科工力量：为什么美日荷半导体协议围堵不了中国？

【文/科工力量专栏作者 铁流】

日前，美国与日本、荷兰达成协议，同意限制向中国出口制造先进半导体所需的设备。该消息传出后，全球半导体相关企业股价出现不同程度的波动，台湾《自由时报》认为，美国与荷兰和日本达成的该协议相当于对大陆半导体产业进行“核弹级制裁”。欧盟内部市场执行委员布雷顿表示：“我们完全同意剥夺中国最先进芯片的策略，我们不能让中国获得最先进的技术。在限制中国获得微芯片、量子计算和人工智能等技术方面，欧盟和美国有非常强烈的一致性。”

铁流认为，如果美国与日本、荷兰达成协议共同限制对中国大陆的半导体设备出口，确实会给大陆晶圆厂产能扩建造成较大负面影响。但这种协议到底如何落地依然是未知数，而且有不少漏洞可以利用。总的来看，这项协议对于中国大陆半导体产业是挑战与机遇并存。

半导体设备市场基本被欧美日厂商垄断

半导体产业大致可以分为设备、设计、原材料、制造、封装测试五个部分。全球半导体产业分工呈现“雁行”状态，美国及其欧洲盟友占据技术门槛和利润最高的半导体设备和设计环节，日本、美国公司占据了原材料环节，台湾地区和韩国占据了制造环节，台湾地区和中国大陆占据了封装测试环节。

具体到半导体设备而言，美国应用材料、泛林、科垒依次名列全球半导体设备商前五强，据统计，2021年全球半导体设备市场为1000亿美元，应用材料、泛林、科垒营业收入分别为241亿美元、165亿美元、81亿美元，三家公司营收合计487亿美元，全球市场占有率达45%以上。刻蚀设备、离子注入设备、物理气相沉积设备和化学气相沉积设备均为美国设备公司的强势领域，应用材料占据物理气相沉积设备占据全球市场份额30%以上，化学气相沉积设备占据全球市场份额的50%以上。

日本半导体设备商虽然在走下坡路，尼康、佳能的光刻机被ASML打得溃不成军，但瘦死的骆驼比马大，依然有东京电子、尼康等半导体设备公司，2021年，在全球营收排名前15的设备厂商中，日本公司占据7家，营收合计370亿美元，营收总额仅次于美国设备商。

就荷兰来说，在光刻机方面独孤求败的ASML可谓大名鼎鼎，基本垄断了全球高端光刻机市场，其EUV光刻机目前是独家生意，单台EUV光刻机售价超1亿美元。

目前，中国半导体设备厂商在国内市场仅占17.2%的市场，近83%左右的市场全部被国外的设备所占据，这还是这几年因中美贸易摩擦下对本土厂商有一定政策倾斜的结果。放眼全球，中国半导体设备厂商的市场份额仅为5.2%。就技术水平来说，中国设备商与国外寡头差距明显，上海微电子商业量产的光刻机只能加工90nm芯片，与ASML差距在10年以上。在刻蚀、薄膜、量测检测、离子注入、涂胶显影等方面，国内企业与应用材料、泛林、东京电子等国际大厂均存在一定差距。

国产设备在局部有亮点 无法实现全产业链

虽然近些年一些媒体会有沸腾体的方式报道本土企业在半导体设备上取得的突破，但总体形势是比较严峻的，国内企业当下只能在局部有亮点，无法做到全流程国产化。比如一些自媒体宣传中微半导体成功研发出了5nm刻蚀设备，仿佛国内企业在刻蚀设备上就不被人卡脖子了。事实上，这款5nm刻蚀设备只是刻蚀流程中CCP介质刻蚀里的多种设备中的一种，前后道制程ICP与CCP一共接近30种刻蚀设备，中微与北方华创目前只能完成1/4左右，3/4被国外大厂垄断。即便门槛相对较低的清洗设备，目前也只能做到50%的国产化率，其中的去胶设备，国产机器性能已经接近外商，但依然有3成设备是目前国产做不了的。

最近几年，国内一些企业着手布局去美化生产线，以缓解美国对国内芯片制裁的压力，其主要动作就是用欧洲和日本的半导体设备替代美国的设备。在国产化替代方面有一些动作，比如清洗设备，在光刻、薄膜沉积、刻蚀、量测检测、离子注入、涂胶显影等环节主要还是使用国外设备，2022年最新装机的fab中芯京城28nm产线为例，第一期的国产化率只有25%，而且主要集中在去胶这些技术门槛相对低一些的领域。

是否能做是一回事，是否好用又是另一回事。从中芯国际的情况看，由于采购国产设备，提升国产设备占比，不得不降低认证标准，进而导致良率下滑——中芯国际28nm含美线良率在85%左右，25%国产化率的非美线预计可以达到75%。如果进一步提升国产化比例，良率只会更低。作为对比，台积电28nm良率96%。

根据行业惯例，晶圆厂的良率要达到80%以上才能盈利，这就使国内晶圆厂在维持国产化生产线运营时无法盈利，必须依赖国家补贴。如果全国的晶圆厂同时陷入巨额亏损，将很难稳定人才队伍，且不利于技术研发，对当地的财政也会造成不小的负担。诚然，短期可以通过财政补贴的方式维持晶圆厂的现金流，但国家补贴只是权宜之计，而非长久之计。

可以说，从无到有，从有到好，需要在市场中反复打磨和实践，需要不断累积经验，一代又一代的优化与更迭，这是一个螺旋式提升的过程，国外大厂的设备品质好，台积电的产线良率高，是不断技术更新获得的。这需要我们投入人力、资金和十年以上的时间持之以恒去追赶，非一朝一夕可速成，更不可能一蹴而就。

协议未必会被严格落实且存在漏洞

目前，美日荷只是初步达成协议，这项协议如何落地依旧是未知。我认为这项协议未必会被严格落实，而且在落实过程中，也有一定可操作余地。

就荷兰而言，制裁中国没有任何好处，反而会使ASML失去中国市场。这也是荷兰在该事项上反复无常的原因——1月15日，荷兰还表示，荷兰有自己的判断，不会草率接受美国要求；在1月底却加入了美国主导制定的三方协议；1月30日，荷兰外长胡克斯特拉与中国外长秦刚进行了电话会谈，为向中国示好，荷兰还做出了一项重要承诺：荷兰将继续以负责任的方式，处理对中国的经贸相关事宜，而且还希望能够在多个领域加强中荷两国的合作。

由此可见，荷兰更多是受美国的政治压力，不得不屈从，并非铁了心和中国过不去。因此，荷兰必然会在政治风险和商业利益中间寻找一个折中点，荷兰会根据国际局势调整其政策尺度，争取几家都不至于太得罪，同时又把钱给挣了。

日本的情况也是类似，日本的野心很大，恰恰中国和日本半导体产业是能够形成互补的，虽然日本原材料厂商依然强势，但半导体设备厂商被应用材料、ASML、泛林等欧美厂商打得很惨，高端光刻机基本被ASML垄断，尼康只能捡一些残羹冷炙，佳能的光刻机几乎绝迹。

在美国半导体设备商遵循美国禁令撤离中国大陆市场之际（应用材料、泛林、科磊等美国设备商获利颇丰，其25—30%的营收源自大陆市场），对于这些年走下坡路的日本半导体设备商而言无异于久旱逢甘霖，如果没有美国的禁令，商业利益会促使日本企业通过各种手段向中国大陆出售半导体设备。未来，日本大概率会采取相对灵活的政策，既把钱挣了，又不过度得罪中美。

另外，先进工艺标准的确定是一个问题。过去，行业里用栅长来给工艺命名。但在进入Finfet时代后，栅长做到20nm就很难再往下做了，于是通过3D堆叠的方式提升晶体管密度。当晶体管布局从2D变成了3D，过去用栅长来命名的方式就不合时宜了。

三星、台积电的工艺命名都堪称是文字游戏，台积电、三星这些所谓的5nm、7nm、10nm芯片的栅长压根达不到5nm、7nm、10nm，工艺名称是晶圆厂自己取的。据传，当时台积电16nm工艺最初是命名是20nmFinfet，但由于三星自称是14nmFinfet，台积电只能跟着三星的节奏自称是16nmFinfet，因而闹出了三星14nm工艺不如台积电16nm工艺的笑话。也正是因此，英特尔提出应当用晶体管密度来衡量制造工艺，而不是沿用过去的XX nm工艺。

由于三星、台积电通过制造工艺命名大法赢得了甜头，使其根本不愿意抛弃这套玩法，反而劣币驱逐良币，逼迫英特尔只能跟着台积电、三星的节奏走，放弃了其10nm+++的命名方式，也玩起了Intel 7、Intel 4这样挂羊头卖狗肉的命名方式。由于各家工艺名称和实际性能不一致，这就使制定统一的限制标准变得比较麻烦。只能用比较宽泛的标准来衡量，这样一来，就有了操作的余地。

针对设备进行限制在操作上也非常麻烦，就光刻机而言，光源大致可以分为5代，分别是G线、I线、KrF、ArF、EUV。目前，国内现有的以ArF为光源的光刻机配合刻蚀、薄膜设备，其实可以加工5nm芯片，即便是使用KrF的光刻机也能加工到14nm。因此，先进半导体设备如何界定就是一个问题，如果只禁EUV光刻机，中国企业可以用ArF光刻机加工5nm芯片，如果把ArF光刻机列入限制范围，中国企业依然可以用KrF的光刻机加工14nm芯片，无非是效费比不高，并不是没东西用。

如果对ArF、KrF光刻机都进行限制，先不提KrF光刻机已经是老技术，谈不上先进。就这种限制范围来看，存在打击面太广的问题，这会使欧洲和日本设备商彻底失去了全球最大单一市场，蒙受巨额利益损失，只要没有极其严厉的政治风险，欧洲和日本厂商有很强的动机，通过一些方式绕过合规性审查向中国出口设备，正如最近几年欧美日韩半导体企业在中美贸易战中的做法。

结语

短期来看，即便是最为糟糕的结果，即美日荷彻底禁止先进半导体设备的出口，大陆晶圆厂无非是无法扩产，对已建成的晶圆厂影响不大。当下，西方并没有对半导体设备零部件设出口限制，我们可以设立贸易公司或专门找OEM渠道去采购相关零部件和耗材，由于很多零部件本身也不是设备商自己生产，而是从全球采购的，这就使管控难度大幅增加，很多零部件生产商无法预知自己的零件会被用到什么地方，我们完全可以用这种方式保障关键零件和耗材的供应，即便国内个别晶圆厂已经被美国列入制裁名单，也可以通过这种方式维持现有的生产线的正常运营。

长远来看，还是要不断提升产线国产化比例，以十年磨一剑的毅力构建红色产业链。这个过程会非常漫长，但非常锻炼国内企业的技术能力，而且这个过程是先慢后快，发展后劲十足，建成全国产的28nm产线可能还需要5至8年时间，但之后构建14nm、7nm全国产产线则会加速。正所谓慢工出细活，对于全国产生产线，不宜以“沸腾体”的心态去要求，而要抱着十年磨一剑的心态去期待。

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