華爲7億美元緊急下單臺積電?先進製程生產不樂觀

沒有傷痕累累,哪來皮糙肉厚,英雄自古多磨難
——華爲中國

事件回溯

美商務部當地時間 5 月 15 日發佈聲明稱,全面限制華爲購買採用美國軟件和技術生產的半導體,這意味着全世界所有采用美國技術和設備的公司,只要幫助華爲生產產品,就必須得到美國政府的批准。

就在這份公告發布前數小時,臺積電纔剛剛答應在美國建設用以生產 5nm 芯片的新工廠。此次臺積電將在美國建設和運營一座 12 吋先進晶圓廠,地點在亞利桑那州。

爲避免對使用美國半導體制造設備的外國代工廠造成直接不利的經濟影響,那些在2020年5月15 日之前已經使用美國半導體生產設備爲華爲代工的企業可以將已經在生產的芯片運送至華爲,並給了這些企業120天的緩衝期。5月18日,有消息傳出,華爲利用最後的窗口期,緊急向臺積電追加7億美元訂單,產品涵蓋 5nm及7nm製程。

5月15日當晚,人民日報社旗下媒體《環球時報》發文稱,有接近中國政府的消息人士透露,如美方最終實施上述計劃,中方將予以反擊。工具是去年出爐的中方“不可靠實體清單”。

《環球時報》表示,中方可以依照《網絡安全審查辦法》和《反壟斷法》等法律法規對高通、思科、蘋果等美企進行限制或調查。

對於最近的一系列動盪,一些美國企業也在積極採取應對措施。

以英特爾爲例,北京時間 5 月 12 日,英特爾宣佈向 11 家科技初創公司投資,投資總額爲 1.32 億美元。在這些公司中,江豐生物、概倫電子、博純材料三家公司來自中國。據瞭解,這三家公司分別在 AI 醫療、芯片製造等領域有所建樹。

有分析認爲,由於受到中美貿易戰影響,英特爾與華爲、中興等中國公司的合作無法正常進行,爲了緩解技術壓力,才轉而與中國的初創企業合作。

斥巨資在美建廠,困難重重

雖然特朗普政府熱烈呼籲芯片廠商赴美建廠,但是對於芯片廠本身來說,這件事還得再三考慮。

考慮什麼呢?答案很簡單:錢和效率。

雖然美國政府和部分企業認爲,謀求自給自足對於美國芯片產業來說十分重要。

然而在美國建廠的想法目前在美國政商兩界尚未達成共識,美國芯片製造商近年來因成本高昂、技術開發週期短而不太願意在美國本土建廠;同時,一些先進的製程工藝核心仍然掌握在亞洲公司的手中,脫離亞洲建立的工廠能否達到企業所需的工藝水平,也是一個巨大的未知數。

以三星爲例:三星已在得克薩斯州奧斯汀設有芯片廠,同時美國政府已經打算協助韓國三星電子公司拓展其在美國的代工製造業務。據悉,近期三星已在奧斯汀廠附近增購土地,可見有考慮擴廠的想法。

可是據部分媒體猜測,三星現在還無法貿然決定擴廠,主要因爲擴展晶圓製造生產線的風險極高。一條新產線需要投資數以兆計的韓元,此外,疫情可能會導致半導體需求萎縮,投資與回報很可能不成正比。

三星在奧斯汀的芯片廠是該公司在海外唯一的代工廠。雖然三星在韓國的極紫外光(EUV)生產線可生產10nm以下製程,但奧斯汀廠主要生產14nm的產品。也就是說:在美國擴建芯片廠,除了要投入巨大的資金,還必須要考慮技術能否達標的風險。

同樣的問題也困擾着臺積電,臺積電董事長劉德音表示:“一切都取決於投資和回報。如果從經濟上來說有意義,我們纔會繼續。”

有分析人士表示,臺積電臺灣工廠生產的蘋果、AMD和華爲的芯片是最具成本效益的,因爲本土不僅有自己的工程師,而且還與原材料、關鍵零部件供應商、製造設備以及芯片測試和封裝服務提供商等建立了全面而靈活的供應鏈。

這些彈性的供應鏈意味着高水平的成本效率,並且在幫助臺積電超越英特爾,三星電子等競爭對手方面發揮了至關重要的作用,臺積電相關負責人曾表示:就成本效率而言,沒有哪個領先芯片廠可以與臺積電相提並論。

同時,對於臺積電的管理團隊來說,在美國經營先進的芯片代工廠大概率是不現實和不具經濟效益的,因爲該行業的競爭力是建立在高度複雜的供應鏈及其產生的成本效益之上的,離開了本土是否能夠達到同樣的效率和質量,誰也沒法保證。

14nm還撐得住,先進製程不樂觀

在這則新規未頒佈之前,業界普遍猜測新提案可能從美國技術含量比例標準下手,例如從原本美國技術含量超過 25% 不能爲華爲代工,修改爲只要 10% 就不能爲華爲代工。另一推測是朝設備商下手,將限制外國企業使用美國的設備替華爲生產製造芯片。

如果是前者,臺積電目前的 14nm、8nm、7nm 等關鍵製程中來自美國的技術都沒有超過 25%,如若這一標準下降到 10%,臺積電的 14nm 製程將受限,但並不影響 7nm 製程。華爲的芯片生產線也在今年初做過調整:一是在臺積電的芯片生產工作儘量轉移到南京 12 寸廠;二是下單中芯國際等晶圓代工廠商,生產 14nm 芯片。

如今看來,美國顯然選擇了後者,這意味着即便是將生產線全部放到國內的芯片廠商身上,依然逃不過這條規定。

半導體是一個極其燒錢的行業,每一次納米工藝的進步,成本都以幾何倍增長。圓晶的成本隨着製程工藝的演進不斷提升,比如13nm製程有六層金屬,5nm最少有14層金屬。前段時間被美國詢問是否考慮在當地建廠的格芯已經於近日宣佈關停成都生產基地,疑似沒有找到接盤者,沒有資金繼續正常運轉。

其次是光刻技術成本。40nm和45nm製程需要用到40層光罩,而14nm和10nm就需要60層光罩。要發展先進製程,光刻機是關鍵設備,而全球目前僅有荷蘭的 ASML 公司能供應 EUV。

早在 2018 年,中芯國際就向 ASML 下單了一臺 EUV 光刻機,但至今仍未交貨。去年年末更一度傳出 ASML 受壓於美國而中止交貨。

雖然上述進展看起來不太樂觀,但無論如何,中芯國際在 14nm 工藝的突破還是給先進製程國產替代的夢想帶來了希望。國盛證券認爲,14nm 的突破只是開始,中芯國際未來更先進製程上有望大幅縮小與臺積電的代際差異(28nm、14nm 均差了四年)。

目前看來,先進製程上的壓力會比較大,比如5nm和7nm,臺積電此前宣佈已經掌握了5nm技術。消息人士透露,5nm主要生產華爲下一代旗艦手機麒麟1020芯片,7nm則是生產5G基站芯片。

好消息是據 Financial Times 報道,華爲 P40 被拆解後發現美國製造的組件含量較低,其射頻前端模塊主要來自三家美國芯片公司——高通、Skyworks 和 Qorvo。從拆解結果上看,華爲 P40 的零件包括索尼鏡頭、LG 顯示面板、NXP 的 NFC 芯片、三星的閃存、德賽的電池、海思芯片、恩智浦的近場通訊芯片,主要來自中國、日本、韓國等地,只有一小部分零件來自於美國,主要爲射頻前端模塊。這也證明,華爲在芯片層面準備良久,自有的海思芯片已經正常投入使用。

結論

過去一年,華爲一直在爲此事進行積極準備,最新手機中的美系芯片含量已經很低。中國提出反制措施,美國一些芯片公司也將開始尋求解決方案,不希望放棄與中國企業的貿易往來。中芯國際可以承擔14nm芯片的生產製造工作,但先進製程依然需要依靠臺積電供貨,這是本次緊急下單的主要目標。此外,生產芯片的關鍵設備雖從荷蘭進口,但看來也受到了美國方面的一些壓力。

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