2月5日,《纽约时报》刊登题为《美国对中国芯片雄心的担忧与日俱增》 的文章,文章中称,“中国正投入巨资打造本国半导体产业,这一提升其军事力量及本土科技产业的举动引起华盛顿的注意”。而在2016年1月下旬,美国外商 投资委员会否决了中国投资者以29亿收购飞利浦旗下子公司的照明业务的提议,就是美国政府担忧的具体体现。这早已不是第一次中资收购国外科技公司被美国政 府阻扰,从早些年华为试图收购3COM,到去年紫光提出收购镁光被否决,中资在海外收购科技公司被行政力量阻挠已经屡见不鲜。
美国为何阻挠收购
美国政府要阻止的并非中国投资人所收购的照明业务本身,而是要阻止中国投资人通过收购飞利浦旗下子公司的照明业务后,进而掌握第三代半导体材料氮化镓的相关技术。
半 导体材料发展至今已历三代:第一代半导体材料以锗和硅为代表,被广泛运用于集成电路制造领域;第二代半导体材料以砷化镓、磷化铟为代表,主要应用于以光发 射器件为基础的光显示、光通信和光存储等光电子系统;第三代半导体材料则以氮化镓、碳化硅、金刚石为代表,具有具有宽的带隙、强的原子键、高的热导率、高 熔点(1700摄氏度)、耐腐蚀等优点。特别是在传统材料的功率器件发展到材料极限,已经很难满足高频、高温、高功率、高效能、小型化等方面新需求的情况 下,氮化镓则可凭借其材料特性,在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面取而代之。
氮化镓、碳化硅与硅的性能对比
也 正是因此,诸多科技公司纷纷致力于氮化镓功率器件的研发和生产——2015年1月,富士通和美国Transphorm在会津若松量产氮化镓功率器 件;2015年3月,松下和英飞凌达成共同开发氮化镓功率器件的协议;同月,东芝照明技术公司开发出在电源中应用氮化镓功率元件的卤素LED灯泡……国内 也有中航微电子、中镓半导体等公司从事该领域的研发和生产,上海市政府则投入100亿资金用于半导体材料的研发(不局限于氮化镓)。
可以说,氮化镓已经全球半导体研究的前沿和热点。那么,“高大上”的第三代半导体材料是怎样和普普通通的电灯产生交集的呢?
由于氮化镓的优异材料特性——氮化镓基LED比传统LED外形更小、功率更高、发光度更强,使其在LED电视、显示器和普通照明领域获得大展拳脚的空间,而中国一旦完成对飞利浦旗下子公司Lumileds的控股,则有可能获得氮化镓方面的相关技术。
更关键的是,氮化镓在高频大功率应用方面,其功率密度是现有的砷化镓材料器件的10倍,不仅可以广泛运用于通信基站、电动机车、电动汽车、风力发电等民用领域,还可以用于相控阵雷达等特殊领域。
因 此,无论是对半导体产业的发展,还是在军事应用方面,氮化镓都有非常重要的意义。美国政府之所以阻止中国投资人收购飞利浦旗下子公司的照明业务,既有出于 技术在军事应用和国家安全方面的考虑,但更多的还是出于打压中国半导体产业发展,保持美国科技公司技术优势方面的考量。
美国缘何“担忧”
中 国被一些网友誉为“发达国家粉碎机”——任何一个工业领域,只要中国人突破了技术门槛,那就基本没外国人什么事了。部分发达国家在失去高附加值的工业品以 剪刀差获取高额利润后原形毕露,在造血能力大幅萎缩后,又要维持高福利,进而产生“老欧洲病”,比如深陷债务危机的“欧洲四猪”。
在去工业化的浪潮下,美国本土劳动力密境型制造业大量转移到第三世界国家,半导体等资本技术密集型产业对美国的重要性不言而喻。
近年来,中国以资金、政策,以及对外技术合作、海外收购等多种方式扶持本土半导体产业,不仅在投入上不惜血本,而且在局部领域成果斐然:
IC设计领域
一方面整合国内IC设计公司——紫光在2013年底以18亿美元和9.1亿美元分别将国内最大的两家IC设计公司展讯和锐迪科收购,实现资源整合。
另 一方面试图引进国外技术——在2013年与VIA合资成立兆芯,并由兆芯承接核高基1号专项,给予不少于70亿资金;在2014年与IBM合资,获得资金 不少于20亿;2016年1月17日,贵州省人民政府与美国高通公司签署战略合作协议,成立华芯通半导体技术有限公司,贵州政府出资18.5亿占股 55%,高通以技术入股持股45%;2016年1月22日,清华大学、澜起科技和英特尔在华建服务器芯片合资公司……(不过,笔者对上述合资/合作仍有些 担心,发展路线一旦错了很可能南辕北辙)
晶圆代工领域
在资金上,集成电路大基金向中国大陆最大的芯片代工企业中芯国际注资30.99亿元人民币;上海市政府投入300亿元集成电路制造基金,用来支持在沪兴建新一代超大规模集成电路生产线。
在 技术上,在中国政府的协调下,中芯国际、华为、高通以及比利时微电子研究中心(imec)共同投资中芯国际集成电路新技术研发(上海)有限公司,着力研发 14纳米CMOS量产技术,而且研发将在中芯国际的生产线上进行。据小道消息称,中芯国际将于2018年风险量产14nm芯片。
签约仪式
此外,中国政府还引入芯片代工业龙头老大台积电在南京投资——台积电计划投资30亿美元在南京设立12寸晶圆厂(月产两万片),并于2018年下半年导入16nm制程。
封测领域
封测领域是中国大陆和海外公司差距最小的领域。2015年,紫光试图收购矽品、力成、南茂备受瞩目,由于在《紫光豪掷百亿收购两家台湾半导体公司 会成为中国版三星吗》已有详细介绍,本文不再赘述。
相 比较于紫光的买买买,江苏长电科技成功击败台湾日月光半导体,和日本村田一同获得苹果SIP模块订单则更具含金量,而这也与国家的扶持息息相关——长电科 技获得大基金注资2.8亿美元,并在大基金和中国银行的支持下,以7.8亿美元(其中集成电路大基金出资1.4亿美元,中国银行贷款1.2亿美元)收购新 加坡星科金朋。在实现蛇吞象后,又投资2亿美元扩充厂内SIP模块封测生产线。
制造设备领域
晶 圆代工和封装测试离不开光刻机、刻蚀机、减薄机、划片机、装片机、引线键合机、倒装机等制造设备的辅助。为实现这些半导体制造设备国产化,中国政府不惜投 入巨资扶持——上海市政府于2015年投资上海微电子2.2亿元;集成电路大基金投资中微半导体4.8亿元;七星电子募集9.3亿元配套资金(国家集成电 路基金认购6亿元,京国瑞基金认购2亿元,芯动能基金认购1.3亿元),用于北方微电子“微电子装备扩产项目”建设并补充上市公司流动资金。
晶圆倒装机
划片机
刻蚀机
虽然半导体制造设备市场份额大半被美国应材、ASML、东京电子等国外公司垄断,但中国企业已经向该领域吹响了冲锋的号角:
中 电科建成国内首条具有完全自主知识产权的集成电路后封装示范线,减薄机、划片机、装片机、引线键合机、倒装机等集成电路后封装关键设备相继实现尺寸从6英 寸、8英寸到12英寸,机型从半自动到全自动,封装工艺从传统封装、晶圆级封装到三维封装的市场覆盖。并为某客户顺利完成了批量化减薄、划切、挑粒任务, 全部100%良率出货。
中微半导体已掌握能用于15nm—28nm及以下的芯片刻蚀加工刻蚀机的生产技术,产品远销韩、台、新,其中对韩出口占中微半导体营收三成。北方微电子的28nm刻蚀机被中芯国际批量采购。
虽然在前道光刻机方面,上海微电子和ASML有比较大的差距,但在封装光刻机等领域,上海微电子的国内市场占有率超过80%,全球市场占有率为40%;在用于LED制造的投影光刻机的市场占有率为20%。
国人可以期待,在10年之后,半导体制造设备全面国产化将不再仅仅是幻想。
结语
总之,中国在扶持本土半导体产业发展方面是从半导体材料、IC设计、代工、封测、半导体制造设备全方位的扶持,并力争以全产业链的形式实现“通吃”。
一旦半导体产业被中国攻占,并将产品以“白菜价”向全球输出,一方面能削弱美国制霸全球的物质基础;另一方面将使中国在信息技术领域彻底摆脱产业发展受制于人,信息安全受制于人的不利局面。
想必这才是美国真正担忧之所在。