硅|中國可以製造晶元嗎？

台積電8英寸晶圓實驗室的現場。 （圖片來源：台灣半導體製造有限公司）

斯圖爾特·蘭德爾（Stewart Randall）繼續他的系列文章，探討中國為實現獨立於集成電路進口而做出的努力。

冒著聽起來過於消極的風險，讓我們討論一下中國的半導體晶圓廠/晶圓廠情況。晶圓廠是很難想像中國完全獨立於集成電路（IC）進口的重要原因之一：中國沒有任何地方可以製造出最先進的晶元。半導體獨立性「大基金」已將該地區列為優先事項。

我保證我會寫一些關於中國半導體發展的正面文章，但這是現在的熱門話題。台積電（TSMC）否認的謠言上周籠罩著美國對晶圓代工廠商台積電（TSMC）削減對華公司銷售的壓力。因此，讓我們看一下IC行業的這一關鍵部分：物理上製造晶元。

什麼是晶圓廠？

晶圓廠或鑄造廠是製造半導體的工廠。為了製造最前沿的晶元，晶圓廠需要來自世界各地的資本設備，其中最先進的設備來自歐洲，美國和日本。

晶圓廠內部發生的事情類似於鍊金術。從某種意義上講，至少在討論硅晶元時，他們正在使用ASML和LAM等公司的設備將沙子變成晶元。這不是一個一時興起的行業。一台ASML光刻機（占生產線的一部分）成本約為1億美元。

像英特爾這樣的集成設備製造商都在運營自己的晶圓廠，但是今天我們正在研究「純晶圓廠」。純晶圓廠不設計晶元，儘管有些晶圓廠與設計服務合作夥伴緊密合作。他們通常製造晶元以訂購諸如HiSilicon或Qualcomm之類的「無晶圓廠」 IC公司，以GDSII類型文件的形式接收設計。

中國的晶圓廠怎麼樣？

富有想像力的「台灣半導體製造公司」（TSMC）主導著全球純晶圓廠市場，接近50％的市場份額。三星以18％的差距位居第二。來自美國的第三名Global Foundries僅佔9％的市場份額。

在這個行業中，有兩家主要的中國公司：「半導體製造工業公司」（SMIC）（我認為他們試圖在想像力部門擊敗台積電）和「華虹」。這兩個公司分別在全球市場中佔有5％和1.5％的份額，大部分銷售在中國。雖然這兩個晶圓廠在28Nano（nm）以上的產品中具有廣泛的競爭力，但在下面的任何產品中都處於掙扎狀態，而最小的工藝就是高端晶元所在的位置。

中國的晶圓廠落後了，由於以下幾個原因，它們很難追上來：獲得最新設備，人才匱乏，競爭遲到。

設備

領先的設備公司需要很長時間才能製造最新的設備。像ASML和LAM Research這樣的公司自然會將最大的客戶放在第一位。台積電和三星將永遠排在第一位。

此外，設備製造商無法輕易擴大生產能力，以使中國的晶圓廠能夠更快地使用極紫外光刻（EUVL）等設備。使它們所需的技能很少而且相差很遠。

地緣政治也阻礙了按時交付或更糟糕的最新設備的方式。一家名為福建金華的存儲器製造商在2018年底因美國出口禁令而被切斷與該設備的聯繫。除了沒有美國和與美國有聯繫的歐洲供應商以外，該公司不得不取消一個60億美元工廠的計劃，而且看來仍然沒有生產任何晶元。截至今天，該公司的網站已打開，但其產品頁面（中文）為空。

天賦

最好的人才自然是最好的公司。如果您是該行業的應屆畢業生，則需要去台積電或三星。否則，您甚至可以選擇其他行業。

這很有趣，但是我曾經與之交談的每位SMIC工程師（管理層之外）都抱怨工資低，工作時間過長（想想996，有時甚至更糟）。夜班也不好玩。現在，台積電（TSMC）等公司的極端工作時間可能相似，但工資情況卻不同。

為了填補人才缺口，中芯國際和其他公司一直以高薪和其他津貼的台灣，韓國和日本工程師為目標。大筆資金已投入到這類人才招聘中，這有助於贏得一些新員工，但也可能引起當地工程師的不滿，他們所獲得的薪水不及外國同行。迄今為止，額外的人才並沒有幫助中國的晶圓廠趕上來。其他障礙實在太大。

定時

中國的晶圓廠遲到了，在技術上一直落後，如上所述，在購買設備方面排在後面。它並非在每個部門都適用，但在這裡確實是先發優勢。中芯國際進入該行業的時間比台積電落後13年，而19年後，它在技術上仍然落後，在商業上也遠遠落後。

例如，直到今年之前，中國沒有一家晶圓廠能夠製造FinFET設計。無需贅述，FinFET是當前的最高端工藝，它可以使用3D結構將更多的晶體管裝入特定區域。台積電自2010年代初開始生產FinFET。經過幾次延誤，其中一些是由於美國對ASML施加的壓力，中芯國際終於宣布一條14NanoFinFET生產線已經在幾個月前投入生產，只是開始小批量生產，並聲稱隨著我們的發展，已經開始批量生產。說話。同時，台積電和三星已經成熟到7nm，明年將有5nm，並已開始建造3nm晶圓廠。

前景如何？

迄今為止，中國的半導體大基金投資於純晶圓廠和存儲廠，在這兩個領域，至少在商業上，幾乎沒有什麼明顯的成果。但是請注意這個空間。七月份募集了2000億元人民幣（約合280億美元）的大型基金Mark II可能會繼續在這些領域進行大量投資，但解決這個問題只能投入很多。像ASML這樣的行業大王製造商是台積電和英特爾的一部分，這使得中國的晶圓廠難以領先於先進設備，而且鑒於技術的敏感性，中國的投資或收購似乎不太可能。

擺脫困境的唯一方法是，實際上，第二大資產管理公司將其資金用於創建中國資本設備製造商。似乎這是一個焦點，特別是等離子蝕刻設備。我以為大陸等離子蝕刻設備製造商Naura將獲得部分資金來突破目前的14nm限制，但仍然沒有跡象表明中國在高端光刻方面有強大的實力。沒有一家工廠，中國的晶圓廠仍將依賴國外技術。外國設備供應商全部離職後，我們都看到了福建金華的風采。

儘管其他國家也有類似的依賴，但由於地緣政治原因，中國的集成電路供應面臨風險，即使世界上有很多錢，它也不會很快擁有自己的替代設備。