按Enter到主內容區
:::

財團法人海峽交流基金會

:::

美國科技管制對中國大陸半導體產業之影響◆文/鄭凱安(資策會產業情報研究所組長)

2018年,時任美國總統川普(Donald Trump)宣布對中國大陸多項商品加徵關稅,中國大陸隨即對美商品加徵關稅予以反制,開啟美中貿易戰,雙方輪流提高關稅使貿易戰逐漸升溫。同年4月,美國針對原本就在商務部懲處名單中的中興通訊(ZTE)下達產品禁令,作為貿易戰談判中的籌碼,成為美國對中國大陸5G通訊技術與產業管制的開端。

美中貿易戰轉向科技戰 科技管制成為常態

基於全球5G通訊技術與產業話語權的爭奪,美對中興通訊實施禁令後不久,2019年對準華為實施禁令,禁止華為取得美商高通銷售之5G手機晶片,更在2020年5月宣布禁止華為取得所有使用美國技術生產的手機處理器晶片,徹底封鎖華為在5G高階手機的發展機會。華為在5G處理器晶片受挫,讓美國看到遏制中國大陸半導體技術發展的可能性,使得科技戰由5G領域轉向更關鍵的半導體領域。

美國試圖透過高科技管制限制中國大陸半導體等領域之技術與產業發展,主要武器就是依據國際間針對常規武器及可轉為軍用物品與技術出口進行管制的《瓦聖納協議》(The Wassenaar Arrangement),推動與盟國共同對中國大陸實施多邊出口管制。美國商務部也持續蒐集中國大陸高科技研究機構與企業之動態,提出「實體清單(Entity List)」,透過滾動式更新,鎖定具體的管制對象,以強化出口管制的成效。

美國持續加強對中國大陸    先進半導體技術管制

2020年12月,美國將中國大陸晶圓代工領導業者中芯國際列入實體清單,限制其取得極紫外光曝光機等10奈米以下半導體製程設備,防堵中國大陸自主開發生產先進製程運算晶片,並力促台灣、日本、韓國、荷蘭等國之半導體晶片與設備業者配合,全力防堵中國大陸在半導體先進製程技術的發展。

2022年8月美國《晶片與科學法案》生效,確保在本土建置半導體製造產能與投入先進半導體技術研發,隨即在2022年提出一連串針對中國大陸半導體產業的出口管制措施,擴大限制範圍,降低中國大陸對美國及全球半導體產業的競爭威脅。美國商務部下屬產業及安全局(BIS)宣布將輔助3奈米以下環繞式閘極場效電晶體積體電路設計所需之電子設計自動化 (EDA) 軟體列入對中國大陸的出口管制清單。這是防堵中國大陸發展半導體先進製程技術與元件的重要措施,使中國大陸業者從設計的源頭就失去開發先進運算晶片的核心工具。

2022年10月,BIS再次宣布包含製程設備、先進運算晶片以及超級 電腦等新的出口管制項目,透過這些管制,進一步限制中國大陸在高階晶片製程量產規模的發展,以及高階運算能量的建立。羅列如下:

1.製程設備方面:限制14/16奈米以下邏輯晶片製造設備、18奈米以下DRAM製造設備,以及128層以上Flash記憶體製造設備售予中國大陸。

2.先進運算晶片與超級電腦方面:限制運算效能達4,800 TOPS(每秒兆次運算)以上,且訊號連接傳輸頻寬達600GB/s以上的晶片售予中國大陸。

3.超級電腦方面:限制41,600立方英呎以下體積內執行雙精度運算效能大於100 petaFLOPS(每秒1,000兆次浮點數運算)的超級電腦售予中國大陸。

4.人員管制方面:美籍人士須取得許可才能為中國大陸半導體廠服務。

上述製程設備方面的管制,已對中國大陸高階邏輯晶片、高階記憶體的未來擴大量產形成限制。為避免部分業者將成熟製程設備轉用於高階邏輯晶片或高階記憶體晶片製造,導致出口管制成效不彰,美國商務部2022年12月15日宣布將中國大陸NAND Flash記憶體領導廠商長江存儲列入實體清單,確保長江存儲的半導體設備及其零組件採購列入美國商務部的監管範圍。

美國科技管制    衝擊中國大陸IC設計版圖

美國的半導體科技管制對中國大陸半導體技術與產業的發展造成重大衝擊,受影響較大的次產業包含IC設計產業、IC製造產業與半導體設備產業等,然中國大陸積極建立自主半導體供應鏈,長期而言將對全球半導體產業的發展形成衝擊。

華為被美國列入管制清單,對中國大陸IC設計產業產生極大的衝擊。根據IC Insights統計,2019年華為旗下海思半導體為中國大陸最大的IC設計業者,營收占中國大陸IC設計產業產值約20%,並在全球無晶圓廠IC設計業者中排名第6。受管制禁令衝擊後,華為轉向車用電子、雲端等新產品領域發展,海思半導體發展重心也從5G通訊晶片與手機處理器轉向物聯網與顯示驅動IC為主,但市占率與營收明顯下降,全球排名滑落至第15位,並喪失中國大陸IC設計產業領導地位。

中國大陸高階邏輯晶片與高階記憶體量產受限

中芯國際等代工業者無法取得如EUV曝光機台等10奈米以下先進製程設備,只能被迫將資源轉向發展成熟製程相關技術;2021年中芯國際宣布在深圳、北京與上海擴產,主要製程均聚焦於28奈米,足可反映這種趨勢。

2022年10月的禁令,進一步涵蓋了14/16奈米以下高階邏輯製程、18奈米以下DRAM記憶體製程,以及128層以上NAND Flash記憶體製程所需之設備,打擊層面擴大到中國大陸記憶體產業,首當其衝的就是NAND Flash領導業者長江存儲及DRAM領導業者長鑫存儲。長江存儲原預計於2022-2023年試產232層NAND Flash晶片,但被美國列入實體清單後,計畫落空;長鑫存儲原預計2022年導入17奈米量產製程,也受限於美國設備禁令無法推進。中國大陸在高階記憶體的量產進展受阻,短期內將失去與國際記憶體大廠競爭力,僅能聚焦利基記憶體市場。

另一方面,已在中國大陸境內設廠的外商如晶圓代工業者台積電,以及韓國記憶體業者三星、海力士等,受到禁令影響,恐難再於中國大陸境內擴產,使得中國大陸境內高階邏輯晶片與記憶體供給量受限,影響終端應用產業發展。

自立自強    內循環力挺半導體供應鏈

面對美國加強管制,中國大陸積極投入半導體供應鏈自主發展。在「十四五」政策規劃中,明定以國內需求「內循環」帶動半導體產業發展的策略方向,並給予經費支持;另一方面,「大基金」二期2,000多億人民幣經費,也針對半導體產業重點領域進行投資,舉全國之力支持自主半導體供應鏈的發展。

在政策與經費支持下,近期中國大陸半導體產業近期快速發展。以IC設計產業為例,企業數從2018年的1,698家成長到2021年的2,280家;晶圓代工產業方面,以中芯國際為首,各主要晶圓代工業者紛紛投入擴產,相較於2021年,2022-2023年之產能平均增長幅度達到30%,為中國大陸的內需應用市場提供支持。

製程設備方面,北方華創等半導體設備業者積極開發自主技術的半導體製程設備,在28奈米、40奈米成熟製程領域陸續取得成果,而中微半導體的電漿蝕刻設備更打進一線晶圓代工廠的先進製程。封測方面,長電科技為首的封測業者近期也積極開發先進封裝技術,透過多晶片封裝提升晶片效能。

美國與中國大陸從貿易戰打到科技戰,進入全球高科技產業話語權的競爭,特別聚焦於半導體產業。然中國大陸半導體產業被迫聚焦於成熟製程與應用,並積極發展自主技術及供應鏈,已逐漸展現成果。長期而言,全球半導體產業的版圖將有大幅變動,臺灣應密切關注。

回頁首