据媒体最新报道,美国于2024年12月23日宣布,依据《1974年贸易法》第301条款,对中国生产的成熟制程工艺芯片(即传统或基础半导体)展开调查,有可能导致对相关产品征收关税或实施进口禁令等措施。实际上,仅是从2022年到2024年间,美国就已专门针对中国先进制程工艺芯片实施越来越严苛的限制措施。
对此,台湾媒体Digitimes认为,美国限制先进制程,意图阻断中国在如高性能运算HPC和人工智能AI等前沿技术领域的发展进步/创新突破;而美国对成熟制程展开贸易调查及加征关税,意在削弱中国芯片产业在规模化生产与全球市场中的竞争力,并且迫使供应链和国际资本向中国之外的地区倾斜。
按照半导体行业对成熟工艺芯片的定义,即采用相对成熟的半导体制造工艺生产的芯片。成熟制程工艺一般是指那些已经过了多年研发、优化和量产验证的制程技术。与先进制程工艺相比,成熟制程工艺在技术难度和成本投入上相对较低。
半导体制造工艺通常用制程来衡量。目前,28nm及以上的制程工艺称作成熟制程工艺,包括28nm、45/40nm、65/55nm、90nm等主流12英寸制程,以及0.13至0.5µm的8英寸和6英寸制程,甚至更早期的4/5英寸制程。
由成熟制程工艺生产的芯片约占90%的市场需求,涵盖模拟芯片、电源管理、MEMS传感器、蓝牙、Wi-Fi、射频前端芯片、功率半导体、MCU、光电芯片,以及如DSP、MPU等。成熟制程工艺芯片的应用领域非常广泛,例如消费电子、汽车电子、通讯、医疗、工业、家电等。
Digitimes称,当前成熟制程工艺芯片产业面临的一大挑战便是产能过剩。由于中国晶圆厂快速扩张,产能过剩已对全球供应链带来影响。根据中国半导体智库芯谋的统计,截至2024年10月,中国12英寸晶圆厂已达40座,建设中的产线还有约19座,规划兴建中的产线也还有11座,多集中在成熟制程工艺领域。
美国围绕先进制程实施限制,中国本土晶圆厂将重点转向成熟制程工艺,导致产能过剩,在市场上引发价格竞争。美系IDM大厂如德州仪器(TI)、亚德诺(ADI)、Wolfspeed等,近年在中国市场频频遭遇本地低价竞争的压力——要么跟进市场降价竞争,要么弃守中国本土市场。
中国本土晶圆厂商,包括中芯国际、华虹、合肥晶合集成等领军企业,以及厦门联芯、深圳粤芯等新秀企业,均以本土客户为主,扩张产能,加快本土替代化进程。以中芯国际为例,有超过80%的订单来自本土客户,约20%来自欧美客户——业务已高度本地化。此外,外资和台资企业欲在中国市场销售产品,也多是选择在中国生产。例如,意法半导体宣布与华虹合作,计划2025年在中国制造40nm MCU。
中国不仅是全球最大的芯片消费国,也是主要的终端电子产品出口国。一部分芯片出口到越南、菲律宾、印度尼西亚、马来西亚等地,用于当地后段生产组装,对中国芯片供应依赖度颇高。Digitimes表示,301调查及其限制措施一旦落地,将使中国晶圆代工厂的外销订单面临更大挑战;尽管本地订单及外商落地生产的需求可以弥补一部分缺口,但未来的影响仍取决于美国的政策力度究竟有多大,说直接点,也就是关税比例会有多高。而且,随着成熟制程芯片市场的竞争日益加剧,将来可能也会出现二线晶圆厂之间的整合与重组。
芯语网站上的文章称,市场人士预计,美国很可能会全面禁止在进口电子产品中使用任何中国制造的芯片。事实上,许多厂商早就开始展开相关部署,例如,两大美国电脑品牌在半年到一年前就已传出将全面停止使用中国制造和设计的芯片,而其他品牌也针对进入美国市场的电子产品做了相应的供应链调整。此外,芯片设计厂商也已开始调整投片策略和出货方针,供应链分流的情况早已发生,只不过,目前有相关要求的客户,多数为美国或是中国的品牌、消费性电子大厂,等到美国实际政策落地将会有大规模调整。
半导体行业自媒体芯智讯日前发文称,根据TrendForce今年11月公布的数据显示,2023年中国台湾地区先进制程产能占比高达71%;但是随着美国、日本等地发力先进制程工艺,美国先进制程产能占比将会从2023年的9%大幅增长至2027年的21%;日本先进制程产能占比也将从2023年的0增长至2027年的4%。届时,中国台湾地区先进制程产能占比将在2027年下跌至54%;中国大陆地区由于受到限制,使得先进制程产能增长受限,预计2027年在全球先进制程产能中的占比将由2023年的8%下降至6%。
芯智讯称,TrendForce的数据也显示,2023年中国台湾地区成熟制程产能占比45%,中国大陆地区则占比31%,韩国占比8%,美国占比5%,日本占比2%。虽然中国大陆地区目前成熟制程工艺产能在全球的占比并不算低,但正是因为美国的限制,使得中国大陆晶圆厂商不得不将重心从先进制程转向成熟制程,重点面向本土市场对于成熟制程芯片的庞大需求。预计2023~2027年全球晶圆代工成熟制程(28nm以上)产能全球占比将维持在70%左右。
美国对中国芯片产业的限制政策措施接二连三出台、步步紧逼,已令国产先进制程工艺芯片面临着急需突破的重重难关——涵盖半导体设备、材料、软件等。不妨以华为为例来说,最近一年多来华为手机搭载的自研麒麟系列芯片,就足以让外界窥视国产先逻辑进制程工艺芯片的进展。华为最近发布的Mate 70系列手机中,Mate 70搭载麒麟9010芯片,Mate 70 Pro/Pro+/RS首次搭载麒麟9020。麒麟9010芯片由今年更早前发布的华为Pura 70 Pro/Ultra首发搭载。根据TechInsights分析,麒麟9020麒麟9010的增强版,都采用了与麒麟9000S(Mate 60系列搭载)相同的制程工艺。TechInsights表示,这似乎意味着,美国的限制已经阻碍了中国先进制程工艺芯片技术的进步。其他如人工智能AI芯片等,就不再一一列举。
小结:推动中国从芯片消费大国向芯片产业强国转变,尽管道路崎岖,但充满希望与机遇,这样做也非常有必要。