站队美国!日本拟限制23项半导体设备出口,涉及6大类,中国如何杀出重围?

时间2023-04-04


3月31日消息,日本政府宣布,将修订外汇与外贸法相关法令,拟对用于芯片制造的六大类23项先进芯片制造设备追加出口管制。



最新措施的重点是先进半导体制造设备,制造芯片所需的极紫外(EUV)设备也被列入其中。这23项包括:3项清洗设备、11项薄膜沉积设备、1项热处理设备、4项光刻/曝光设备、3项刻蚀设备、1项测试设备。



设备制造商需先申请到出口许可,才能将设备向境外运输。日本政府将从3月31日至4月29日征求意见,争取在7月施行修改的法令。届时可能会影响到10多家日本半导体设备公司,包括刻蚀设备龙头东京电子、曝光设备龙头尼康、清洗设备龙头Screen Holdings、测试设备龙头爱德万测试等。

部令的修订并未明确指定中国等具体国家和地区。“我们预计对国内企业的影响有限,”日本经济贸易工业部长西村康俊在新闻发布会上称这一举措“不会与去年10月的美国措施一致”、“不会针对特定的国家”。

但实际上,新增的23项设备引入许可申请规定后,除了对其友邦等42个国家和地区会简化手续外,对向中国等国家及地区出口的难度较大。

美国在去年对向中国出口芯片设备实施全面限制之后,又拉拢日本、荷兰这两大坐拥全球头部半导体设备供应商的国家,对中国芯片供应升起更大的技术铁幕。日本新增半导体设备出口管制的决定正是在这一背景下做出的。一旦日本、荷兰选择与美国合作,通过颁布出口管制新规滥施“科技霸权”,或将对未来全球半导体产业格局造成不可逆转的影响。

尽管日本此前从未公开承认与美国达成协议,并曾表示将采取自己的措施,但日本经济贸易工业贸易部门的一位高级官员称,日本将与美国保持一致(在用技术管制遏制中国获得先进芯片制造能力的努力方面)。

纵观整个半导体材料领域,由于其技术壁垒高、生产难度大、验证周期长等特点,导致大部分半导体材料都处于寡头垄断的局面,核心技术长期掌握在欧美、日本、德国、韩国等国家手中。其中,日本就供应了全球超50%的半导体材料,例如全球超70%的光刻胶均由日本生产,由JSR、东京应化、信越化学、富士电子4家企业瓜分。而在半导体制造过程所需的19种核心材料中,日本就占到了14种,处于绝对领先地位。此外在硅片市场,2018年全球近90%的市场都被日本信越化学、日本SUMCO、中国台湾环球晶圆 、德国、韩国SK Siltron占据,市场集中度非常高。

相比之下,我国本土半导体材料行业起步晚、发展慢,加之本土市场长期被国外巨头牢牢占据,导致本土玩家呈现“小而散”的格局。而本次出口管制新规无疑将对中国半导体产业带来重大的影响和挑战,那么我国半导体产业的发展又该去向何方呢?

01 全球半导体芯片局势分析

在现有的条件下,哪个国家掌握了最新的科技手段,那么这个国家就在国际舞台上拥有着决对的话语权。看到芯片领域所蕴含的发展生机后,很多国家都相继加入了全球芯片战场上,为了抢占市场先机。

中国、美国,欧盟三大经济体,纷纷争夺芯片的制高点。

芯片的竞争已经进入了大国竞争的层面,不再单单是经济层面的竞争,人力、物力、财力,全都集结于此。

谁输掉了芯片战争,就输掉了未来,输掉的直接就离开了第一阶梯,只能成为未来大国的跟班。未来芯片行业,充满极大的不确定性,但没有哪一个大国能轻易言败。

1)日本确立[半导体数字产业战略]

2021年6月4日,日本确立了[半导体数字产业战略],将加强与海外的合作,联合开发尖端半导体制造技术并确保生产能力。

2021年年底,日本在批准的预算修正案中,[半导体产业基盘紧急强化一揽子方案]共计获得7740亿日元的预算,涵盖半导体生产、半导体设备、5G通信等;其中计划拨出6170亿日元,用于强化半导体生产体系。

2)美国通过《2022年美国竞争法案》

2022年2月4日,美国国会众议院审议通过《2022年美国竞争法案》。其中重点强调对半导体芯片产业领域的支持和补贴,包括将为半导体芯片产业拨款520亿美元,鼓励企业投资半导体生产,其具体用途包括半导体制造、汽车和电脑关键部件的研究。

其中390亿美元用于支持芯片制造,109亿美元用于支持芯片研发设计等;该法案还提出,未来六年内投入450亿美元,缓解供应链短缺加剧的问题。



3)欧盟发布《欧盟芯片法案》草案

2022年2月8日,《欧盟芯片法案》草案正式发布,该法案拟投入430亿欧元,计划到2030年将欧盟区芯片产能全球占比提升至20%。

为减少对非欧洲技术的依赖,欧盟还推出了[2030数字罗盘]计划,希望到21世纪20年代末,能生产全球20%的尖端半导体。欧盟之所以大力提升芯片产能,一方面是不希望美国掌控全球芯片产业链,另外一方面是提升欧盟在全球产业中的占比。



4)中国推出万亿[芯片对抗]计划

从供应链来看,中国大陆2021年宣布了28个晶圆厂建设项目,总投资达260亿美元。计划在2021-2025年期间,在教育、科研、开发、融资、应用等各方面,大力支持发展第三代半导体产业发展,并承诺投入1.4万亿美元到无线网络、人工智能等技术领域。中国正针对半导体产业展开一项[芯片对抗]计划,旨在帮助中国芯片制造商克服美国制裁。

02 中国半导体产业对外依存度

日本、荷兰、美国在半导体设备和材料领域占据重要位置,三国达成限制协议将对中国先进半导体制造能力产生较大影响。CINNO Research发布报告称,2022年前三季度全球前十大上市公司半导体设备业务营收合计达749亿美元,同比增加5.2%。在前10家全球半导体设备企业中,从企业所属国家和地区来看,有4家美国企业,2家荷兰企业,其余4家全是日本企业。其中AMAT(应用材料)、AMSL(阿斯麦)、LAM(泛林半导体)和KLA(科天半导体)这4家欧美设备制造商牢牢把握住了市场规模较大的领域的份额。

从半导体设备细分领域来看,美国以LAM、AMAT和KLA为代表,在量测设备、离子注入、PVD、CMP抛光和刻蚀设备等细分领域占据主导位置,市场占有率超过60%。日本在半导体设备领域也是一骑绝尘,根据日本半导体制造装置协会(SEAJ)最近公布的数据,2022年日本半导体设备销售额达3.85万亿日元,同比增长25.2%,年销售额创下历史新高。日本在涂胶显影设备、划片机等重要半导体设备领域几乎垄断市场,占据90%以上的市场份额。而荷兰主要是在光刻机领域占据垄断地位,目前市场上提供量产商用的光刻机厂商有三家,分别是ASML、尼康、佳能。荷兰ASML占据大约90%的市场份额。

而中国在光刻设备领域全部依赖进口,早在2019年荷兰就在美国的施压下开始限制ASML向中国出口其最先进的光刻机,而据知情人士透露,此次达成的限制协议将14nm的DUV光刻机列为重点,将中低端芯片制造设备纳入管制,对中国半导体产业进行全面打击。而除此之外,我国在涂胶显影、量测设备和离子注入等领域国产化率也较低,不足10%。

表:半导体设备国产化率及美、日、荷市场占有率
数据来源:浙商证券研报

据显示,在半导体材料领域,日本企业信越化学和SUMCO合计掌握全球硅晶圆市场超过五成份额;东京应化、信越等日企把持全球80%的半导体光刻胶市场份额;三井金属、福田金属在可剥铜领域占据90%的市场份额;在IC掩模版和靶材方面,日本也有不俗表现,日本企业贡献了50%市场份额。而美国方面在CMP耗材方面占据优势地位,其中抛光垫占据全球90%的市场份额,由陶氏化学(80%)垄断。而在半导体材料供应方面,国内IC掩模版、ABF载版、可剥铜和光刻胶国产化率均较低,在10%以下,其中可剥铜不足1%。

在半导体制造领域,公开资料显示,国内圆晶厂主要产能集中在28nm以上的成熟工艺,本土设备商在28nm产线上已实现多环节设备批量供应。而在先进制程方面,国内厂商尚且不足,作为中国芯片制造业的天花板的中芯国际,在2019年实现14纳米芯片工艺的风险量产,目前已经实现了规模量产。此次出口管制协议若将“14纳米以下半导体尖端技术”设为重点,则对我国半导体产业持续发展带来较大影响。

03 半导体限制协议对中国的影响

以之前美国颁布的半导体禁令为例:美国半导体禁令不仅限制美国公司向中国出口先进芯片和半导体设备,若其他国家使用美国技术生产相关产品,也无法向中国出口。自从2022年10月美国发布新的半导体出口管制措施以来,我国半导体设备采购受到较大打击,半导体设备进口规模呈现大幅下降趋势。根据海关总署数据,2022年第四季度,中国半导体设备进口金额为55.84亿美元,同比下降38.9%,一定程度上说明美国新的半导体禁令对中国半导体设备的采购已经产生了直接影响。

随着日本、荷兰加入出口限制协议,未来我国半导体设备进口规模恐将进一步下降。同样,在新的半导体禁令发出后,我国集成电路的进口规模也出现了明显的下降,2022年第四季度我国集成电路进口额共计991.4亿美元,同比下降17.8%。

图:2020年1月-2022年12月中国半导体制造设备进口规模及同比,数据来源:海关总署

根据前文分析可知,目前我国在半导体设备和材料领域国产化率较低,且在先进制程工艺的生产能力明显不足。在此背景下,美、日、荷三国达成半导体出口管制协议对中国半导体产业可能将带来以下几个方面的影响:

1)高端芯片供应受到限制,高新技术产业被掣肘

目前我国高端芯片主要依靠进口,主要应用于AI、HPC、自动驾驶等领域。缺乏高端芯片可能会阻碍中国企业以具有成本效益的方式进行图像和语音识别等任务所需的高级计算,进一步削弱中国科技产业创新能力和发展潜力。

2)先进制程产能扩充受到限制,阻碍半导体发展路径

为了限制中国获取晶圆代工产能特别是先进工艺,美荷日曾达成的协议,不仅将彻底阻断中国实现14nm以下先进芯片制造的可能性,还有可能将把控制精度进一步扩大。与以往制裁相比,本次出口管制大幅提高了对中国的制裁范围,将产生更大的影响,从目前情况看,未来中国获取先进制造工艺的路径可能将受到极大的阻碍。

3)厂商面临更大的调整成本,半导体产业链受到重创

拟定协议的提出,导致国内相关公司不得不重新调整商业模式和产品矩阵,更新技术路线图,并在在供应链上下游寻求新的合作关系和替代产品。受制于行业特性,厂商面临的调整成本更大,且调整窗口期也较短,业界认为,国内半导体产业链可能将受到重创。

近年来,美国单方面出台的制裁措施,加之前述三国协定提供了延伸制裁手段,以及美国正在谋划“chip 4”联盟,以此来看,西方国家已经针对中国半导体产业构建了一套系统的限制手段。这给中国半导体产业的生存和发展带来了新挑战。因此,中国需要调整发展目标和战略,并为应对未来的长期挑战做好准备。

04 应对措施及建议

1)深耕成熟制程,加快产业内循环

从应用领域来看,中小容量的存储芯片、模拟芯片、MCU、电源管理芯片、模数混合芯片、CMOS传感器、传感器等主要采用成熟制程。成熟制程的芯片应用范围依然较为广泛。目前国内有成熟制程的工艺基础,国内半导体行业可以深耕成熟制程,提高该领域的良品率,在成熟制程领域做到产业内循环。在推动成熟制程发展的基础上,政府层面要给予一定的政策倾斜,企业层面要加快技术攻关和人才储备,逐步实现对先进制程的攻克。

2)自力更生,加快国产设备和材料替代

近几年,国产半导体设备厂商通过自主研发,已在多个工艺制程中实现了设备的国产化替代,并进入产业化量产阶段,尤其在刻蚀、清洗、薄膜等设备方面表现突出。但目前国内半导体设备厂商与国际大厂仍有差距,部分领域国产化率还较低。同样,在半导体材料领域,中国不同半导体材料的技术水平差异较大,整体上看与国外差距明显。一方面国内要加快在管制范围内的设备和材料研发,突破封锁现限制;另一方面,在未被限制的成熟工艺领域,也要重视支持国产设备和材料,不断导入国产设备,扶持本土战略供应商,提升国产化率。

3)以需求促进合作,加快半导体产业对外开放

中国目前是全球集成电路需求规模最大的国家,2022年中国集成电路进口额达到4156亿美元,占全球集成电路出口份额的72.5%。而进口的芯片主要用在手机、个人电脑等消费类电子产品上,且国内电子产品又有一半以上出口到海外。此外,中国新能源汽车产业的快速发展也是支撑集成电路需求增长的重要力量。中国作为全球半导体主要消费市场,其在半导体产业链中的地位举足轻重。因此,可以尝试以下游需求为切入点,促进半导体产业的国际合作,加快对外开放,并且有针对性地做好外资企业的服务保障工作,为全球半导体企业提供一个良好的技术创新和市场发展环境。

4)深化科技体制改革,用好“指挥棒”

大力扭转实用主义主导科研的弊端,拆除“小农经济”思想下的围墙,出台措施保障显示度低的“死亡谷”创新环节,建立由原始创新驱动的自下而上创新体系,提升基础研究支撑国家发展与安全。建议:

以资金为手段一体化配置学科、人才、评估、平台、政策等科研资源,斩断扭曲需求的权利之手。

大力弘扬追求独创的科学家精神,抵制低水平重复的跟班式研究。

构建资助对象各有侧重的多元化基础研究投入机制,充分发挥国家实验室、科研院所、研究型高校等国家战略科技力量的特色与优势。

基础研究资助体系设立退出机制。新兴研究方向连续资助10年后进行评估,取消没有产生重大应用的资助方向,迫使基础研究人员转向新方向,提升原始创新能力。

在制度上保障博士毕业后更愿意从事博士后研究,加强其独立研究和学科交叉能力,把博士后提升为基础研究的主力军。

使用学科评估和人才评价等手段,引导研究型高校加强学科多样性。遏制在同一方向重复设置研究团队,破除扎堆在少量热门领域的不利局面,形成“千帆竞发,百舸争渡”的原始创新策源地。

完善知识产权保护制度,激发企业创新动力。加强半导体基础能力建设,稳定一批半导体基础研究队伍,在半导体技术的源头和底层进行理论创新,在无法绕开的芯片底层提前布局专利设置“关卡”,是解决半导体关键核心技术“卡脖子”难题的一种有效策略。



注:文章内容整理自网络