芯片力量:全球半导体征程与AI智造实录
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第2章
美国科技制裁与中国自主替代

2.1 美国科技长臂管辖45年

除了芯片本身,我国在半导体产业供应链的诸多环节都依赖进口:技术和软件主要来自于美国,生产设备主要来自于欧洲和日本。早在2015年5月,在国务院发布的《中国制造2025》中,即明确芯片国产化是“中国制造2025”的核心攻关项目,但过去几年,我国进口的芯片依然呈现出上升的趋势,其主要原因是数字化消费市场不断地膨胀。也正是在2015年,美国通过惯用的“科技长臂管辖”开始对中国芯片产业实施精准的经济和贸易制裁,制裁的主要形式是“三单一令”,即以三个清单和总统行政令来叠加式制裁。三个清单分别是实体清单、军事最终用户清单以及所谓“共产党中国军队公司清单”(1)。这三个清单主要限制中国企业的供应链和融资,总统行政令则限制中国企业在美国开展业务。

美国对于他们认为可能崛起、对美国产生利益威胁的国家进行打压是一项长期战略。1996年,33个国家代表在荷兰的瓦森纳签署了《瓦森纳条约》(2),它旨在控制常规武器和高新技术贸易的多边出口管制制度(3),时至今日已有42个国家参与。美国作为《瓦森纳条约》的主导国,通过运用联盟内的话语权以及规定的协商机制,可以对参与国向中国的技术出口进行干预与阻止。

随着信息化产业蓬勃发展、数字化智能时代加速推进,其硬件底座—芯片成了《瓦森纳条约》管控体系的封锁关键。在所有高端民用科技当中,芯片是市场最大、流通性最强、对经济发展影响最深刻的产品。半导体产业已经成为国家发展的引擎,一切信息技术、互联网、通信、高端制造、产业数字化都无法离开半导体这一根基。而中国已经成为全球最大的芯片消费市场,以及规模最大的芯片加工和使用国。由于《瓦森纳条约》的限制,中国半导体产业无法引入先进的半导体制造技术、制造设备以及检验封装工艺,已经有不少中国半导体企业在国际市场采购中遭遇了条约的直接阻挠,这直接导致中国的半导体制造技术依旧落后国际领先工艺2~3代。

以中芯国际为例,在2011年无法采购到最核心的生产设备—光刻机,原因是当时的全球半导体前十五大设备供应商全受《瓦森纳条约》限制而出口受阻,于是中芯只能采取“曲线救国”的策略,和比利时微电子研究中心(IMEC)合作。先由IMEC从阿斯麦、应材公司买设备,在IMEC用完5年符合《瓦森纳条约》要求后再转卖给中芯国际。再如,2015年,英特尔、三星、台积电都能买到阿斯麦的10纳米光刻机,而中芯国际只能买到阿斯麦于2010年生产的32纳米光刻机,5年的时间对于半导体来说,就落后2~3代了。

2018年5月,中芯国际就向阿斯麦订购了一台最新型的EUV光刻机,当时价值高达1.5亿美元,原计划在2019年初交付。但是由于美国方面的阻挠,阿斯麦一直未能收到荷兰政府颁发的许可证,这也导致了阿斯麦一直无法向中芯国际交付EUV光刻机。阿斯麦在2022年将新一代EUV光刻机交给台积电、三星等厂商进行测试、生产,并计划在2023年实现NA EUV光刻机出货安装。当全新一代NA EUV光刻机开始交付后,EUV光刻机才能向全球自由出货,那么中芯国际要拿到EUV光刻机最乐观的时间是在2023年,又是比原定的时间差不多晚了5年,同样存在2~3代的技术落差。这也给我们一个重要的警示:要想在核心的工艺、设备、材料方面缩短差距是非常困难的,而且缺一样都做不成。这也是本书致力于解释、倡导和呼吁我国在芯片行业加速发展软实力—智造的初心所在。

2017年1月,美国总统科技顾问委员会(4)发布《确保美国半导体的领先地位》(5)报告,明确了集成电路是美国战略性、基础性、先导性的产业,美国应在人才、投资、税收等方面为集成电路的发展营造一个良好的产业环境。同时报告中提到,中国半导体的崛起,对美国已经构成了“威胁”,委员会建议政府对中国产业加以限制。报告精心制定并推荐了三个重点策略:①抑制中国半导体产业的创新;②改善美国本土半导体企业的业务环境;③推动半导体接下来几十年的创新转移。此番举动意在打压中国,保障美国在半导体集成电路方面的全球领先地位。

2018年,特朗普发起更为激烈的中美贸易战,双方摩擦的战略制高点—“芯”战愈演愈烈。主要事件包括2016年中兴被美国列入贸易黑名单,2019年华为芯片被断供,直到2020年12月中芯国际也被美国纳入实体清单。2021年1月,美国国防部将小米、芯片厂商高云公司、半导体加工机器厂商中微公司等10家中国高科技公司列入制裁清单;2022年2月,美国再次将33家中国企业列入清单,其中还包括中国光刻机龙头企业上海微电子。这三年里,美国将中国企业不断列入“黑名单”,其中包括美国商务部发起的实体清单(Entity List)以及所谓的“中国军工复合体企业”(NS-CMIC List)。到完稿为止,已经有611家中国公司被美国列入实体清单。

2019年12月,《瓦森纳条约》进行最新一轮修订,在“电子产品”类别中,新增对计算光刻软件和大硅片切磨抛技术的管制。随后,基于此次修订,美国工业安全局对其《出口管制条例》及《商务部控制清单》进行修改,于2021年3月29日正式生效。《瓦森纳条约》还不是美国进行科技长臂管辖、实现对中国科技封锁的唯一途径。上述中芯国际无法购买阿斯麦先进光刻机不仅受其约束,另一个理由是光刻机中有美国的核心装置和专利技术。

2021年5月,美国拉动欧洲、日本、韩国、中国台湾等地区,共64家半导体公司组成了半导体联盟。从规模上看,这是现阶段美国拉动起来的最大的半导体圈子。2021年6月,美国参议院表决通过了《美国创新与竞争法案》,法案最引人关注的内容就是授权拨款520亿美元,支持芯片企业在美国国内开展生产活动。行业报告估计,这些投资将使美国能够在未来10年内建设19个工厂,并让芯片制造能力翻倍。2022年3月,美国众议院审议通过《2022年美国创造制造业机会和技术卓越与经济实力法案》(又称《2022年美国竞争法案》)。该法案在对半导体芯片产业领域的支持和补贴上更进一步,不仅包括如上法案中提及的芯片产业拨款520亿美元,还包含大量涉华内容,意图继续在台湾、新疆等议题上干涉中国内政。随着法案的通过,美国半导体产业界开始拉拢韩国、日本以及中国台湾地区一起推动组建新的半导体产业联盟—Chip 4联盟。联盟于2022年3月成立,目的是建立全新的半导体供应链,并遏制正在迅速崛起的中国大陆半导体产业。2022年8月,美国总统拜登正式签署《2022芯片与科学法案》。该法案整体涉及金额约2800亿美元,包括向半导体行业提供约527亿美元的资金支持,为企业提供价值240亿美元的投资税抵免,鼓励企业在美国研发和制造芯片,并在未来几年提供约2000亿美元的科研经费支持等。尤其值得关注的是,该法案限制美国企业支持中国等国家的半导体研发和生产。

此外,2022年俄乌冲突以来,美国等西方国家急速对俄施加多重制裁,同时,美国商务部于2022年3月宣称,若中国企业违反对俄罗斯出售芯片的禁令,美国将切断它们生产其产品所需的美国设备和软件的供应,更明确表示可以“实质上关闭”芯片厂商中芯国际。虽然随后美国商务部也补充说明,目前并没有掌握中芯国际在对俄出口芯片上有规避制裁的证据,但也引起了我们的警觉,因为这是一个国家对中国一家公司进行的威胁和恐吓。另外这一次给出了与以往不同的信息,就是有可能切断软件供应。我们知道,限制新设备的出口会影响到未来的扩产,而切断软件供应就影响到目前的生产和经营了,智能制造业界的人士都清楚,驱动先进设备运转全靠软件。