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《国外封锁对半导体设备行业潜在影响分析》

  • 来源专题：集成电路
  • 编译者： shenxiang
  • 发布时间：2020-10-16

  • CINNO Research 产业资讯，中美之间的贸易战是多方面的。它最初只是美国为了减小双边贸易逆差的一项决策，不过如今已经演变成了一场针对技术、知识产权及不公平贸易的斗争。

    5 月 16 日，美国商务部以国家安全为由将中国的华为列入“实体清单”，此举会限制相应公司对其设备所需美国制造组件的使用。更直接点来说，此举将禁止华为使用美国技术制造芯片，这意味着使用美国晶圆厂设备的台湾代工厂台积电（TSMC）不能再为华为制造麒麟智能手机芯片。

    8 月 17 日，美国商务部进一步宣布将扩大限制措施，以限制华为使用美国软件和设备制造芯片。实际上，美国现在正在考虑对半导体制造设备以及相关软件工具、激光器、传感器和其他技术的出口实行新的限制。

    一周后，美国商务部在政府网站上发布消息称，他们正在寻求公众对如何定义新技术的意见。这些意见将直接决定美国企业出口产品中“是否含有需要实行更严格控制的基础技术。”

    这种对新技术定义的不确定性对设备市场影响很大，它正在造成供应商间的混乱，因为它可能不仅适用于美国公司，同时也会对一些来自欧洲和日本的设备公司产生影响。

    1、全球半导体设备行业

    如果没有诸如应用材料（AMAT）、Lam Research（LRCX）、KLA、东京电子（TEL）和 ASML 之类的半导体设备商，全球最领先的芯片制造商也将无法生产出先进的 IC。而中国目前也还没有可以全面替代这些公司本土设备公司。

    图 1

    图 1 显示了 2013 年至 2019 年排名前五位的设备供应商市场份额。这五家公司占全球设备市场（595 亿美元）的 65％。就图 1 详细说明如下几点：

    1. 两条曲线描述了 AMAT（黑色和灰色所示）的情况。总的来说，除了 2016 年有（年）一定增长，其他年份该公司的市场份额一直在下降。AMAT 2019 年的收入包含原来属于 2018 年的 3.31 亿美元，该公司将其称为“重新分配收入”（一种会计方法的变更）。如果不作如此会计方法的调整，AMAT 2019 年的收入将低于 2018 年（如黑线所示）。不过，凭借上述会计方法的调整，即从 2018 年收入中扣除 3.31 亿美元并将其投入到 2019 年，其曲线显示出收入增加（灰色线所示）趋势。

    2. ASML（如黄线所示）2019 年成为市场份额最大的设备供应商，同时这也是 20 多年来 AMAT 首次从第一名跌落。

    3. LRCX 的市场份额已连续两年下降。

    4. 日本的 TEL 凭借其在非管式低压 CVD（LPCVD，Low Pressure CVD）领域的优势地位连续增长多年。

    5. 得益于公司对 Orbotech 公司的收购，KLA 的份额目前已经增加到 6.1％。实际上，如果没有这次收购，该公司超过半数的份额还在计量 / 检查设备领域。

    2、中国半导体设备行业

    根据营销报告显示，中国 2019 年的设备进口额达到 135 亿美元，同年度国内设备市场总额不到 2.5 亿美元，主要包括 AMEC（中微半导体）、NAURA（北方华创）以及 ACM Research、Mattson 和 Piotech（沈阳拓荆）等其他公司。

    财务能力

    如下表 1 列出了中国设备供应商制造的各种类型的设备，同时还将它们与最大的外国供应商市场份额进行了比较。可以看出，（1）中国设备公司在设备类型上很分散，单一设备只有很少的公司供应；（2）中国所有这些设备公司的市场份额和顶级外国设备供应商相差非常大。

    表 1

    对于客户而言：

    1. AMEC 的蚀刻系统已经用于台积电（TSMC）的 5nm 晶圆厂，他们目前正在开发高纵横比蚀刻机和阶梯蚀刻机，主要用于长江存储（YMTC）的 128 层 3D NAND 制造。其他客户还包括中芯国际、华虹和华力。

    2. NAURA 供应的设备较为广泛，其客户包括中芯国际（SMIC）、华虹、YMTC 和 GTA 半导体。

    3. NAURA 向中国的半导体公司出售了 8 台蚀刻系统以及 6 台 CVD 和 ALD 沉积系统，同时该公司在 2019 年还售出 34 台熔炉以及 16 台清洗系统。

    4. 沈阳拓荆获得 YMTC 4 种 PECVD（主要用于 SiN、SiO2 材料沉积）系统的订单，另外还从华虹和中芯国际收到二次订单。

    5. ACMR 在清洁系统领域具有一定竞争力，他们的设备已经在 YMTC、华虹、华力以及 SK Hynix（OTC：HXSCL）安装。

    技术能力

    这些中国设备公司的技术能力如何？根据分析，NAURA 已经具有生产 5nm 芯片的能力，可与 AMAT 和同类产品媲美。另外，他们正在生产具有 14nm 制程能力的设备，而用于 7nm 和 5nm 节点的蚀刻和沉积设备还在开发中。

    这里，认识下面三点很重要：

    1. 技术节点不是一个固定的概念。例如，英特尔 10nm 制程的晶体管密度比台积电 SRAM 的 7nm 还略微高一点。如果从节点概念看，逻辑上台积电 7nm 制程的晶体管密度应该比英特尔的 10nm 制程高。

    2. 尽管中国供应商具有 5nm 节点的制程能力，但这里还存在着一个疑问——如果没有 EUV 技术，他们能否实现 7nm 节点，这一点在之前关于 SMIC 的 SA 文章中有过讨论。

    3. 根据之前的报告，中国的芯片产能只有 25％可以做到小于 20nm，该一节点技术已经有六年的历史了。2020 年第一季度，中芯国际的收入中只有 1.3％来自 14 纳米制程的芯片。

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    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2023-02-27
    • 对于美国联合其他国家限制中国半导体产业，近日中国半导体行业协会的声明引发了大众的讨论。其中有一个观点，获得了许多赞同：世界本就遵从丛林法则，不必期待谁的仁慈。 美国在讨论补贴本国半导体企业的时候总是以“解决芯片短缺问题”为名，但本质上美国的目的是脱离对亚洲，特别是中国大陆和中国台湾的依赖。在美国建造“晶圆厂”的成本比在海外高出 40％ 到 70％，美国想要扭转其半导体生产 40 年来的下滑趋势，补贴是唯一的答案。美国媒体称，是时候意识到美国不再是一个能够负担高额公司税、严格监管和没有投资激励措施的“卖方”了。美国现在是一个绝望的买家，如果想要在美国建造晶圆厂，美国政府将不得不帮助支付费用。 好不容易通过的《芯片法案》却没有如一开始引起美国半导体公司的热情。其中一个原因是，《芯片法案》禁止公司在获得补贴的情况下回购股票。如果一家芯片公司从商务部获得 30 亿美元以帮助抵消晶圆厂成本，那么它将需要每一分钱来支付其在美国将面临的更高运营和资本支出，股东将一无所有。如此效果让美国政府不得不“加码”其他方法发展本国半导体，于是美国开始联合其他国家限制对华半导体出口。 这种操作逻辑也不难理解：发展自身产业的难度太高不如去“拖慢”别人的速度。美国先是组成Chip4联盟，又在2023年再次联合日本、荷兰限制对中国的半导体设备出口。虽然各国看起来顺应了美国的要求，但算盘为谁打响呢？ 01 左右为难的荷日韩“阳奉阴违” “维护多边主义”的荷兰出口光刻机受限 荷兰半导体制造设备制造商ASML在EUV（极紫外）光刻机领域拥有100％的市场份额。2023年1月，ASML表示关于对中国出口管制的规则“正在最终确定”。截至发稿，暂没有官方对所谓的协议细节进行解释或者反驳。 此举引发了中国半导体行业的讨论，毕竟ASML的光刻机如果不能出口将极大打击到中国半导体制造环节，特别是中国半导体在先进制程环节的追赶。但随后荷兰的操作似乎又在表明于中国的合作仍有余地。 2月18日，中共中央政治局委员、中央外事工作委员会办公室主任王毅在出席慕尼黑安全会议期间会见荷兰副首相兼外交大臣胡克斯特拉。胡克斯特拉表示，世界相互依存，各方都有责任坚定维护多边主义，支持多边机制和国际规则。很高兴看到中国战胜疫情，经济强劲复苏，迅速恢复对外交流合作。期待同中方密切交往，扩大合作。荷兰愿继续成为中国的可靠和稳定的合作伙伴。 对于荷兰是否会选择全心全意“跟随”美国，荷兰专家表示“荷兰不会盲目追随美国”，事实上欧洲人并不想看到美国孤立中国。以美国出台的《通胀削减法案》为例，根据该法案，美国政府可以为本土产业提供高额补贴。美国产品将获得竞争优势，而他国产品将因为缺乏公平竞争环境而无立足之地。事实上，欧盟近期宣布了针对《通胀削减法案》的潜在反制措施。 日本要保持与中国的合作关系 除了荷兰，拥有多家半导体制造设备大厂的日本，也被美国拉拢。美国拜登政府强烈要求日本合作加强管制，因此报道表示日本政府将对尖端半导体相关出口开始进行管制。日本的优势主要在半导体制造设备、晶圆制造和材料领域，据美国半导体工业协会预测，2021年日本半导体制造设备的全球市场份额能达到27％，晶圆制造和材料市占率约为16％和14％ 。在美中争夺技术霸权的背景下，随着美国制造业回归国内，制造装备和材料行业将向海外转移的担忧日益加剧。日媒关注到，多数日本半导体企业因为日本追随美国限制对华出口而受负面影响。东京电子来自中国的营业收入比重可能降至22％，同比下降约5个百分点。 中国与日本经济存在着斩也斩不断的关系，在美中对立的夹缝中，日本必须平衡。为了不过度刺激中国，日本在管制措施中拟不点名中国。日本产业人士分析，这是因为“只要被抓到一点把柄，就难以否定会出现被诉诸世界贸易组织或其他产业遭殃的情况”。目前基于《外汇法》已要求部分制造装置出口需要申请许可，或许今后将扩大限制对象。预计与美国的管制相比，日本的内容将较为温和。 日本首相岸田文雄呼吁中国建立“建设性的稳定关系”。“对日本来说，美国是最重要的盟友，但我认为日本在某些方面无法与美国的政策保持一致。日本不可能割裂中国这个最大的贸易伙伴。” 韩国请求美国给予赦免，还想卖中国 韩国媒体发表文章称，美国对华半导体限制的余波正在转移到韩国设备行业。美国、日本、荷兰等国制造的核心半导体设备很难进入中国，因此一起使用的韩国设备的出口之路也受阻。 在设备方面，韩国企业向中国提供的不是必要的工艺设备，更多的是辅助工艺设备的系统，例如在蒸镀工序中增加附加功能或进行主要设备热控制的设备、测量、检查、清洗设备等。此外韩国对中国销售了很多封测设备。随着中国芯片工厂的运转出现问题，韩国设备企业的销路也会受到影响。 有韩国半导体设备企业表示：“虽然有人预测，由于美国的限制，全球设备企业的空缺将由韩国企业填补，但随着中国市场本身的缩小，正在失去机会。”如果韩国的半导体设备销量减少，这也会影响半导体制造设备上游的企业，如半导体材料、半导体设备零部件等领域。因为韩国半导体设备企业主要都是在韩国国内采购的原材料和零部件数量相当多。韩国半导体消耗品企业代表称：“美国的半导体限制余波从去年下半年开始就已经感受到了。韩国中小企业也将难以避免受到影响。” 对于韩国半导体企业来说，紧张的不只中小公司，即使是像三星电子、SK海力士这样的半导体巨头也无法脱离中国市场。2月韩媒称韩企高管赴美，希望能够争取到《芯片法案》的豁免权，继续对中国出货。韩国媒体还表示，对于韩国两大企业紧急派遣高管前往美国，韩国政府从侧面表示支持。 不难看出，三个国家即使同意了美国的一些要求但不能与中国市场划清界限。 半导体丛林已然“草木皆兵” 事实上在各个国家对半导体都加大发展力度的当下，各国都处于半导体焦虑中。 已经脱欧的英国需要和美国、欧盟和中国等参与者创造公平的竞争环境，这对英国本土企业来说压力不小。数月来，英国芯片制造商一直呼吁英国政府采取行动，英国芯片公司包括Pragmatic Semiconductor、IQE 和 Paragraf 在内对英国政府未能提出资助该地区半导体行业的计划表示失望。英国芯片制造商威胁称，如果英国政府不采取行动并发布期待已久的半导体战略，他们将把业务转移到美国或欧洲。 一些国家想保持中立，默默发展；也有国家希望能抱上美国的“大腿”。 印度电子和半导体协会 （IESA） 与美国半导体协会宣布计划成立一个私营部门工作组，以加强两国在全球半导体生态系统中的合作。工作组的具体目标包括：制定有关印度半导体生态系统的“准备情况评估”；汇集行业、政府和学术利益相关者，以确定近期的行业机会并促进互补半导体生态系统的长期战略发展；就提升印度在全球半导体价值链（包括芯片制造）中的作用的机遇和挑战提出建议；确定并促进劳动力发展和交流机会，使两国受益。 SIA 总裁兼首席执行官 John Neuffer 表示“我们很高兴与我们在印度的同行 IESA 一起启动这项新计划，印度已经是半导体研究、芯片设计和设备工程的主要枢纽，但其未来潜力更大。该工作组将通过加强美国和印度在全球芯片生态系统中的合作，帮助确定释放这一潜力的切实方法。” 表面上看美国给了印度入场券，然而2021 年发表在《可持续发展》杂志上的一项研究表明，来自发达国家的电子行业的大部分废物正在印度积累。他们的研究引用了联合国环境规划署 （UNEP） 的数据表明，当今世界产生的电子垃圾中只有 10％ 在发达国家得到回收，其余 90％ 被送往全球发展中国家。印度媒体认为，最后印度可能只是发达国家用来转移电子污染的“废物倾倒场”。 在半导体产业的丛林中，只能各自为战。 02 中国半导体走出“黑暗森林” “硅铁幕”正在引发危机，中国是受到最直接影响的那一方。当美国出台《芯片与科学法案》，动用国家力量打压中国企业开始，自由贸易不存在了。 中国半导体怎么办？发展基础科学或许是摆脱这种局面的根本之法。 近日中国科学院院刊一篇文章指出，半导体基础研究匮乏，我们进入了“黑暗森林”。即使通过大量投资进行国产化替代，只能实现内循环或拉近与美国的差距。该文章建议，加强半导体基础能力建设，稳定一批半导体基础研究队伍，在半导体技术的源头和底层进行理论创新，在无法绕开的芯片底层提前布局专利设置“关卡”，是解决半导体关键核心技术“卡脖子”难题的一种有效策略。 中国科学院发表的文章中提到，我国半导体基础研究研发投入长期不足美国的5％。这样的对比提醒着中国半导体产业是时候越过华丽的上市公司数字、融资金额，去面对本质上的差距了。实现高水平科技自立自强就必须要加强基础研究。加强基础研究就意味着要完善科研体系，高层次基础研究人才培养平台，这或许会是一个新起点。 半导体的发展是一条长时间的艰难的路。黎明前的黑暗最难熬，但天总会亮的。
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