華為先進工藝芯片路在何方

黎坤

2019年5月16日，美國商務部將華為列入實體清單，規定美國企業在未獲得美國商務部許可的情況下不能向華為進行供貨，而時隔一年之后的2020年5月15日，美國商務部再次出臺了出口管制新規，要求使用美國芯片技術和設備的外國公司，要先獲得美國的許可，才可以將芯片供應給華為和其關聯企業，這意味著芯片產業最關鍵的制造，將有陷入困境甚至斷供的危險……那么在這種惡劣的環境下，華為乃至中國芯片供應鏈會迎來哪些挑戰和機遇呢？

“美國要素”從25%下調到10%，先進制程代工被涉及

在去年的“實體清單”里，規定技術、人工、資本占比達25%的企業向華為供貨時需要美國商務部許可，而臺積電因為一直沒有把先進制程放到美國，所以在去年它并沒有受到限制，華為也順勢成為臺積電的第二大客戶，即將到來的5nm時代如果照常發展，華為海思麒麟1020和蘋果A14將會成為首發和絕對主力。但今年美國的策略發生了變化，將企業“美國要素”占比下調到了10%，這個比例已經相當低，臺積電也囊括其中，這意味著臺積電要給華為代工就需要美國點頭，這顯然就是斷供之憂的根本。

假設真的斷供，這對華為和臺積電都不是好事，先進制程的研發非常燒錢，而華為穩坐2019全年全球智能手機出貨量第二，這意味著華為是臺積電最大的戰略合作伙伴之一，在背靠華為銷量支撐的前提下，才能催動先進制程的繼續邁進，這也是臺積電能領先三星和英特爾的一個重要原因，失去華為則意味著失去超2.3億片的出貨量，無疑將重挫臺積電先進制程的研發進度，給競爭對手追趕之機。

而對華為而言，失去臺積電意味著失去了先進制造工藝，導致未來的民用SoC各方面性能無法追趕高通、蘋果等競爭對手腳步，所以限制代工相對于EDA設計軟件和外購芯片來說殺傷力明顯更大，畢竟后兩者還有臨時可頂上的技術支撐，而全世界擁有10nm制程以下商業芯片量產實力就只剩三星一個選擇。但問題在于，10nm以內的工藝專利技術如器件結構、曝光技術、極紫外光源、光刻膠等基本上是美國主導，所以顯然三星也受制于10%“美國要素”，而且這意味著即便中芯國際等國產代工廠進入此領域，如果繞不開這些專利也同樣會受到限制。

代工依賴臺積電成為華為受制的關鍵原因

臨時加碼備貨是緩兵之計，國產之路需多年填補

5月19日左右，華為向臺積電緊急加碼了7億美元的5nm/7nm制程訂單，但目前5nm處于良率較低的試產階段，商業化還有一段時間，而7nm無論EUV還是多重曝光的DUV，都仍處于產能嚴重不足但需求卻相當飽和的狀態，這意味著華為即便加碼也很難臨時插單。退一步說即便是讓它插單，但只是光刻掩膜的生產也需要3～4個月的時間，還未算入流片、封測等流程，美國商務部新政留出的120天緩沖期并不太夠用，所以這次加單有一定賭的成分，需要更高級別的談判磋商來解決。

很多讀者朋友可能會好奇，我們為什么不自己做，或者說如果我們自己做，需要多久的時間才能迎頭趕上？還是以芯片制造為例，這是一個很龐大的行業，從單晶硅礦采集、提純、晶圓切割，到晶圓光刻、刻蝕，再到測試、封裝，每一步都有獨立的技術壁壘。單說其中門檻最高的光刻，其在整個芯片制造流程中的成本占比達35%以上，而且極紫外EUV光刻機只有荷蘭ASML公司可以量產，單臺價格高達1.2億美元，臺積電、三星、英特爾以及中芯國際都有從ASML訂購，但因受制于瓦森納協議，ASML并沒有向中芯國際發貨。

最先進的國產光刻機也只能做到90nm，與ASML有較大性能差距

國產光刻機目前最先進的量產型號為上海微電子裝備（集團）股份有限公司的600系列，最高分辨率僅為90nm，相當于英特爾2004年的水平，主要服務對象是對先進制程并不敏感的國防和工業領域。而且要到明年，也就是2021年才會交付首臺國產28nm光刻機，據業內人士分析，國產光刻機與ASML至少有10年的差距，保守估計需要15～20年的時間才能迎頭趕上。所以，國產供應鏈在先進制程領域仍處襁褓之中，需要建立在長時間的基礎科學研究之上，替代之路基本被堵死，解決問題的思路還是回到了談判斡旋上。

臺積電5nm工藝赴美建廠，來自“隊友”的補救？

正如前文所述，華為即便單看智能手機端也是全世界最大的玩家之一，純粹站在商業角度來說，與臺積電等一眾上游供應鏈屬于互相依賴的關系，斷供華為實屬無奈之舉，無疑會明顯影響這些企業的經濟利益，再加上放眼全球也找不到第二個能替代華為的下游企業，因此它們也會想辦法進行交涉、斡旋。

此前臺積電在美國只有一座投產工廠，建于1996年，僅能供應0.16～0.35微米制程

也正是在5月15日這一天，臺積電宣布投資120億美元在美國亞利桑那州設立一座5nm工廠，這是臺積電第一次將先進制程工廠設置在中國臺灣之外的地區，預計2021年動工，2024年開始量產。這次宣布建廠不僅是時間點微妙，而且從經濟效益來說，因為美國的生產成本高昂但成品售價卻無法提高，所以毛利會大幅降低，明顯屬于“不劃算”的投資，再加上這次建廠的時間線也拉得非常長，2018年臺積電在南京建16nm工廠從動土到量產只花了20個月的時間，在美國卻足足要三年，并且等到2024年5nm投產時，臺積電/三星的3nm應該也已經完成量產并進入2nm研發階段，屆時5nm的定位就顯得有些高不成低不就了……所以總體來說，臺積電赴美建廠的目的還是傾向于討好美國政府，寄望能繼續給華為代工。

編輯觀點

無論情況如何變化，一波低潮對于華為來說在所難免，但背靠國內市場巨大的內需拉動力，以及5G基建和華為本身在5G通信專利上的優勢，穩住基本盤其實問題不大，挺過了這一波限制之后，理論上就會迎來轉機。而且美國限制令的主要目的還是牽制，為本土企業在5G等方面的追趕留出時間，畢竟不少美國上游供應鏈對華為也有很強的依賴性，這種殺敵一千自損八百的策略也并不適合持久進行。