6月8日至13日，中美经贸磋商机制首次会议将在伦敦举行。 继5月12日中美日内瓦经贸会谈之后，中美关税战进入90天的休战期后，然而美国并没有就此罢手，中美科技战又重新成为焦点。就在会谈后的第二天，5月13日美国商务部正式发布文件，撤销拜登签署的《ai扩散规则》，同时宣布采取额外措施加强对全球芯片出口管制，包括禁止全球范围内使用华为昇腾ai芯片等。从表面上看，这几乎是前所未有的对华芯片制裁。 但是到5月15日，外界发现美国商务部工业与安全局又悄悄修改了此前新闻稿中的一句话，修改后的表述则变为：“发布针对产业界的指南，提醒注意使用来自中国的先进计算芯片（包括特定的华为昇腾芯片）所带来的风险。”而不是之前的“在全球任何地区使用华为昇腾芯片都违反美国出口管制规定。” 针对中国半导体，尤其是高端半导体产线的未来发展前景以及美国对华半导体制裁的影响，观察者网连线了复旦大学网络空间国际治理研究基地特邀研究员、b站知名半导体up主芯声，就相关问题展开细致讨论。 【文/芯声，对话/观察者网 唐晓甫】 光刻机有后门吗？ 观察者网：我们目前在半导体研发领域的发展程度如何？外国公司是否能够远程控制我国的光刻机？ 芯声：根据我掌握的消息和个人分析，我们应该能在2028年完成28nm工艺的安全化。所谓安全化，并非将所有设备和工序一律国产化，而是确保28nm工艺所需要素可持续供应，并部分以国产材料替代。到2030年，我们有望同样实现14nm工艺的安全化。 这意味着，到2028年，我们可在基站等关键基础设施领域实现芯片全面国产化。到2030年，若成功实现14nm制程生产安全化，就能彻底跨过ai芯片的门槛，为我们的ai芯片生产提供一个基础的安全保障，尽管可能到时候这条产线上生产的ai芯片不会太先进。 至于asml是否可能远程控制我们的光刻机这一问题其实很敏感。我之前曾参与过与asml的谈判，对方曾明确希望将我们的光刻机接入外网，理由是便于他们提供更优质的服务——只要将机器连接到互联网，asml预装的远程运维系统即可实时传回所有数据。一旦出现故障，便可随时远程处理，无需人工收集后再上传。光刻机 所以在这个背景下，你觉得它是否会留下后门、能否被远程关闭？毕竟asml方面自己都说了，只要联网，就能处理一切问题。 “海岛奇兵”迅速夺取台积电产能？ 观察者网：从您的角度看，我国台湾地区和日本半导体产业在欧美半导体产业体系中占据怎样的地位呢？有多么重要呢？ 芯声：我们需要从两个维度来衡量台湾的重要性：一是半导体制造产业链的上下游，二是半导体制造的供应链。半导体上下游环节主要包括设计、制造、封装，之后经过处理才能形成完整的电子产品。 在设计方面，台湾设计领域的领头羊联发科可排在全球第二梯队，仅次于高通、博通与华为海思等第一梯队；在封装方面，台湾地区在先进封装技术领域领先于大陆，但其整体产能占比与中国大陆相当，同为约20%。但是在芯片制造领域，台湾地区的芯片制造能力相比于全球其他地区处于断档式领先地位，其中台积电占据全球代工产能近60%。 再从半导体制造供应链的角度看，台湾岛内自主性明显不足：绝大多数在台半导体供应企业都是日本集团的分公司，相关耗材的供应链严重依赖日本产业链。在制造方面，台湾企业以台积电为代表，极端依赖荷兰的光刻机以及其提供的维护服务。 至于日本本身，其本土公司在半导体制造领域已极度落后。事实上，日本本国的半导体产业在经由美国扶持的台湾地区和韩国半导体产业多年打击后，其老旧产线基本退出，仅剩少数设备仍在运行。在台积电大规模投资日本工厂之前，日本连量产40nm制程芯片都难以实现，在制程领域甚至落后于中国大陆。其封装能力同样逊色，毕竟如果上游都缺位，下游环节还剩什么呢？在芯片设计领域，日本几乎没有新兴设计公司，潜在的一些初创企业在美国和中国大陆海量先进设计企业的夹击下难以立足。 但是如果仅仅聚焦在制造供应链层面，台湾岛内拥有强大能力，日本现在除先进光刻机外，各类生产设备和材料均能自主供应。制造芯片的产业链长度远超绝大多数人想象 在我之前的直播中，有很多激进弹幕说我们应该早日推进“海岛奇兵”迅速夺取台积电产能，这样就可以补全现有的半导体制造业了。但是从产业链供应链角度看，我们现在缺少的不是台湾晶圆厂的产能，而是让现有及未来工厂能够稳定运营、持续生产的能力。 实现高端芯片量产所需的大多数设备、零部件、耗材、材料和软件，其原产地均不在台湾地区。以一家月产能约3万片的晶圆厂为例，可能就需要配备数十种核心设备、数百种工艺材料，以及数以万计的备品备件和耗材，而且这些东西常年需要储存在公司仓库中。材料方面，它不仅需大量化学试剂和金属氧化物等材料，还要囤积各类特种气体。此外，几乎每台设备都离不开管路、阀门、真空泵等配件储备，而光刻机更是需定期更换光刻模组、工件台等专用组件。 这些材料的更换周期通常为数月到一年，而正是这些设备与耗材构成了晶圆厂持续运营的命脉，其重要意义远远大于拿下几个晶圆厂。而在上述备品备件与耗材生产领域，日本企业无疑占据了主导地位。如果我们能搞定这些问题，那获得的战略收益将远大于扩建更多受外国控制的新厂房。 搬走台积电不如重造 观察者网：我记得您说过，半导体厂无法搬走。发展到现在，用于制作芯片的半导体产业真的与文明中的奇观建筑类似吗？您认为台积电向日本和美国的转移会是什么结果？ 芯声：一个半导体厂的精密程度远超想象，常人以为建厂不过是打好地基、搬进设备安装即可。而实际上，对于台积电那些所有的先进制程半导体厂而言，厂内所有设备都必须单独打地基，因为半导体的芯片加工制造精度要求已经达到nm甚至å级别（埃米，1å=0.1nm），经不起任何风吹雨打，任何微小振动都将导致制造出芯片无法正常工作。 假设我们要将一台设备从台湾搬到中国大陆的南京，由于纬度、海拔、温湿度与气压的差异，装备拆卸和重新安装完成后我们都需要重新调试。无论多先进的光刻机，也只能等待那些在厂里工作十余年的“光刻机仙人”团队花数月甚至一年时间将光刻机重新调试至最优状态后，才能进行正常工作。 所以即便美国人希望台积电把现有产能搬往日本或美国，整个搬迁的成本和时间和新建一家工厂没有区别。哪怕他们省下购机时间与成本，但是相关方面仍需长时间“调教”与联动各项生产要素，这几乎无异于重造。 而且半导体制造业对供应链集成度的要求极高，尤其是无法离开稳定的材料与服务，包括氟化氢、光刻胶、特种气体和靶材等耗材必须随时备用，这需要半导体产业中心周围配置有技术领先的化工产业作支撑。 台湾岛与日本距离接近，许多日本化学品企业便在台南、新竹等台积电厂区附近设立前体加工厂，将进口的前体化学品转化为半导体所需材料。而台积电厂区本身靠海，便于海运大宗化学品，也使得供应链成本可以得到有效控制。 反观美国，台积电亚利桑那州工厂位于内陆，既不靠海，运输成本较高；也缺乏成型的化工配套产业园。所有化学品成品只能先漂洋过海运抵圣地亚哥港，再以大卡车长途跋涉六小时才能送达厂区。这会导致该厂区运输成本和运营成本大幅上升。 根据我的估算，综合设备折旧、物流与材料高价等因素，该厂的生产成本约为台南新竹园区的三倍左右，我预计该工厂出厂的芯片成本将彻底失控。 当然美国也在强压台湾企业将技术向日本转移，但日本本身没有那么大的需求。台积电前往日本，很大程度上是受到日本公司的邀请，本质上仍是给索尼“打工”。整体产业链的上下游配套齐全，可以在一个“舒适区”内完成生产，但是最终产能也仅仅能覆盖日本市场需求。相比之下，短期内台湾仍凭借其完整的产业链上下游与供应链优势，保持其高效、连续运营“最佳战场”的地位。 成熟制程芯片已经饱和 观察者网：在现在看来，随着中国的加入，成熟制程的半导体产能似乎即将迎来饱和，这对于欧美半导体产业冲击有多大？对全球半导体格局有多大影响？ 芯声：其实在我看来，成熟制程的芯片目前产能并非即将走向饱和，而是已经彻底饱和了。如今你会常听到欧美媒体指责中国存在“产能过剩”问题，这是从全球视角对产能问题做出的评判。然而，我们还必须考虑极端情形，比如在极端情况下，我国的半导体设备与原材料都无法从外部获得。 那么在这种极端条件下，即使是成熟制程的产能，在中国大陆是否足够？我们也需要做出评估。若条件不那么极限，那么竞争就回归到技术和成本实力本身。相对而言，成熟制程技术门槛并不高，谁拥有产能、谁有优势，各凭本事。届时，落败方很可能被迫裁撤落后或过剩产能，从而缓解产能过剩。 从现在的情况看，欧美企业在成熟半导体领域几乎没有进一步发展的空间。过去几年里，无论是德州仪器、微芯科技，还是欧洲的恩智浦、英飞凌等公司，其在成熟制程领域的亏损高达20%到50%不等。如此持续亏损，迟早会迫使它们削减产能。 它们若转向尖端制程，又要面对台积电与英伟达等企业形成的强大竞争壁垒。对于这种新一轮竞争，我们既希望也衷心祝福这些欧美厂商能够脱颖而出，挑战台积电和英伟达的领先地位。 短时间看，西方公司ai芯片领域投入暂时不会受到成熟制程芯片饱和的冲击。英伟达本身并不拥有成熟制程的晶圆厂，它主要通过委托代工完成产品设计与制造；因此，成熟产能的波动对其影响相对有限。华为部分芯片示意图而英特尔则以14nm为主营盈利节点，并将10nm产能用于pc和服务器芯片的生产，所以同样不太受成熟制程饱和的冲击。真正受到影响的，则是那些以成熟制程为主业的传统半导体厂商——当它们的主力盈利来源受到挤压，就会率先承压。未来只能“祝他们好运”了。 中国半导体发展的上限和下限 观察者网：近年来，关于碳基芯片在内的新芯片路径讨论相当火热，从您的角度看，包括碳纳米管等路线的前景如何？我们与国外相比，差距有多大？ 芯声：碳纳米管技术未来之所以至今未成为主流，是因为现在的芯片价格还不够高。我个人估计，碳纳米管路线和硅基半导体路线的盈亏平衡点会出现在硅基芯片制程达到等效1nm的时候，也就是大概在2030年前后。所以我也认为2030年是一道坎。北大的彭练矛院士是我国碳基芯片的领军人物之一 在我们搞定14nm安全化路线后，我们可以加速推进两条腿走路，不能在碳纳米管路线上延缓研究进度。等到2035年的时候，我们可能会采用别的架构乃至别的材料去替代目前的硅晶圆了，避免陷入西方半导体产业的高成本路线。 而且由于美国对我们碳纳米管相关方面的管控并没有硅基半导体方面那么严，我会认为，相比于光刻机相较于先进水平落后约20年的现状，我国在碳纳米管方面落后世界先进水平大约3年左右。 观察者网：展望未来，您如何看待中国半导体发展的上限和下限？芯声：以2035年为时间节点，对中国而言，这个“上限”意味着要彻底啃下几乎整个半导体产业链，实现从成熟制程到3nm、5nm制程芯片的量产。这样到2035年，我们可以在芯片领域实现像在造船和集装箱领域那样产业优势，如洪水过境般势不可挡。 而“下限”则是大陆半导体产业在保有一定尖端能力的同时，让消费级产品彻底平民化，届时即便我们一时无法量产最先进的3nm、5nm芯片，只要保持充足的7nm产能，并大量维持14nm节点，就能逼迫欧美厂商将资源投入极尖端领域。 在这种情况下，欧美继续往2nm以下制程推进将对中国国家安全影响寥寥，而且那个时候他们会遇到一个困境：高投入、高售价，而愿意买单的消费者寥寥无几。 在2022年marvell公司的报告中提到了各个工艺下芯片开发成本，其中28nm工艺只要4280万美元，22nm工艺需要6300万美元，16nm工艺需要8960万美元。而更先进工艺的开发成本则呈直线上涨趋势，7nm需要2.486亿美元，5nm需要4.487亿美元，3nm需要5.811亿美元，而2nm工艺需要的开发资金是7.248亿美元。未来再进一步，芯片开发成本上百亿人民币不是梦。 到时候，手机加上潜在关税，可能就不是一万人民币左右买一台苹果了，而是一万美元买一台苹果了。
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