的半导体供应链,杜绝核心或关键技术外泄到中国大陆。单方面从产业愿景角度看,日本之所以与美国加强合作,是因为尽管日本在材料和设备上拥有优势,但要在制造和设计环节实现产业突围,重振产业挽回“失去的30年”,还是需要仰仗美国。而这正是日本的核心利益诉求,并将服务于美国的“一石三鸟”计划,即推动先进工艺代工渠道多元化和安全性,降低对台积电和三星的依赖,并对中国大陆构筑新的半导体遏制之势。

日本经济产业大臣萩田光一、日本外相林芳正、美国国务卿布林肯与美国商务部长雷蒙多。图源:路透社

但是“理想美好,现实骨感”。从产业发展宏观层面来看,日本制造业曾在九十年代如日中天,同时繁荣庞大的消费电子市场促使企业对芯片的需求持续高企,进而直接拉动半导体的高速成长。但如今,日本智能手机、家电、笔记本电脑和照相机等产业悉数没落,同时半导体行业也在这一过程中逐渐丧失竞争力。尤其是智能手机领域,日本手机厂商的折戟导致对先进工艺的需求大减,因而没有足够动能持续追求工艺突破。据报道,日本目前仍未实现规模量产28nm,仅能批量生产45nm。因此,在巨大的工艺代际差距下,即便有IBM和英特尔等助阵,美日想要在短短两三年内一步登天——量产及商用2nm或无异于“异想天开”。

而更现实的多重挑战是,研发和量产2nm芯片还有诸多技术难题需要攻坚解决,包括器件的架构、工艺变异、热效应、设备与材料等等。目前,2nm制程技术的重点在于晶体管架构将由FinFET进入GAAFET世代,三星和台积电在这一技术领域已经走在前列,而美日则相对处于起步阶段。对此,且不论美国不会轻易交出2nm关键技术,日本一方面一直对与美国进行半导体合作保持戒备心态,一方面自身的技术和人才体系支撑也极为乏力。此前,由于半导体产业逐渐没落,日本芯片人才和工程师不断外流,同时相关教育开始脱节和滞后。这导致日本现有人才多为曾经的半导体黄金时代培养。因此,在产业发展高度全球化及自身技术研发落后情况下,美日意图构建其所谓封闭的2nm生态不免颇有些“海市蜃楼”色彩。

此外,研发和制造资本支出也是一大挑战。例如台积电在3nm工艺上的总投资就达到约500亿美元,但哪家日企美企能承担如此巨额投资?而日本相关补贴和减税方案还处在遥遥无期的“值得讨论”阶段,同时“美日芯片同盟”已经组建近三个月仍没有“具体”方案。殊不知距离其2025年量产2nm所剩时间已经非常紧迫,以及美国的“芯片和科学法案”从参议院最初通过到拜登签字就历时14个月。而假设“美日芯片同盟”一旦围绕2nm工艺进行大量投入,其还将势必面临用户从哪里来及如何平衡生产成本等问题。显然,代工的获客需要经历一系列的验证和认知肯定,未来待美日2nm基地落成后即便可能会有部分订单转单,但这一量级也将在比较长期的时间内,对具备多重优势的台积电和三星代工规模而言可能无足挂齿。

为韩国三星站台的3nm“充满变数”

在“美日芯片联盟”形成之前,美国政府还计划将韩国、中国台湾纳入合作框架中,打造韩媒所谓“Chip 4联盟”,以结合各参与方的设计、制造、材料和设备等优势,在半导体行业建立一个稳定的供应链,同时遏制中国大陆半导体行业的增长势头。但鉴于与日本始终存在难以去除的合作芥蒂,以及对华半导体等经贸关系和依存度颇深,韩国对“Chip 4联盟”的态度是“不能完全接受”。不过,这势必不符合霸权主义的利益和面子。于是,美国首先祭出将拜登亚洲之行首站放在韩国的“软招”,然后又对韩国政府施展“硬招”,即下达8月底前回复加入Chip 4联盟的“最后通牒”。面对美国威逼利诱和软硬兼施,韩国已基本确定加入“Chip 4联盟”无疑,但在中韩建交三十周年之际也不忘“友情”提示美方:不应刺激中国。

显而易见,在“Chip 4联盟”框架构建过程中,除了日韩矛盾之外,韩国与中国台湾地区的先进工艺竞逐矛盾也是焦点。近几个月来,为了降低对台积电的依赖,美国扶植韩国3nm技术的意图极为明显。例如拜登日前访问韩国时,专机刚落地就匆匆赶往首尔以南70公里外的三星平泽厂参观3nm芯片。据韩媒称,拜登的访问可能会在确保客户和供应商方面带来重大推动,预计三星与高通、应用材料等美企的现有关系将进一步加强。就在拜登离开后不久,三星副会长李在镕宣布未来5年将在芯片、生物科技等领域投资3550亿美元,并马不停蹄访问欧洲试图从荷兰ASML抢购更多EUV光刻机。此外,三星电子还抢在台积电之前于6月30日宣布量产3nm工艺半导体,并于7月25日在韩国京畿道华城厂举行了出货仪式。

美国总统拜登、韩国总统尹锡悦等人参观三星3nm半导体工厂 图源:AP

但三星看似气势汹汹的落棋布子,背后也暗藏诸多无奈和变数。比如三星为了兑现今年上半年量产承诺,是赶在最后一天6月30日才宣布量产3nm GAA工艺。这不免被行业人士质疑。据报道,台湾工研院产科国际所研究总监杨瑞临曾表示,由于GAA相关的蚀刻及量测问题尚待克服,材料、化学品等也需要提升,以及全球GAA生态系统还未完全到位,三星3nm GAA技术的量产属于“赶鸭子上架”。另外,虽然三星采用现有方案可以做到3nm GAA技术量产,但关键是成本会增加、交期会拉长、良率提升速度慢、品质不见得良好,将导致其难以建立成本模型和对客户报价。虽然这番话有一定“护短”嫌疑,但从苹果等大客户的角度来看,由于三星是智能手机直接竞争对手,苹果也更倾向将敏感的芯片设计数据委托给台积电。

与此同时,三星内部的其它重要问题也不容忽视。首先,在资本支出上碰到了真正对手。当年台积电功臣蒋尚义曾对野心勃勃的张忠谋表示:“技术领先者在技术研发上的投资,必须是老二的3倍。”但过去几年,三星在内存上的资本支出惊人,在晶圆代工上投入的资金却不及台积电一半。其次,芯片代工的难度也在内存之上。由于技术积累上的差距,三星无论功耗、良率还是散热等方面都还落后于台积电。以4nm制程为例,据称三星的良率仅有35%,台积电则达70%。而这一问题更困扰了高通的高端芯片,以致其最新的骁龙8+芯片不得不改用台积电4nm工艺。或许更糟糕的是,面对越来越高的技术门槛,三星被指出内部滋生急躁的情绪,包括内斗严重及数据造假。于是,三星不得不在2022年初对代工业务进行全面审计和高管“大换血”——更换包括代工制造技术中心负责人在内的十几名高管。

不过,留给三星的机会或是,台积电在3nm工艺量产上也并非一帆风顺。据TrendForce调查,英特尔计划将Meteor Lake中采用3nm工艺的tGPU芯片组外包给台积电制造。该产品最初规划今年下半年量产,后因产品设计与制程验证问题延迟至明年上半年,近期量产时程又因故再度延迟至明年底。这导致英特尔原预订的明年3nm产能近乎全面取消,投片量仅剩余少量进行工程验证。此举已大幅冲击台积电扩产计划,造成3nm制程自今年下半年至明年首波客户仅剩苹果。目前,随着全球经济下滑及步入后疫情时代,智能手机与PC等应用需求萎缩导致存储芯片市场成长动能放缓。鉴于此,三星正将重心转往晶圆代工事业,并集中投入更多资源要将其发展为新的成长引擎。而这预期也将对台积电造成更大压力和挑战。

结语

综合各方媒体信息,中国台湾地区至今尚未对加入“Chip 4”联盟明确表态。但在美国众议院议长佩洛西窜台会见台积电董事长刘德音期间,不排除双方交涉了“Chip 4”联盟事宜。据美国《财富》杂志分析,台积电对于佩洛西窜访台湾的反应或将使其在华生意遭受一定程度的打击,但是因为台积电在中国大陆的营收仅为其总量的10%出头,“台积电显然选择了美国”。8月初,刘德音在接受CNN采访时表示,“就算(中国大陆)靠武力控制,也无法正常运作(台积电)。”但基于对未来地缘格局的预判,美国或许并不相信一个企业家的表态。而台积电必须明晰的是,即便现在先进制程上占据优势,如果受“芯片法案”牵制到美国发展,同时又被美国在东亚区域制衡,那么有“矽盾”之称的中国台湾将丧失部分战略价值,乃至有被掏空的危机。

法国国际象棋大师菲利道尔曾说:“兵是国际象棋的灵魂”。为了在中美博弈中占据科技主导权,美国正在整合一切力量巩固其在全球半导体产业的地位,并意图将中国大陆逐出全球产业链。在这一过程中,日本、韩国、中国台湾均不可避免的成为美国的战略棋子,而日韩又在“局中局”里成为美国制衡台积电的筹码。这看似美国利用霸权棋布星罗,但实际操作空间却极为狭窄和复杂,短期内难以撼动产业格局和市场经济要素的自行流动。因此,布局八字没一撇的日本制造2nm,加码充满变数的韩国制造3nm,并不会为美国的国际半导体供应战略带来足够竞争力和说服力。但长远来看,中国对此还需在“用兵”上付诸更多对策和行动。(校对/武守哲)

责编: 武守哲

陈兴华

作者

微信:1121040800

邮箱:chenxh@lunion.com.cn

作者简介

微信:1121040800,邮箱:chenxh@lunion.com.cn

读了这篇文章的人还读了...

关闭
加载

PDF 加载中...