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特朗普大棒之下,华为入股上海微电子能解决芯片“难产”吗?

2020/5/28 9:57:00

期望越大,失望越大。晚舟未能加国归,载不动许多愁。

华为面临的芯片“难产”困境,更加凶多吉少。

领先是领先者的墓志铭

特朗普为什么要一而再再而三地打压华为?因为在5G时代,美国的技术不再领先,特大爷慌了。前不久的实体清单,打压范围进一步扩大,AI行业几乎大面积“阵亡”。这是公开为高通、英特尔、AMD、英伟达站台,清除竞争对手。 

众所周知,芯片产业链的分工相当成熟,分为研发设计、生产制造、封装测试三个环节,华为、高通、英特尔、联发科负责芯片研发设计,台积电、中芯国际等公司负责芯片生产制造,光刻机属于生产制造环节进一步细分出来的产品。就是说,华为海思研发设计出麒麟5G芯片,但是它自己生产不了,需要找台积电代工,而台积电也不能自己完全搞定,需要从荷兰ASML公司那儿购买到专业的光刻机才行。

美国无法从上游控制中国,就寻思从中游控制中国。特朗普牢牢抓住了中国的短板,试图切断中国芯片产业链,限制台积电给华为生产芯片,限制荷兰ASML公司向中芯国际售卖光刻机。

台积电市场份额.jpg 

没有先进的光刻机,中芯国际再怎么努力,也生产不出华为研发设计的5G芯片。俗话说“大活人不能让尿憋死”,特大爷的如意算盘就是把华为的芯片设计成果给憋死。

摩尔定律奏效的关键

芯片产业遵循著名的“摩尔定律”,这个定律是由英特尔创始人之一戈登·摩尔(Gordon Moore)提出来的,意思是芯片上可容纳的元器件数目每隔18个月翻1倍,同时芯片性能每隔18个月提高一倍,而价格下降一半。翻译成大白话就是,芯片的更新换代非常快,2年前很牛逼的产品现在就已经非常落伍了,想想电脑、手机配置是不是越来越高,价格却越来越便宜?

摩尔定律.jpg 

光刻技术是决定芯片能否按照摩尔定律继续发展的一项重要技术,如果没有光刻技术的进步,芯片制造工艺就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米(nm)时代。就是说,没有光刻机,芯片就不会越来越小且性能越来越强。 

荷兰ASML公司几乎垄断了高端光刻机制造的市场,一年生产不到20台,一台的价格大约1.5亿美元,折合人民币10.7亿元!这么贵的产品还是N多厂排队等着买,中芯国际就是因为买不到ASML公司最先进的光刻机,导致无法生产7nm制程的芯片,只能眼睁睁看着华为7亿美元的订单流向台积电。

摩尔定律貌似快到极限了,目前主流的制程是7nm5nm也即将量产。荷兰ASML正在研发新一代极紫外光刻机,以适应3nm制程的生产需求,预计明年就可以诞生,最晚后年。1.5nm制程的光刻机也排上了研发日程,预计2027年面世,可以支撑摩尔定律到2030年。 

中国的光刻机研发水平与荷兰ASML相比,是什么档次?上海微电子是国内唯一一家光刻机制造厂商,目前只能生产90nm制程光刻机,这是荷兰ASML公司大概15年前的水平!上海微电子也很努力,计划明年交付首台国产28nm的光刻机,虽然与目前主流的7nm还有很大的差距,但已经迈出了一大步。

永远追不上为什么要奔跑

当年我们的条件那么艰苦,都能够研究出“两弹一星”,现在技术、人才、资金比当年不知道要好多少倍,能不能全国一盘棋,大炼光刻机,打一个翻身仗? 

先别急着热血沸腾,一起看看两个人AB身上的故事。B成功跑了42公里,天天鄙视A,原本对跑步没兴趣的A,也想跑步证明自己,向B讨教有什么好方法,B不说,于是A自己天天瞎练,不是摔跤就是头昏眼花,经过坚持不懈的努力,终于有一天也跑了42公里扬眉吐气了。——这是“两弹一星”的故事。 

现在我们换个玩法。同样是跑步,B成功跑了42公里,鄙视A,于是A也开始跑步,但是B并没有停下来,而是继续往前跑,而且由于越跑越有经验,跑得更快了。终于有一天A也跑到了42公里的位置,但这个时候B已经跑到了100公里。——这就是中国光刻机研发的故事。 

看到没有?只要欧美国家不停止技术创新,中国在光刻机领域永远赶不上他们。是的,永远赶不上! 

曾经有国内的科研团队去荷兰ASML公司考察,当时的ASML公司负责人说,即便是将设计图纸送给你们,你们也不一定能够做出来。他们之所以这么有底气,一方面是因为制造光刻机至少要需要将近上万个零件,需要多个国家的技术人员协同作战;另一方面是因为光刻机技术在不断地迭代、进化,就是说他们一直在“奔跑”,任你中国再怎么跑,也不怕你能追上。 

既然明知追不上,为什么还要卖力奔跑?中国目前还有32%的人没用上智能手机,大概4.6亿。这部分人群有智能机的需求,但对配置要求没那么高,此外非洲、东南亚、南美洲还有很多人没用上智能手机,市场空间巨大,这就是国产光刻机的市场机会。

智能手机普及率.jpg 

国产光刻机如果过几年能够搞定14nm(这是国际市场目前普通智能芯片的对应工艺),获得大量订单实现产业化是很容易的。除了手机芯片市场,还有电脑、服务器,都离不开芯片。过几年如果能实现——高端芯片找“台积电-荷兰ASML”代工,中低端芯片找“中芯国际-上海微电子”代工,就已经阿弥陀佛了。 

因此,并不能简单地说,中国达不到顶尖水平就没必要去努力挣扎了。这就是光刻机与“两弹一星”不同的运作规律。

“抄ASML作业”能否盖出芯片“新产房”

魏源前辈说,师夷长技以制夷。既然永远赶不上世界先进水平,咱能不能模仿借鉴他们的成功路径为我所用? 

荷兰ASML为什么这么牛逼?这家公司脱胎于飞利浦,1995年在纳斯达克上市。光刻机的近万个零件最重要的就是来自美国的光源、德国的蔡司镜头、瑞士的轴承等等,ASML负责研发其他零部件,将这些精密的仪器完美地组合在一起。 

此外,光刻机研发特别费钱,ASML在这方面毫不吝啬,每年将营业额的15%投入研发,大概得花十几亿美元。再有钱,光靠自己是转不开的。英特尔、三星、台积电等等这些ASML的客户,都已经成为ASML的股东,分别投资了45亿、5.5亿、9.2亿美元,协助ASML研发。这样,大家就能捆绑在一起,形成一个牢不可破的利益集团。

于是乎,有人支了一招,华为、中芯国际入股上海微电子呀,你能抱团我也能抱团,你能投资我也能投资。初听貌似有几分道理,细想之下却不现实。芯片产业是一个充分市场化的行业,而且摩尔定律渐趋极限,2030年很可能到达技术终极瓶颈。情怀不能当饭吃,从资本的回报角度考量,不是一个优质投资。而且更为重要的是,上海微电子最缺的并不是钱,而是缺类似美国光源、德国镜头、瑞士轴承这样的国内企业,那就需要国家力量来调动产业链上相关企业和机构的积极性,比如清华大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所等等。 

目前讨论的通过光刻技术生产出来的芯片,都属于集成电路芯片,在这方面中国的起跑已经落后国外一大截,要想不被美帝“卡脖子”,与其疯狂追赶集成电路芯片技术,不如发力量子芯片、光子芯片这些更前沿的科技,它们极有可能成为集成电路芯片的替代产品,这也是破解摩尔定律的关键。 

切莫以战术的勤奋掩盖战略的懒惰。若不及早发力,中国在量子芯片、光子芯片领域有可能踏进同一条河流。

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