半导体纳米竞争的盲点,中国笑到最后?

半导体纳米竞争的盲点,中国笑到最后?

题图来自Unsplash,基于CC0协议

提到技术竞争时,焦点不可避免地集中在最先进的数字上。就半导体而言,就是在芯片上的电子电路的线宽。“纳米”的意思是“十亿分之一”,成为衡量微细加工技术的一个单位。

英特尔在7纳米掉队。只有台积电(TSMC)和三星电子能够达到5纳米以上至3纳米。这两家企业正在进行一场2纳米的竞赛,看谁能在三年后实现大规模生产。比较数字的话,的确很容易理解。但事实上,制造商是用不同的设计制造电路,因此真正的集成水平不能与各自单方面宣布的纳米级数字相提并论。

在日本政府的支持下成立半导体制造企业“Rapidus”(11月11日东京港区,Kyodo)

在日本政府的支持下新成立的半导体制造企业“Rapidus”提出了“超越2纳米”的大胆旗号。就任社长的小池淳义希望大干一场,为工程师们鼓劲,在日本创造颠覆性创新。数字本身并不是目标,而是表明了追赶台积电和三星电子、重回硅业强国的决心。

日本进入这个领域可能会使纳米竞争进一步升温,但“体力”最好的中国不参与这场竞争,因为美国已经切断了通往中国的先进技术的流动。出口管制扩大到与先进加工有关的所有产品、材料和知识产权(IP)。如果美国以经济安全为由实施制裁,其盟友日本和韩国都别无选择,只能服从。

三星电子宣布量产3纳米半导体

因此,中国和“西方”之间的技术差距,被认为从以前3年,扩大到了五年以上。日本的电子行业似乎松了一口气,认为中国再也不能追赶了。但情况真的是这样吗?

中国扩大上一代半导体技术的投资

在比较数字大小的纳米竞争的背后,还有另一条“战线”。那就是上一代半导体芯片能以多大的成本和数量进行生产的实力竞争。

中国的产业政策不仅关注先进技术。不容忽视的是在“西方”经济制裁之后,调查显示中国开始将巨额资金投入到纳米数更高领域的设备。

例如,中国最大的国有半导体代工厂商中芯国际(SMIC)的设备投资额发生了巨大的变化。据一位日本政府的相关人士透露, 中芯国际对于先进产品14~16纳米,2020年的估计投资约为35亿美元。然而到了实施制裁的2021年,这一数额急剧减少到不到1/3,为10亿美元。

与此相反,上一代技术领域的投资正在迅速增加。28~39纳米几乎翻了一番,从33亿美元(2020年)到55亿美元(2021年)和62亿美元(预计2022年)。

生产能力也是如此,处于领先地位的14~16纳米停滞在每月不到10万片的水平(换算成200毫米的晶圆计算)。相比之下,传统的17~27纳米显示出每年两位数的增长,从2020年的90万片到115万片,此后是130万片。在28纳米以下,线宽更大的领域,增幅甚至更大,每年增加30%~40%。

中国最大半导体代工企业中芯国际(图片来自中芯国际官网)

纳米数字越大,产品难度越小,中国的投资和生产能力的增长也越大。似乎中国放弃了前沿领域,回到上一代技术。

其实中国很冷静,因为全球半导体的实际需求大部分是在上一代技术领域。半导体短缺导致世界各地的汽车和消费电子制造商悲鸣的是因为技术上10纳米以上的通用品买不到。

作为中国设备投资的结果,也许在三、四年后,全球市场将充满中国制造的低成本、高质量的上一代技术的半导体。制造业最需要的是功率半导体、传感器和控制电机的模拟元件。线宽只有28、40和65纳米。这不会因为电动车(EV)的普及和数据中心的林立而改变。

日本赢技术,输市场

如果是半导体上一代技术,不会受安全保障上的制约,在美国的监管框架之外,中国制造商几乎可以自由出口到世界各地。“纳米竞争”看似很简单,以至于忽略了来自中国的价格破坏能力。

这让人想起之前的钢铁行业。日本和世界的一些大型钢铁企业,被中国压倒性的生产力量打败而被淘汰。虽然在技术上赢了,但在市场上输了。有必要关注这样的历史会不会在半导体行业重演。

在日本半导体表面舞台上很多知名企业,如铠侠,、瑞萨电子、 索尼和罗姆。然而,日本各地实际上有大约80家不知名的上一代技术的半导体中小工厂。

这些多是经营不善、设备陈旧,对未来没有展望的企业。在解决半导体短缺的紧急措施的借口下,日本政府在2021年的补充预算中倾注了470亿日元的补贴,但即使输血可以维持这些企业的生存,也不会把病治好。

台积电和三星的盈利结构显示,在价格较高的纳米竞争领域,利润率更高。在这个意义上,日本的新半导体制造厂商“Rapidus”的策略是瞄准2纳米之后的目标。

台积电成为半导体生产的王者

但是,半导体行业无法依靠一家企业的力量来复兴。如果缺乏在上一代半导体技术领域的战略,复兴的梦想最终会成为空中楼阁。

超越日本企业成为王者的台积电,就很好地利用了技术过时的工厂。每当一项新技术被开发出来,就会建一个先进的工厂,而之前的先进工厂就会成为一个上一代技术的工厂。这是一个聪明的商业模式,在质量和数量上都保持着不懈的竞争力。

进行纳米竞争的尖端产品,被安保的理论管理了企业。在这一领域,中国可能会孤立而失败。但另一方面,自由贸易的逻辑在上一代技术的半导体产品中起作用,数量是最重要的,中国应该能够在贸易战中显示出实力。谁会笑到最后呢?

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