分析：對華半導(dǎo)體管制的幾個“重大漏洞”

導(dǎo)讀：近日，Digitimes撰文針對目前美國對華半導(dǎo)體出口管制下，中國半導(dǎo)體企業(yè)是否可以利用任何關(guān)鍵“漏洞”來緩沖沖擊進(jìn)行了較為全面的分析。

圖：Digitimes

近年來，美國加大了對中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的打壓力度。它不僅精心設(shè)計了類似咽喉要道的機(jī)制和系統(tǒng)的遏制策略和行動，還動員了盟友的參與。

在2022年10月對向中國出口先進(jìn)芯片制造工具和技術(shù)實(shí)施全面出口限制后，美國急于讓擁有ASML和TEL等關(guān)鍵企業(yè)的荷蘭和日本加入，以進(jìn)行更有效的限制。

中國安邦咨詢的一份研究報告指出，隨著三方協(xié)議的簽署，對中國芯片行業(yè)的出口限制將更加嚴(yán)格，該協(xié)議將為美國未來進(jìn)一步擴(kuò)大對華制裁范圍鋪平道路。這在某種程度上與美國研究機(jī)構(gòu)SemiAnalysis基于技術(shù)視角的報告觀點(diǎn)不謀而合——美國政府目前的出口管制措施還存在相當(dāng)大的差距，這取決于華盛頓將如何玩技術(shù)霸權(quán)游戲。

美國在晶圓制造設(shè)備供應(yīng)方面處于領(lǐng)先地位，在沉積、蝕刻、過程控制、化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP) 和離子注入設(shè)備方面占據(jù)了大部分市場份額。但包括Applied Materials、Lam Research和KLA在內(nèi)的許多美國設(shè)備制造商抱怨說，政府的全面單邊出口管制可能會讓他們的海外競爭對手——如荷蘭的 ASMI和日本的TEL擴(kuò)大市場份額。

他們還強(qiáng)調(diào)，如果不限制荷蘭制造商ASML和日本尼康、佳能向中國出口深紫外光刻設(shè)備（DUV），美國施加的單邊出口限制將難以發(fā)揮其應(yīng)有的作用。ASML在浸沒式DUV設(shè)備市場與尼康不相上下，佳能雖然不賣DUV，但在干式光刻系統(tǒng)市場與ASML競爭激烈。

關(guān)鍵問題1：中國未來可以購買哪些工藝裝備？

圖：ASML的DUV主力NXT:2000系列

一般來說，ArF浸沒式光刻機(jī)可用于7nm至38nm節(jié)點(diǎn)的曝光應(yīng)用，修改后的型號是最先進(jìn)的可支持7nm工藝曝光的DUV系統(tǒng)。此外，干式ArF系統(tǒng)可以滿足65nm及以上成熟工藝的曝光需求。

制約中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的主要途徑是通過設(shè)備出口管制。美日荷三邊協(xié)議已敲定限制中國企業(yè)獲得深紫外光刻機(jī)渠道，但考慮到DUV是一項非常廣泛的技術(shù)，涵蓋了氟化氪（KrF）、干式氟化氬（ArF）、以及氟化氬浸沒（ArFi）光刻機(jī)，中國半導(dǎo)體企業(yè)未來能拿到什么光刻機(jī)還有待觀察。

早在1988年，尼康就發(fā)布了第一臺采用KrF曝光技術(shù)的DUV設(shè)備，命名為NSR-1505EX。最新的三方出口限制協(xié)議不應(yīng)該包括這樣的老技術(shù)。但既然基于KrF的DUV機(jī)臺在14nm芯片的量產(chǎn)中仍能起到輔助作用，那么這三個國家是否會禁止此類機(jī)臺對華出口呢？

另一方面，ASML于2022年發(fā)布的最新一代沉浸式DUV系統(tǒng)NXT2100i可能是拜登政府對華禁售的重點(diǎn)機(jī)型之一。然而，ASML 仍然聲稱，除了EUV機(jī)器外，它與中國客戶的業(yè)務(wù)正常。目前，ArFi DUV機(jī)器占ASML總收入的 34%，僅次于EUV型號的46%。因此，如果浸沒式深紫外機(jī)被禁止出口到中國，其業(yè)務(wù)收入將受到嚴(yán)重打擊。

關(guān)鍵問題2：美國出口限制留了多大的“缺口”？

圖：尼康的i線光刻機(jī)

如果美國政府的目的是阻止中國獲得14/7/5nm工藝技術(shù)，那么對中國出口的禁令必須涵蓋能夠處理這些工藝節(jié)點(diǎn)的不同級別的工具。目前，臺積電16/12納米工藝技術(shù)的最小金屬間距為64納米，而對應(yīng)的7納米工藝為40納米，5納米節(jié)點(diǎn)為28納米。

這意味著任何可以達(dá)到64/40/28nm最小金屬間距的光刻設(shè)備都極有可能被包含在5/7/14nm工藝出口禁令中。

換句話說，目前中國企業(yè)可以借助ASML和尼康可以正常出口的加工最小金屬間距為28nm的5nm芯片的ArFi DUV機(jī)器，在“最后的窗口期”內(nèi)完成他們最關(guān)心的技術(shù)突破。

2019年，時任特朗普政府通過讓荷蘭政府拒絕續(xù)簽出口許可證，成功阻止ASML向中國龍頭中芯國際出口EUV機(jī)器。但中芯國際仍然成功地通過SAQP和ArFi光刻機(jī)實(shí)現(xiàn)了7nm芯片的生產(chǎn)，甚至沒有使用EUV設(shè)備，就像臺積電在其第一代7nm工藝商業(yè)化時所做的那樣。

關(guān)鍵問題3：中國最應(yīng)該擔(dān)心的問題是什么？

答案是成熟工藝設(shè)備。

如果美國的目標(biāo)是有效扼殺中國制造商的14/7/5納米芯片生產(chǎn)，接下來將重點(diǎn)管制的設(shè)備將包括以下兩種：可以生產(chǎn)金屬間距為40nm的7nm芯片的ArFi和干式ArF DUV機(jī)器，以及可以處理金屬間距為64nm的14nm芯片的干式ArF和KrF機(jī)器。

從技術(shù)角度來看，任何類型的DUV系統(tǒng)只要能夠?qū)崿F(xiàn)上述最小金屬間距特征尺寸，都極有可能針對中國半導(dǎo)體制造商進(jìn)行封鎖。

如果那樣的話，中國晶圓廠將失去三大DUV系統(tǒng)——KrF、dry ArF和ArFi的支持，可能不得不退回到40/45nm一代。甚至可能無法投資擴(kuò)建14-38nm芯片的新生產(chǎn)線，而將不得不從國外購買芯片。

關(guān)鍵問題4：對華出口管制還有哪些“重大漏洞”？

圖：光刻膠

SemiAnalysis報告還指出，拜登政府與日本、荷蘭聯(lián)手遏制中國先進(jìn)制造工藝，至少還留下一個關(guān)鍵缺口——運(yùn)往中國的光刻膠出貨量仍未受控。

目前，全球光刻膠的絕大部分供應(yīng)由少數(shù)日本廠商壟斷，美國杜邦公司遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，市場份額僅排名第四。在許多情況下，光刻膠的化學(xué)成分需要與終端客戶就曝光機(jī)類型、工藝節(jié)點(diǎn)、特征類型和特征尺寸進(jìn)行廣泛的微調(diào)。

如果日本限制光刻膠運(yùn)往中國，中國代工廠可能無法進(jìn)行曝光工藝和進(jìn)一步的芯片制造。從表面上看，現(xiàn)階段完全不限制對華光刻膠出口可能是拜登政府沒有考慮到的一個“重大漏洞”，但這也可能是美國有意讓政策靈活運(yùn)用。

芯片大師此前曾報道SEMI：美日荷對華芯片限制還不夠強(qiáng)硬，SEMI已呼吁日本、荷蘭和其他美國盟友對中國半導(dǎo)體公司采取與美國相同的全面貿(mào)易限制措施。

顯然，SEMI和SemiAnalysis一致認(rèn)為，目前較少限制上游材料供應(yīng)是美日荷三方協(xié)議的一大漏洞。如果目標(biāo)是阻止中國獲得5/7/14nm制程技術(shù)，除了三大類DUV系統(tǒng)之外，跟設(shè)備工藝密切相關(guān)的光刻膠供應(yīng)和維護(hù)服務(wù)也應(yīng)該被納入其監(jiān)管控制范圍。