套在中國晶片產業上的絞索又一緊

2023-02-03     吳曉波頻道

原標題:套在中國晶片產業上的絞索又一緊

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這些曾經利用全球分工的優勢挑戰成功大惡龍的勇者,現在變成了那一條令人厭惡的惡龍。

文 / 巴九靈(微信公眾號:吳曉波頻道)

套在中國晶片產業頸部的絞索又緊了一些。

1月29日來自彭博社的消息,美國可能跟日本、荷蘭達成一個秘密協議,將展開對中國晶片產業設備的全面封鎖。

2月1日來自雅虎財經的消息表明,美國、日本、荷蘭三國就限制對中國出口先進晶片製造設備達成「神秘協議」,據說荷蘭政府將擴大對ASML的限制,阻止其出售極紫外光刻機(EUV)和深紫外光刻機(DUV)給中國;日本政府也會對昔日光刻機龍頭尼康和其他涉及晶片製造的日本企業實施類似限制。

目前各方政府都拒絕透露這次會談的內容,以及對華晶片封鎖的具體條款,但可以確認的是,後兩者同意將美國去年10月針對中國採取的先進晶片製造設備出口管制系列措施擴大到本國企業。

這被很多媒體看作是美國徹底封殺中國晶片產業的新動作。

但實際上,中國晶片產業現在面臨的現實,在30多年前就已經埋下伏筆,今天我們就來講講這段淵源。

國產光刻機的消失

1986年北京召開了改革開放後首個國際科技展。

在陪同時任科技部高技術司司長冀復生參觀時,時任清華大學科學研究處處長的董再望沒想到,之後自己會跟這次展會一項技術結下不解之緣,更沒想到為了研究順利,而引進的一家小公司的製造設備,開創了中國高科技製造業的歷史。

1986年3月,中國高科技發展計劃啟動實施

圖源:中國攝影家協會

那天,冀復生提及歐洲正在推進數字聲音廣播計劃,認為國內研發應該緊跟世界一流,希望清華大學能持續跟進。

董再望回去跟校領導商量之後,研發項目正式立項。但數字廣播相應的設備就需要數字解碼晶片,這也讓清華電子工程系出身的他,之前的學識有了用武之地。

為了推動技術的研發,也為了進一步增加學生的國際眼光,董再望與中國首台光刻機研發者、清華大學微細工程研究所徐端頤教授溝通後,本著研究世界先進技術並推動國產光刻機發展的目的,二人共同推動清華大學以學術研究為目的,購進一台國際先進水平的步進式光刻機。

然而,80年代末的清華大學經費緊張,尼康等國際知名大廠的設備董再望和徐端頤根本不敢考慮。在精挑細選之後,最終項目組選擇了來自荷蘭一家名不見經傳的小公司——ASML提供的產品。

所有人都沒料到,30年後這家默默無聞的小公司卻成為全球光刻機行業的霸主。而賣給清華大學電子工程系的這台步進式光刻機,也成為AMSL與中國不解之緣的開始。

實際上,當時中國的光刻機技術與世界先進水平的差距並不像現在這麼大。

在研究過ASML這台光刻機後,結合徐端頤70年代研發成功中國首台光刻機的經驗以及相應技術儲備,1990年「分步投影光刻機」研製成功。當時試生產了三台,清華大學留了一台,剩下兩台交給中國科學院109廠和北京半導體器件廠進行試用考核。

1971年,中國的第一台光刻機

圖源:烏有之鄉網刊

中國科學院的相關專家,用這套設備進行了大規模晶片的生產,發現可以提高晶片成品率27%,整個設備取得了圓滿的成功,並於1991年通過了當時電子工業部的鑑定。

就此清華大學成為中國唯一一個可以生產高端光刻機的單位。在1991年3月國家計委主辦的「首屆全國工業企業技術進步成就展覽會」上,這台參與展覽的光刻機吸引了國際幾大光刻機生產廠商的關注,當時主導封鎖中國的「巴統」委員會,因此取消了國際企業向中國出口光刻機的禁令。

隨後,美國和日本這兩個當時世界上主要生產「分步投影光刻機」的國家同時宣布,取消對中國的出口禁令,可以向中國出口這類投影光刻機,而且價格比較優惠。

當時很多國際企業為了引誘中國公司下單,在價格優惠之上還附加種種類似於海外考察等條件,一下子吸引了國內眾多企業的目光。

海外賣家如此大手筆,是有原因的,經過這輪「價格戰」,國產光刻機市場逐漸萎縮。

當時,原本準備購買清華大學生產的投影光刻機的許多單位紛紛改變主意,連原來和清華大學有長期合作關係的中國科學院半導體所109廠,及北京、上海、天津、無錫等地的其他大單位,都紛紛取消了訂單。

這讓清華大學研發製造的新型自動光刻機沒有了市場,也就失去了生存空間。

「中國光刻機之父」徐端頤不得不放棄了對於光刻機的研究,轉而帶領團隊對當時方興未艾的光碟產業展開了探索,最終讓清華大學成為中國光碟產業的龍頭單位之一。

徐端頤

而國產光刻機的消失,也讓一直奉行「買買買」戰略的中國晶片產業,在30年之後遭遇到了不得不奮起反擊的局面。

這中間離不開最早跟中國建立關係的光刻機廠商ASML。

離不開的ASML

ASML成為世界光刻機生產霸主,其實是一個歷史和現實的選擇。

1973年,第四次中東戰爭打響,石油危機爆發,全球經濟放緩,美國工業生產下滑了14%。在這個時間點,日本反而憑藉舉國體制在半導體領域的優勢,逐漸追趕上來,並有了超過美國的底氣。

這個過程中,尼康作為日本舉國支持的光學企業,其光刻機的生產和銷售頂峰時期,占據世界一半以上的市場。

這讓當時其他涉及這個領域的企業,苦苦追趕看不到希望。

但很快,日本也出現了問題,由於日本堅持的所有環節自主,與國際流行的產業分工原則相牴觸,最終引發國際市場對日本產業的排斥,在上個世紀80年代後期到90年代中期,日本半導體產業出現衰敗跡象。

在光刻機領域也是如此。

90年代末,受制於乾式微影技術的限制,摩爾定律的延續被卡在光刻機的193納米的光源波長上面。尼康選擇走穩健路線,繼續自己在乾式微影技術上的優勢,繼而開發了157納米的F2雷射光源。

而ASML卻廣采眾長,接受了台積電工程師林本堅在2002年提出的「浸潤式光刻」技術方案並賭上巨額的投資,在2004年ASML全力趕出了第一台132納米浸潤式光刻機樣機,並先後拿下IBM和台積電等大客戶的訂單。

ASML的第一台浸潤式光刻機

圖源:鈦媒體

這一下子奠定了這家公司在光刻機領域的地位,並拉開了以這家公司為龍頭的摩爾定律爭奪戰。

幾乎就在跟台積電的工程師合作同時期,已經占據6成市場份額的ASML被美國能源部牽頭成立的EUV LLC聯盟選中,成為EUV光刻機技術的實踐廠商。正是這次合作,4年之內ASML拿到了關於這項技術的核心授權,並在之後通過五年的時間造出了樣機。

EUV光刻機的出現,徹底奠定了ASML在全球光刻機市場的壟斷地位。接下來,整個高端光刻機領域就成了ASML的獨角戲。

所以在2000年之後,中國的晶片產業想要建廠,核心條件就是能從ASML搶購一台光刻機。而從1988年進入中國市場、2007年交付DUV光刻機以來,ASML在中國各類型光刻機的銷量累計已經接近1000台。

由於Intel、高通等大公司必須使用ASML的光刻機生產晶片,這也讓晶片配套軟體和上下游企業潛意識中以ASML的光刻機作為技術研發的模板,推動了全產業鏈對於這家廠商光刻機的配屬。

這進一步加大了中國企業對ASML光刻機的依賴。

但受制於Intel、台積電、三星等廠商對ASML的控股和壟斷,中國廠商基本與最先進的EUV光刻機無緣。僅有的少數幾台,也是當年ASML產能過剩不得不出售的結果

甩不了的日本「盟友」

在中國晶片產業,跟荷蘭設備密切相關的還有一個技術盟友,那就是日本。

儘管日本集成電路公司在通用晶片和消費類民用晶片市場中節節敗退,但是依然在准入門檻較高的特殊細分領域中保持著領導地位。

據Techno Systems Research統計數據顯示,索尼CMOS圖像傳感器已經以絕對的優勢位居世界首位,2021年占據全球51%的份額;瑞薩電子在汽車電子MCU領域比肩高通;在高端有源晶振方面,國內各大廠商還依賴於日本高精度數模混合晶片,沒有替代的方案。

索尼總部大樓

另外,在日本的傳統強項半導體材料上,日企不僅守住了最後的壁壘和防線,並且優勢還在逐漸擴大。

比如晶片基板的絕緣體材料至今還被一家主做味精的日本公司「味之素」壟斷;日本的村田和TDK兩家在電子被動元件領域占據全球近80%份額……

據不完全統計,在半導體的19種主要材料中,日本有14種市占率超過50%。最新一代EUV光刻膠領域,日本的3家企業申請了行業80%以上的專利。

2019年,日本斷供了韓國幾款半導體材料,搞得韓國三星電子掌門人李在鎔親自飛到日本懇請鬆口,足以說明日本在晶片產業鏈上游的地位。

所以,90年代我國自主光刻機曇花一現的時候,雖然生產晶片的過程跟現在有所不同,但光刻膠等耗材需求依然存在,從當時到現在,國內這類化學用品的絕大多數進口國都是日本。

後來因為中國主動在晶片產業中占據封測的優勢地位,日本幾家化學產品公司就成為中國晶片產業牢不可破的盟友。

畢竟封測環節使用化學產品的頻率和數量,是整個晶片生產製造環節最多的。

也因此,2019年前後各地大上快上晶片項目期間,中國從日本進口相應化學製劑的數量創了歷史紀錄。

據說,清華大學電子工程系曾開過一門選修課,內容就是帶領學生經歷晶片生產的各個步驟,希望他們在畢業後能迅速成長為中國晶片產業的中堅。而課程中一個重要部分,就是教所有學生如何分辨從日本進口各個公司製劑的特點,以便在光刻機中發揮出最好的效率。

而很多晶片和智能設備中國上市企業,在相應風險披露中也註明,來自海外供應商的零件有些屬於關鍵性產品,一旦斷供則會給企業帶來無法抵禦的影響。

半導體材料公司工人調試設備

這其中那些模組晶片海外供應商,很多都是日本公司。

因此,在中國晶片製造領域,日本企業與ASML一樣,實際上是中國晶片企業必不可缺的上游盟友。

但誰都沒想到,最新的消息顯示,這些昔日的盟友可能要插中國晶片產業一刀。

變惡龍的勇者

如今,美國試圖拉攏日本和荷蘭的舉措,在全球晶片生產製造行業引起軒然大波。

某種程度上,ASML的崛起和日本晶片產業的轉型,背後都受益於全球產業鏈分工。

作為一家荷蘭公司,ASML的崛起是跟台積電的支持和美國政府相應技術的注入有關。而相應的生產製造環節,它依靠的也是全球零部件生產商的共同配合。

正因此世界晶片領域才會有「沒有一個公司能獨立生產出光刻機」的說法。

而ASML能戰勝尼康登頂光刻機市場霸主地位,靠的也是開放的心態和與市場共進退的操作模式。

同樣日本半導體產業被美國打壓崩潰之後,被動融入了全球半導體產業鏈。現在日本這些出色的晶片產業鏈技術,無一例外都是在全球分工中逐漸實現的。

當下人們處於一個不確定性極強的世界,在這個世界企業尋找確定性的過程,就是把專業做到極致的過程。

正因為符合了這樣一個社會和經濟發展的趨勢,全球大分工的供應鏈體系才在最近10年崛起,並迅速成為世界經濟發展的主流。

如果外媒的報道屬實,加入到美國主導對中國晶片封鎖的美、日、荷企業,恰恰違背了他們在早期發展的初衷,也跟當下全球經濟發展的趨勢逆勢而動。

某種程度上,這些曾經利用全球分工的優勢挑戰成功大惡龍的勇者,現在變成了那一條令人厭惡的惡龍。

但願我們儘快打破這樣一個歷史循環。

本篇作者 | 胡八一| 當值編輯 | 沈徐瑋

責任編輯 | 何夢飛| 主編 |鄭媛眉| 圖源 | VCG

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh/19ac9a698de705994bf2250b1e4cdd3c.html