華為先進(jìn)工藝芯片路在何方

黎坤

2019年5月16日，美國商務(wù)部將華為列入實(shí)體清單，規(guī)定美國企業(yè)在未獲得美國商務(wù)部許可的情況下不能向華為進(jìn)行供貨，而時隔一年之后的2020年5月15日，美國商務(wù)部再次出臺了出口管制新規(guī)，要求使用美國芯片技術(shù)和設(shè)備的外國公司，要先獲得美國的許可，才可以將芯片供應(yīng)給華為和其關(guān)聯(lián)企業(yè)，這意味著芯片產(chǎn)業(yè)最關(guān)鍵的制造，將有陷入困境甚至斷供的危險(xiǎn)……那么在這種惡劣的環(huán)境下，華為乃至中國芯片供應(yīng)鏈會迎來哪些挑戰(zhàn)和機(jī)遇呢？

“美國要素”從25%下調(diào)到10%，先進(jìn)制程代工被涉及

在去年的“實(shí)體清單”里，規(guī)定技術(shù)、人工、資本占比達(dá)25%的企業(yè)向華為供貨時需要美國商務(wù)部許可，而臺積電因?yàn)橐恢睕]有把先進(jìn)制程放到美國，所以在去年它并沒有受到限制，華為也順勢成為臺積電的第二大客戶，即將到來的5nm時代如果照常發(fā)展，華為海思麒麟1020和蘋果A14將會成為首發(fā)和絕對主力。但今年美國的策略發(fā)生了變化，將企業(yè)“美國要素”占比下調(diào)到了10%，這個比例已經(jīng)相當(dāng)?shù)停_積電也囊括其中，這意味著臺積電要給華為代工就需要美國點(diǎn)頭，這顯然就是斷供之憂的根本。

假設(shè)真的斷供，這對華為和臺積電都不是好事，先進(jìn)制程的研發(fā)非常燒錢，而華為穩(wěn)坐2019全年全球智能手機(jī)出貨量第二，這意味著華為是臺積電最大的戰(zhàn)略合作伙伴之一，在背靠華為銷量支撐的前提下，才能催動先進(jìn)制程的繼續(xù)邁進(jìn)，這也是臺積電能領(lǐng)先三星和英特爾的一個重要原因，失去華為則意味著失去超2.3億片的出貨量，無疑將重挫臺積電先進(jìn)制程的研發(fā)進(jìn)度，給競爭對手追趕之機(jī)。

而對華為而言，失去臺積電意味著失去了先進(jìn)制造工藝，導(dǎo)致未來的民用SoC各方面性能無法追趕高通、蘋果等競爭對手腳步，所以限制代工相對于EDA設(shè)計(jì)軟件和外購芯片來說殺傷力明顯更大，畢竟后兩者還有臨時可頂上的技術(shù)支撐，而全世界擁有10nm制程以下商業(yè)芯片量產(chǎn)實(shí)力就只剩三星一個選擇。但問題在于，10nm以內(nèi)的工藝專利技術(shù)如器件結(jié)構(gòu)、曝光技術(shù)、極紫外光源、光刻膠等基本上是美國主導(dǎo)，所以顯然三星也受制于10%“美國要素”，而且這意味著即便中芯國際等國產(chǎn)代工廠進(jìn)入此領(lǐng)域，如果繞不開這些專利也同樣會受到限制。

代工依賴臺積電成為華為受制的關(guān)鍵原因

臨時加碼備貨是緩兵之計(jì)，國產(chǎn)之路需多年填補(bǔ)

5月19日左右，華為向臺積電緊急加碼了7億美元的5nm/7nm制程訂單，但目前5nm處于良率較低的試產(chǎn)階段，商業(yè)化還有一段時間，而7nm無論EUV還是多重曝光的DUV，都仍處于產(chǎn)能嚴(yán)重不足但需求卻相當(dāng)飽和的狀態(tài)，這意味著華為即便加碼也很難臨時插單。退一步說即便是讓它插單，但只是光刻掩膜的生產(chǎn)也需要3～4個月的時間，還未算入流片、封測等流程，美國商務(wù)部新政留出的120天緩沖期并不太夠用，所以這次加單有一定賭的成分，需要更高級別的談判磋商來解決。

很多讀者朋友可能會好奇，我們?yōu)槭裁床蛔约鹤?，或者說如果我們自己做，需要多久的時間才能迎頭趕上？還是以芯片制造為例，這是一個很龐大的行業(yè)，從單晶硅礦采集、提純、晶圓切割，到晶圓光刻、刻蝕，再到測試、封裝，每一步都有獨(dú)立的技術(shù)壁壘。單說其中門檻最高的光刻，其在整個芯片制造流程中的成本占比達(dá)35%以上，而且極紫外EUV光刻機(jī)只有荷蘭ASML公司可以量產(chǎn)，單臺價格高達(dá)1.2億美元，臺積電、三星、英特爾以及中芯國際都有從ASML訂購，但因受制于瓦森納協(xié)議，ASML并沒有向中芯國際發(fā)貨。

最先進(jìn)的國產(chǎn)光刻機(jī)也只能做到90nm，與ASML有較大性能差距

國產(chǎn)光刻機(jī)目前最先進(jìn)的量產(chǎn)型號為上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司的600系列，最高分辨率僅為90nm，相當(dāng)于英特爾2004年的水平，主要服務(wù)對象是對先進(jìn)制程并不敏感的國防和工業(yè)領(lǐng)域。而且要到明年，也就是2021年才會交付首臺國產(chǎn)28nm光刻機(jī)，據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，國產(chǎn)光刻機(jī)與ASML至少有10年的差距，保守估計(jì)需要15～20年的時間才能迎頭趕上。所以，國產(chǎn)供應(yīng)鏈在先進(jìn)制程領(lǐng)域仍處襁褓之中，需要建立在長時間的基礎(chǔ)科學(xué)研究之上，替代之路基本被堵死，解決問題的思路還是回到了談判斡旋上。

臺積電5nm工藝赴美建廠，來自“隊(duì)友”的補(bǔ)救？

正如前文所述，華為即便單看智能手機(jī)端也是全世界最大的玩家之一，純粹站在商業(yè)角度來說，與臺積電等一眾上游供應(yīng)鏈屬于互相依賴的關(guān)系，斷供華為實(shí)屬無奈之舉，無疑會明顯影響這些企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，再加上放眼全球也找不到第二個能替代華為的下游企業(yè)，因此它們也會想辦法進(jìn)行交涉、斡旋。

此前臺積電在美國只有一座投產(chǎn)工廠，建于1996年，僅能供應(yīng)0.16～0.35微米制程

也正是在5月15日這一天，臺積電宣布投資120億美元在美國亞利桑那州設(shè)立一座5nm工廠，這是臺積電第一次將先進(jìn)制程工廠設(shè)置在中國臺灣之外的地區(qū)，預(yù)計(jì)2021年動工，2024年開始量產(chǎn)。這次宣布建廠不僅是時間點(diǎn)微妙，而且從經(jīng)濟(jì)效益來說，因?yàn)槊绹纳a(chǎn)成本高昂但成品售價卻無法提高，所以毛利會大幅降低，明顯屬于“不劃算”的投資，再加上這次建廠的時間線也拉得非常長，2018年臺積電在南京建16nm工廠從動土到量產(chǎn)只花了20個月的時間，在美國卻足足要三年，并且等到2024年5nm投產(chǎn)時，臺積電/三星的3nm應(yīng)該也已經(jīng)完成量產(chǎn)并進(jìn)入2nm研發(fā)階段，屆時5nm的定位就顯得有些高不成低不就了……所以總體來說，臺積電赴美建廠的目的還是傾向于討好美國政府，寄望能繼續(xù)給華為代工。

編輯觀點(diǎn)

無論情況如何變化，一波低潮對于華為來說在所難免，但背靠國內(nèi)市場巨大的內(nèi)需拉動力，以及5G基建和華為本身在5G通信專利上的優(yōu)勢，穩(wěn)住基本盤其實(shí)問題不大，挺過了這一波限制之后，理論上就會迎來轉(zhuǎn)機(jī)。而且美國限制令的主要目的還是牽制，為本土企業(yè)在5G等方面的追趕留出時間，畢竟不少美國上游供應(yīng)鏈對華為也有很強(qiáng)的依賴性，這種殺敵一千自損八百的策略也并不適合持久進(jìn)行。