中國第三代半導體大夢 能突破美國封鎖嗎?

中國的半導體產業發展能順利嗎?  圖/Envato Elements

《彭博社》2021 年 6 月 17 日報導,由於中國晶片製造產業遭到美國科技封鎖,中國國家主席習近平任命中國貿易代表暨國務院副總理劉鶴主導新領域第三代半導體的規劃,而整體計畫整合貿易、金融和技術來帶動第三代半導體的研發,以期透過新的半導體領域來繞過美國的科技封鎖。

美國前總統川普任內制裁華為,並且擋住華為旗下的晶片設計海思半導體取得晶片製造的產能,此舉重及中國科技產業的痛處,上海諮詢商 ICWise 首席分析師顧文俊說:「中國是全球最大的晶片消費國,因此(晶片)供應鏈安全是重中之重,任何國家都無法控制整個供應鏈,但國家等級的努力絕對比一家公司強大。」顧文俊點出了中國政府的想法。

隨著中國在傳統矽晶片製造面臨從技術開發到大量資本投資的一系列挑戰,以氮化鎵和碳化矽等化合物為基材(substrate)的第三代半導體成了中國賴以厚望的救命繩。第三代半導體的產品性能優於傳統矽晶片,製造所需的材料和設備也不同於傳統矽晶片,再加上目前尚未有哪一個國家在這個領域搶得主導地位。因此,第三代半導體成為中國半導體產業繞過美國技術的最佳選擇之一。

分類第一代半導體第二代半導體第三代半導體
材料矽(Si)
鍺(Ge)
砷化鎵(GaAs)
磷化銦(InP)
氮化鎵(GaN)
碳化矽(SiC)
應用邏輯晶片等手機和基地台功率放大器、雷射
(包括人臉辨識的面射型雷射)、光纖傳輸
光達、車用二極體、5G、衛星通訊功率放大器、
馬達控制器、或風力發電等電力控制系統
資料來源:財訊

《彭博社》報導習近平挑選了劉鶴來主導中國的第三代半導體發展,投入資金高達 1 兆美元。根據中國政府聲明,2021 年 5 月劉鶴召開技術工作組會議,討論發展下一代半導體技術的方法。69 歲的劉鶴自 2018 年以來一直在技術改革工作小組裡,因此他也監督開發中國自己的晶片設計軟體和極紫外光曝光機,以期在傳統矽半導體設備繞開美國的封鎖。目前中國大型晶片製造商和研究機構紛向中國科技部和信息化部提交計畫爭奪國家計劃和融資。

已遭美國制裁的中國電子科技集團和中國鐵建的幾家子公司已獲得中國政府的重點支持。其中中國電子科技集團已能利用自己的內部技術生產,用碳化矽製造出可以在攝氏 200 度下工作的功率元件,此種元件可以應用電信、電動車等多個關鍵產業中,並減少中國對英飛凌、羅姆和科銳等海外供應商的依賴。 

晶圓製造,中國政府也準備再投入大量資源發展第三代半導體產業。

然而到目前為止,中國在晶片領域的投資並沒有出現讓人驚豔的結果。中國在 2015 年設定目標要在 2025 年半導體自產率達 70%,目前僅從 10% 提高到 16%,一般預計 2025 年儘可能達到 20%。中芯國際目前是中國晶片製造的領頭羊,但在技術能力上仍落後台積電與三星約 6 年。此時此刻中國正大舉投資,而台積電與三星也沒坐等對手追趕,台積電將在未來三年投資 1,000 億美元以擴大領先差距,而三星和英特爾已宣布將大舉投資跟上步伐。而中芯國際目前幾乎無法從價值 90 億美元的資產和設備中賺到一毛錢。事實上,在過去的三年裡,中芯國際從生產晶片中賺到的錢跟從利息中賺到的錢一樣多。

而從中國政府注資效益的角度來看,自 2014 年以來中國已向兩個獨立的國家基金共投資 510 億美元,以幫助國內半導體企業追趕海外競爭對手。中芯國際和紫光集團糟糕的財務表現表明,中國投入所有資金最後所呈現出的自有技術和在地市場非常薄弱。中國可能會試圖推動、刺激或迫使中國公司購買中國自產的半導體相關產品,試圖創造出市場。這樣的方法在汽車、航空產業可能有用,但對華為、聯想、阿里巴巴等公司來說,就會因此無法取得最先進晶片而導致自身的技術研發被拖累。因此,中國企圖以計劃經濟的方式創造出市場仍舊無法刺激自家半導體產業擠身世界一流。

參考來源:
2021/06/17 Bloomberg Xi Jinping Picks Top Lieutenant to Lead China’s Chip Battle Against U.S.
2021/06/18 Bloomberg Will a Chip Czar Guarantee China Success? It’s a Moon Shot

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