美中晶元之爭新篇章

加拿大科技媒體TechInsight透露，中國大陸的中芯國際(SMIC)取得了重大突破，批量生產出准7納米(nm)工藝。據TechInsight稱，中芯國際採用准7nm工藝生產的產品已發貨一年(下圖 Gigazine)。一些媒體認為，中芯國際的進展表明，美國的封鎖太少、太晚，而且已經過時。中芯國際這之前能成功製造的最先進的晶元工藝節點是14nm，且一直努力向先進工藝節點(低於10nm)發展。由於中芯國際於2020年12月被美國工業和安全局列入實體名單，無法從荷蘭ASML獲得必要的極紫外光刻機，中國大陸生產具備的10納米或以下晶元的先進技術節點能力尤其令人印象深刻。

毋庸置疑，中芯國際是能夠以現有設備生產出7nm晶元的。因為全球半導體製造業領先的台積電(TSMC)，在其7nm批量生產的早期階段使用的便是深紫外光刻機(DUV)。但使用DUV生產7nm晶元會影響到晶元產率和成本，故無論台積電還是三星都不再用DUV光刻機生產7nm晶元的工藝。

由於半導體產業所具有戰略重要性，對大陸來說，擁有製造先進晶元的能力比這些晶元的價格更重要。因此，中芯國際可能會不計成本地利用已有設備和技術來實現技術突破。而中芯國際已使用DUV機器成功開發了具有FinFET N+1工藝的「准7nm」晶元一事表明，中芯國際的確實現了技術突破。這一實現技術突破意義十分重大。台積電董事長劉德音(Mark Liu)博士在談及7nm晶元工藝時表示，7nm工藝是半導體製造業的分水嶺。7nm工藝和14nm工藝之間的最大區別在於，7nm工藝的每單位面積的晶體管數量大大增加，其能耗大幅降低。這使得7nm晶元不但比14nm晶元有更強大的運算能力，而且經濟上也也更划算。例如，使用台積電7nm工藝的NVIDIA A100 Tensor Core數據中心處理器的性能提高了20倍，可是7nm晶元的生產成本只有233美元，這不僅低於16nm晶元的331美元，還低於5nm晶元的238美元。

換句話說，7nm晶元不僅降低了擁有成本，還提供了高計算性能，這使得AI、雲計算和5G在商業和軍事應用中都具有經濟可行性。因此，大陸的這一突破不論在技術上、商業上，還是在軍事上，都具有十分重大的意義。它更向中國大陸政策規劃者表明，儘管大陸的半導體產業在生產規模和技術方面落後於台積電、三星和英特爾，但通過政策支持和摩爾定律，大陸是有機會在技術上逐漸趕上領先廠家的(下圖 FP)。

大陸趕超模式

於是，中國大量投資建造新的成熟工藝製程晶元工廠。到2024年底時，大陸將擁有31家新的成熟工藝製程晶元廠，超過台灣的19家和美國的12家。如果這31家晶元廠中有一兩家能夠脫穎而出，取得技術突破並進入最先進的工藝節點，那麼這個「國家冠軍」就有希望與先進工藝市場競爭，甚至佔據主導地位。個人電腦/筆記本電腦領域的聯想以及通信領域的華為和中興都是使用這種模式發展壯大的(下圖 CHINADAILY)。作為領先的大陸半導體公司，中芯國際就是這樣一個「國家冠軍」，最有可能在國際先進半導體領域競爭，打破美國的技術壟斷。TechInsight報道的中芯國際在7nm製程上的進步就是最好的證明。

如果中芯國際能夠將7nm工藝推廣到其他中國大陸製造商的產品上，這將使大陸能夠加速其在人工智慧、高速計算和5G等領域的進步，使大陸實現從「製造業巨頭」轉變為「世界製造業強國」的目標。

晶元法案之後

事實已經證明，實體清單未能阻止中國大陸突破7nm工藝技術。因此，為阻滯大陸進入5nm及更先進工藝，僅僅向中國大陸禁售EUV極紫外光刻機是不夠地。美國現在正儘力向日本和荷蘭施加外交壓力，不僅延長目前的EUV禁運，甚至還討論實行DUV禁運。因為根據大陸過去的工業化歷史，一旦她在一種產品上實現突破，就會讓這種產品佔領全球市場(下圖 CKGSB)。

很可能大陸仍需要數年時間，來將這一突破應用於大規模生產上。但該事實表明，中國大陸正有條不紊的快速前行 -- 從先進的電池、機器人、量子計算和半導體晶元。當然，這並不等同於美國已喪失競爭力。曾幾何時，日本在技術領域也與美國爭鋒相對，步步緊逼。但此後美國在移動計算、Windows操作系統、互聯網甚至晶元生產的一系列重大突破，不但一舉將其甩開好幾條街，而且就此服服帖帖。為了讓中國大陸重蹈日本的覆轍，拜登總統8月9日簽署了一項規模高達2800億美元的法案，旨在支持美國的晶元製造業，解決全球供應鏈問題，並反制中國日益增長的影響力。據路透社報道，拜登政府計劃在10月擴大禁止向中國大陸出口高端晶元和晶元製造設備的規管範圍，作為《2022年晶元和科技法案》的後續措施。目的就是要趁你病，要你命。趁大陸現在仍依賴美國、厚積蓄勢但尚未後來居上之際，祭出更加嚴厲的管制和限制措施，確保美國對大陸在半導體技術上的優勢。用印第安納州的聯邦參議員托德·楊(Todd Christopher Young 下圖 Etsy)話來說，就是「如果把我們的大量資源調動起來，無人能在創新能力上超越美利堅合眾國。」

「晶元法案」的核心在於將包括台積電和三星在內的世界尖端半導體晶元製造能力虹吸到美國，幫助美國重新獲得在半導體製造領域的領先地位。但台積電的創始人張忠謀曾多次公開表明，他們不願在美國建廠，認為那不現實，因為成本更高，而且缺乏配套產業和技術人才。台積電現任董事長劉德音則無奈地表示，不希望台積電距離中國大陸近而被歧視(下圖 Forbes)。台灣顯然不願意將其最先進的半導體晶元製造工藝搬到美國地，至少是心不甘情不願。因為正是由於對被視為護國島神山的台積電和其他台灣晶元公司的依賴，才讓中國大陸不會輕易入侵台灣。美國對台積電技術的依賴，則使其對台灣的軍事支持更具可信度。而三星在中國大陸的巨大利益，也讓韓國在加入晶元4方聯盟時三心二意，更別說在美國建廠生產其剛剛宣布成功的3納米晶元了。

其實美國政府與民間在重振美國半導體製造的路徑是有差異的。如哈佛大學肯尼迪政府學院國際事務研究中心主任艾利森(Graham Allison)和谷歌公司前董事長施密特(Eric Schmidt)在今年6月20日當天的華爾街日報上撰文，就半導體晶元發展向美國政府建議：白宮完全沒必要苛求台積電轉移7納米以下製程的生產線來重塑自身的高端晶元製造業，而應該大力發展製程並不高的普通晶元！《2022年晶元和科技法案》和後續措施的簽署執行表明，拜登政府有自己的想法。

如今美國有了「晶元法案，」 決心要重摘半導體製造皇冠。但美國政府擁有軟硬兼施的手段和能力、該出手時便敢於向包括台灣和韓國這樣的盟友出手的決心嗎？台積電和三星會如何與美國打太極，彎彎繞呢？抑或如筆者2年多前所言，台積電或許「必須為美國的國家利益作出重大讓步，乃至犧牲。畢竟，……台灣有太多需要求助於美國的地方」? 

參考資料

工商社論. (2022).  社論：美國晶元法案出台 台灣要有備案. 台灣《工商時報》. 鏈接 https://www.haozaobao.com/mon/keji/20220823/123298.html

孟建國，Liu, J. & Zhong, R. (2022). 「暴風中心」：被捲入大國晶元之爭的台灣. 紐約時報中文網. 鏈接   https://cn.nytimes.com/asia-pacific/20220830/taiwan-chips/

賴彥伶. (2022).  美國晶片法案其實劍指台灣？陳文茜：許多人沒注意條文裡有警告. 新新聞. 鏈接 https://www.storm.mg/article/4462490

Kanno-Youngs, Z. (2022). 拜登簽署2800億美元晶元法案，抗衡中國. 紐約時報中文網. 鏈接 https://cn.nytimes.com/usa/20220810/biden-semiconductor-chips-china/

Sanger, D. E. (2022). 中國成功製造7納米晶元，這意味著什麼. 紐約時報中文網.  鏈接  https://cn.nytimes.com/usa/20220729/us-china-semiconductors/

Wang, C. J. (2022). China』s Semiconductor Breakthrough. THE DIPLOMAT. 鏈接  https://thediplomat.com/2022/08/chinas-semiconductor-breakthrough/

• [09/01]奇葩夫妻凱莉安和喬治·康威 (上)
• [09/03]奇葩夫妻凱凱莉安和喬治·康威 (下)
• [09/05]英國新首相特拉斯
• [09/09]俄羅斯與中國大陸關係
• [09/13]美國最富裕10州
• [09/17] 美中晶元之爭新篇章
• [09/20]人民幣-->全球貨幣?
• [09/23]世界最具前瞻性10國 (上)
• [09/27]世界最具前瞻性10國 (下)
• [09/30]中國崛起會是短暫的
• [10/04]2022年宜居城市Top10 (上)
• [10/07]2022年宜居城市Top10 (下)
• [10/11]中共五位有潛力的70後接班人

• 查看：[國華B的.最新博文]
• 查看：[大家的.最新博文]
• 查看：[大家的.政經軍事]