近日傳出，美國(guó)將擴(kuò)大禁售14奈米以下的半導(dǎo)體設(shè)備到中國(guó)，且至少已有三家業(yè)者證實(shí)收到美國(guó)商務(wù)部來(lái)信?？磥?lái)中美科技戰(zhàn)愈演愈烈，將有哪些沖擊？

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了疫情爆發(fā)及供應(yīng)鏈問(wèn)題后，各國(guó)政府紛紛加碼補(bǔ)貼扶持半導(dǎo)體在地化。

去年12月美國(guó)哈佛大學(xué)的一篇報(bào)告《偉大的科技競(jìng)爭(zhēng)：21世紀(jì)的中國(guó)與美國(guó)的較量》提到未來(lái)許多重要且不可缺少的技術(shù)領(lǐng)域上，包括AI、5G通訊協(xié)議、生物科技、綠能、量子科技等項(xiàng)目中，中國(guó)有可能成為世界的領(lǐng)導(dǎo)者，且在某些領(lǐng)域躍居第一，這也再度挑起了美國(guó)對(duì)中國(guó)科技實(shí)力緊追在后的警惕心，近期的出口禁令也接踵而來(lái)。

一、美國(guó)發(fā)動(dòng)科技戰(zhàn)所帶來(lái)的影響

美國(guó)為了削減中國(guó)半導(dǎo)體和科技上的實(shí)力，除了在芯片與科學(xué)法案中，限制補(bǔ)貼企業(yè)繼續(xù)在中國(guó)新增先進(jìn)制程設(shè)備、并禁止美國(guó)設(shè)備商出售14奈米以下設(shè)備至中國(guó)外，8/15商務(wù)部更加碼將四項(xiàng)「新興和基礎(chǔ)技術(shù)」列入出口管制！再次顯示美國(guó)有意要更進(jìn)一步把持前沿的科技技術(shù)在自己手中，管制內(nèi)容包括：

▋第四代半導(dǎo)體材料的氧化鎵及金剛石

▋用于GAAFET架構(gòu)（3奈米以下）的EDA程序（編按：EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化，ElectronicDesignAutomation）

▋渦輪燃燒技術(shù)（PGC）等

MM辭典：

環(huán)繞式場(chǎng)效晶體管（GAAFET,Gate-all-aroundFET）架構(gòu)為半導(dǎo)體制程微縮的技術(shù)之一，主要是用來(lái)解決當(dāng)制程節(jié)點(diǎn)來(lái)到3奈米以下時(shí)上一代鰭式場(chǎng)效晶體管（FinFET）架構(gòu)無(wú)法突破的物理極限而產(chǎn)生的漏電問(wèn)題。

針對(duì)本次的科技戰(zhàn)細(xì)節(jié)，以下M平方也藉由三大面向來(lái)評(píng)估對(duì)中國(guó)的影響：

1.美國(guó)有意把持前沿技術(shù)，然第四代半導(dǎo)體仍處開發(fā)階段

第四代半導(dǎo)體材料被作為這次出口管制的主角之一，主要因?yàn)榈谒拇雽?dǎo)體于未來(lái)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)領(lǐng)域的應(yīng)用上具有相當(dāng)高的潛力。相較于第三代半導(dǎo)體（碳化硅、氮化鎵），第四代半導(dǎo)體（氧化鎵及金剛石）更寬的能隙（widebandgap），以及能夠承受更高的電場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，在這些特性下可以讓氧化鎵承受更高的電壓跟功率密度，以及更好的電源轉(zhuǎn)換效率，包括電動(dòng)車、新能源設(shè)備等領(lǐng)域，甚至在太空衛(wèi)星、高鐵、軍事等極端環(huán)境，氧化鎵都能有很好地運(yùn)用空間。

但由于氧化鎵和金剛石目前仍處于開發(fā)階段，中國(guó)本身相關(guān)的應(yīng)用需求偏低，出口管制短中期并不會(huì)對(duì)中國(guó)有太大沖擊，但長(zhǎng)期而言，美國(guó)的態(tài)度十分明顯。

2.中國(guó)本土EDA占比低且技術(shù)集中，當(dāng)前仍仰賴海外EDA工具

相較于氧化鎵及金剛石，EDA程序的禁令會(huì)更加具影響。EDA工具就是「電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具」，由于芯片設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜，芯片在制程微縮后線距愈來(lái)愈小，也導(dǎo)致設(shè)計(jì)一個(gè)芯片時(shí)要顧慮的東西非常多，包括材料的物理特性、溫度、頻率等，尤其未來(lái)在先進(jìn)封裝、3D堆棧等技術(shù)需求增加后，芯片設(shè)計(jì)又更加復(fù)雜，而EDA工具可以計(jì)算機(jī)程序來(lái)降低工程師在設(shè)計(jì)芯片時(shí)的難度，并提高良率。

我們認(rèn)為EDA工具的管制，對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體和芯片產(chǎn)業(yè)前進(jìn)高端市場(chǎng)具有相當(dāng)?shù)淖枇Γ蚴请m然中國(guó)本身也擁有EDA企業(yè)，但多數(shù)是針對(duì)芯片設(shè)計(jì)中的某單一節(jié)點(diǎn)作切入，即使是中國(guó)本土最大的EDA龍頭廠華大九天，國(guó)內(nèi)占比也僅只有5~6%。

對(duì)比美國(guó)EDA三大巨頭（Synopsys、Cadence、Mentor）的產(chǎn)品線非常廣泛，在中國(guó)占比就將近8成，在本次管制3奈米以下的EDA程序的沖擊影響將較為顯著。

技術(shù)上，華大較成熟的技術(shù)包括「類比電路設(shè)計(jì)EDA（AnalogCircuitDesignEDA）」和「平板顯示電路設(shè)計(jì)EDA（FlatPanelDisplayCircuitDesignEDA）」，但在「數(shù)位電路設(shè)計(jì)EDA（DigitalCircuitDesignEDA）」和「晶圓代工電路設(shè)計(jì)EDA（FoundryCircuitDesignEDA）」與美國(guó)企業(yè)有明顯差異，甚至沒(méi)有GAA相關(guān)的研究及開發(fā)。

這顯示中國(guó)在數(shù)位IC設(shè)計(jì)、晶圓制造如果要進(jìn)一步將制程微縮，仍非常仰賴海外的EDA工具，尤其在芯片設(shè)計(jì)愈來(lái)愈復(fù)雜的情況下，將更依賴硅智財(cái)（IP），但IP的市場(chǎng)及技術(shù)也同樣被美國(guó)所壟斷。

3.中國(guó)芯片需求仰賴海外，高性能芯片管制為邁入高階市場(chǎng)帶來(lái)限制

除了EDA管制外，美國(guó)政府近期又加碼對(duì)NVIDIA?及?AMD的高端GPU和AI芯片限制到中國(guó)和俄羅斯的出口進(jìn)行管制，包括NVIDIA的A100及H100芯片以及AMD的MI250芯片。

要先了解的是，A100跟H100芯片都是使用這一兩年NVIDIA的最新GPU架構(gòu)，包括2020年公布的Ampere架構(gòu)以及今年最新的Hopper架構(gòu)，都是針對(duì)資料中心及AI的運(yùn)算需求去進(jìn)行著墨的GPU芯片，而AMD的InstinctMI200系列也是2021年11月剛推出的最新資料中心GPU架構(gòu)，系列中就包括了被管制的MI250芯片。

可發(fā)現(xiàn)被納入出口管制的芯片，其實(shí)都是目前全球GPU領(lǐng)域中運(yùn)算能力非常頂級(jí)的芯片類型，雖然短期美國(guó)給了1年的緩沖期，在明年9月以前可以讓這兩家公司在香港將訂單完成。若長(zhǎng)期來(lái)看，雖然中國(guó)作為全球最大的半導(dǎo)體銷售市場(chǎng)，但芯片需求仍然相當(dāng)仰賴海外進(jìn)口，中國(guó)集成電路的進(jìn)出口是持續(xù)呈現(xiàn)明顯貿(mào)易逆差，尤其在高階芯片領(lǐng)域更是如此。

例如中國(guó)的AI芯片市場(chǎng)就有將近80%是由NVIDIA所壟斷，禁令影響到的是中國(guó)廠商向先進(jìn)高端領(lǐng)域的發(fā)展，包括自駕車、邊緣運(yùn)算、機(jī)器人、數(shù)據(jù)中心等需要大量運(yùn)算需求的產(chǎn)業(yè)，而且即使中國(guó)的IC設(shè)計(jì)業(yè)者已經(jīng)有能力自行設(shè)計(jì)出高階芯片。

然而，中國(guó)本土并沒(méi)有相應(yīng)的芯片制造能力，因?yàn)?/span>14奈米以下的設(shè)備以及3奈米以下的EDA程序都已被禁止，短中期是很難在技術(shù)上進(jìn)行國(guó)產(chǎn)替代。長(zhǎng)期來(lái)看，確實(shí)會(huì)讓中國(guó)在新興科技領(lǐng)域的發(fā)展受到相當(dāng)大的限制。

二、面對(duì)壓力，中國(guó)尋找的三大潛在突破口

在美國(guó)逐漸封鎖EDA和高階芯片下，中國(guó)廠商將加緊朝國(guó)產(chǎn)自主方向發(fā)展，我們認(rèn)為有三個(gè)領(lǐng)域會(huì)是作為美國(guó)禁令的主要突破點(diǎn)：

1.專攻成熟制程發(fā)展：作為目前發(fā)展相對(duì)成熟的晶圓代工產(chǎn)業(yè)，中國(guó)也寄望在成熟制程領(lǐng)域提高市占率以獲得更多話語(yǔ)權(quán)，在2021年美國(guó)的半導(dǎo)體設(shè)備禁令還沒(méi)升級(jí)至成熟制程設(shè)備前已先大量采購(gòu)海外生產(chǎn)設(shè)備。

根據(jù)Trendforce預(yù)估，2022年至2025年全球12吋晶圓廠將由139座提高至199座，其中中國(guó)增加的產(chǎn)能最大，以約當(dāng)產(chǎn)能來(lái)看中國(guó)占比將提高至27%，而大部分也會(huì)是成熟制程為主。

2.透過(guò)開放性架構(gòu)RISC-V發(fā)展自研芯片：目前市面上主流的高階芯片幾乎都是采用x86及Arm架構(gòu)來(lái)做設(shè)計(jì)，但這些架構(gòu)都是被美國(guó)及其盟友所把持，因此擁有開放性架構(gòu)的RISC-V便成了中國(guó)在自研CPU及GPU上的突破口，包括服務(wù)器、AI運(yùn)算、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。

3.政策持續(xù)扶植第三代半導(dǎo)體：自美國(guó)對(duì)華為和中興禁運(yùn)以來(lái)，中國(guó)為了不繼續(xù)被美國(guó)卡脖子，在十四五計(jì)劃中將第三代半導(dǎo)體作為戰(zhàn)略重點(diǎn)投資領(lǐng)域，5年期間內(nèi)預(yù)計(jì)投入將近10兆人民幣試圖藉此彎道超車。

以上三個(gè)方向中，我們認(rèn)為成熟制程是目前中國(guó)是最有機(jī)會(huì)達(dá)到國(guó)產(chǎn)替代的部分，第三代半導(dǎo)體雖然中國(guó)砸下重本投資，但技術(shù)及影響力仍相對(duì)美歐企業(yè)落后幾個(gè)世代，RISC-V有機(jī)會(huì)作為中國(guó)自研芯片的突破口，但最終仍會(huì)因?yàn)樵O(shè)備禁令在芯片制造的部分卡關(guān)。

我們從美國(guó)發(fā)動(dòng)科技戰(zhàn)的目的以及目前全球EDA、IP及IC設(shè)計(jì)市場(chǎng)的分布及研發(fā)支出來(lái)看，美國(guó)在政府加大主導(dǎo)科技趨勢(shì)下，將高機(jī)率繼續(xù)握有科技的主導(dǎo)權(quán)。

而中國(guó)在前沿科技的發(fā)展將遇到一定的障礙，而這也會(huì)促使中國(guó)更積極在成熟制程、RISC-V和第三代半導(dǎo)體材料尋找突破口，但技術(shù)上的壟斷以及芯片制造的卡關(guān)，仍會(huì)是中國(guó)未來(lái)要繼續(xù)面對(duì)的問(wèn)題。