前沿导读
美国湾区委员会经济研究所高级总监肖恩·伦道夫在接受媒体采访时指出,我认为美国在半导体和芯片方面仍然领先,但是中国企业在芯片技术上正在不断精进,即便美国通过对华管制措施减缓中国企业ai和半导体的发展速度,但同时也会促使中国企业产生强大的自给自足动力。
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技术依赖
肖恩·伦道夫的观点非常精确的总结了当下中美半导体产业的发展现状,美国企业凭借着在半导体领域开创性的历史优势,不断建立基于美国技术的生态主导权从而掌握着“定义技术赛道”的存量领先优势。
而中国企业虽然在半导体领域的发展速度缓慢,但是在受到美国制裁封锁之后,依托系统性的国家意志、市场体量、压力驱动等因素,展现出快步追赶甚至是“重构技术赛道”的发展趋势。
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当下美国半导体的综合水平依然处于领先地位,全球半导体设计软件常年被新思科技、楷登电子、西门子这三家企业所统治。前两家企业是美国公司,西门子虽然是德国公司,但是其多年前收购了美国企业明导国际从而顺利切入半导体设计领域,其核心技术还是源于美国。
这三家企业在电子设计自动化(EDA)工具的市场占比上面超过了80%,形成了非常强大的技术壁垒。
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从架构设计、功能验证到物理实现,以美国为首的EDA工具定义了芯片设计的语言和规则。
与此同时同时,在核心知识产权领域,美国公司掌控着CPU(X86架构)、GPU(英伟达、AMD的计算与图形架构)、移动处理器内核(ARM)等关键领域的尖端IP。尽管ARM是英国公司,但是其技术生态与美国企业深度绑定。
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中国企业可以从事芯片设计与芯片制造产业,但其设计与制造环节的本质,还是运行在美国公司定义的软件环境和架构生态之上,这让中国半导体产业对外来技术产生了极大依赖性。
在卡脖子最严重的制造设备领域,荷兰ASML是目前唯一能造出商业化EUV光刻机的企业。
虽然ASML是荷兰企业,但其EUV光刻技术源自美国能源部下属实验室的原始创新,并且很多技术专利都是通过收购美国硅谷集团(SVG)获得的。而且其核心部件及许多供应链企业受到美国《出口管理条例》的长臂管辖,没有美国的许可,ASML无法向中国出售EUV光刻机。
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同样的,在薄膜沉积、离子注入、刻蚀、过程控制等关键设备领域,美国应用材料、泛林集团等美国公司占据主导地位。在高端半导体材料,如大硅片、光刻胶、特种气体等方面,美国及其盟友国企业也拥有强大话语权。
这种在设备和材料上卡中国脖子能力,是美国技术领先地位最直观的体现,也同时表现出了中国半导体产业所存在的薄弱点。
台积电、三星等国际晶圆制造商虽然一个位于中国台湾,一个位于韩国,但是其技术发展、人才、资本、设备供应已经很大程度依赖于美国提供,所以这两家企业才有机会在先进晶圆代工领域展开竞争。
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而中国大陆地区的中芯国际,受出口管制影响无法获得先进设备,导致其目前量产的先进工艺只有7nm,而且还是DUV光刻机制造的7nm。这与国际层面EUV技术制造的芯片在晶体管密度、能效、性能上面所有差距。
自给自足
以美国技术为核心的半导体生态圈,其技术领先是事实,通过出口管制等不公平的竞争方法压制中国企业发展也是事实。而中国半导体产业在受到不公平的打压下,全力以赴去开发自主可控的技术设备,让本土芯片产业实现自给自足,这更是事实。
肖恩·伦道夫在访谈中提到,在中国持续、专注的巨额投入下,中国企业生产芯片的工艺正在不断精进。
持续专注的巨额投资,最直观的体现就是我国组建的国家集成电路产业投资基金,也被称为“大基金”。大基金为中国半导体产业投入上千亿的资金引导,这种投入不仅针对芯片制造环节,还覆盖了从EDA、IP、设备、材料到设计的全链条产业。
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更重要的是,中国拥有全球最大、最活跃的电子消费品市场和正在爆发的工业智能化、汽车智能化需求。庞大的内需市场为国产芯片提供了宝贵的试错空间,这是任何其他追赶者不具备的独特优势。
市场需求推动着芯片技术升级,比如在新能源车、物联网、显示驱动等领域,中国芯片设计公司已经能够基于成熟或特色工艺,设计出极具竞争力的产品。
华虹集团已经实现了28nm及以上成熟工艺和特色工艺的自主可控制程平台,中芯国际已经实现了14nm及7nm的先进技术突围,正在推进更先进的技术节点。
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与晶圆厂协同进步的还有供应链企业,中微半导体、北方华创、拓荆科技、南大光电等设备材料公司均在各自领域持续推进自主技术应用。上海微电子公司制造的浸润式DUV光刻机也进入了测试环节,卡脖子的关键节点正在被逐一拿下。
在明确无法融入由美国主导的尖端技术生态后,中国企业的发展策略就全面转向自主产业链。利用自身庞大的市场和工程化能力,在成熟工艺优化、系统级集成、新赛道布局上寻求突破,并逐步构建自己的技术标准和产业生态。
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