汪哲仁:为何我们应该注意中国7奈米制程推进?

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若中國真能進一步站穩在先進製程的腳步,則代表台灣矽盾中最核心的部分已經出現裂痕。(圖片取自pixabay)
若中国真能进一步站稳在先进制程的脚步,则代表台湾矽盾中最核心的部分已经出现裂痕。 (图片取自pixabay)

加拿大媒体TechInsights踢爆中国中芯国际的制程已经推进到7奈米,而且预估出货已逾一年;部分媒体则称,中芯制程的推进显示美国的封锁太慢、太少而无效。

7奈米为先进制程重要技术节点

中芯过去最先进的制程是14奈米,朝先进制程(10奈米以下)迈进的企图一直很强烈,但是受制于美国2020年12月底的「实体清单」(Entity List)限制,迟迟无法取得荷兰ASML的极紫外光机(Extreme ultraviolet lithography, EUV)而在先进制程停滞。 2020年10月有报导指出,中芯已经利用深紫外光刻机(Deep Ultraviolet, DUV),以FinFET N+1技术成功开发「类7奈米」晶片,由于台积电的7奈米量产初期也是利用深紫外光刻机达成,因此理论上要达成先进制程并非一定需要EUV不可,但是使用DUV需要较多层的光罩,虽然DUV的光罩成本较EUV的成本低,但是在多重曝光后的影像效果较差、良率较低,单颗晶片成本反而较高。

台积电董座刘德音博士曾说,7奈米制程是半导体制造的分水岭,在众多应用的领域中(包含5G,微处理器,显示卡、网路、游戏、车用、资料中心),7奈米与14奈米最大的差异在于单位面积电晶体数增加幅度大,耗能降低且最有经济效益。

以台积电为例,在2020年其7奈米单颗晶片的成本为233美元,不只低于16奈米的331美元,也低于5奈米的238美元。另外在效能表现上,辉达(NVIDIA)采用台积电7奈米制程,用于人工智慧与资料中心的A100 Tensor Core 处理器,效能提高20倍,使得原先需要25组机柜的资料中心,在7奈米的制程下,仅需要1个机柜就能达成原先的运算效能。换句话说,7奈米的晶片不仅价格低,运算效能高,最符合经济效益,可大大降低AI、高速运算、5G的建置成本。

中国半导体全力冲刺提高自给率

另一方面,中国晶片需求大,但自给率低。去年中国半导体市场规模约为1,865亿美元,其中陆资半导体厂占123亿美元,占比仅6.6%,其余为外资半导体厂所贡献,而内外资在中国境内生产合计仅312亿美元,自给率为16.7%。而《中国制造2025》的自给率目标为在2030年达到自给率75%,在这种压力下,不难了解为何中国在这几年中,透过各种政策诱因大量补助半导体公司建厂。虽然在半导体厂发展中曾发生大量的「烂尾楼」案例,但是并未让中国全力扶植半导体厂的政策退却。

「以成熟制程包围先进制程」战略

过去扶植电子业的经验让中国政策规划者非常清楚,虽然中国半导体生产规模与技术落后于国外厂商,但若能透过政策扶植大量的厂商,可以造成两种效果。第一,大量的中国厂商可以分食掉国际市场,压缩二、三线晶圆代工厂的生存空间。根据SEMI的统计,到2024年底,中国大陆将新建31座晶圆厂,全球最多,超越台湾的19座,以及美国的12座。

虽然中国这31座新厂大多是成熟制程,对于领导厂商如台积电、英特尔、三星的先进制程影响不大,但是中国这种「『厂』海战术」对于其他成熟制程的厂商,恐将造成巨大的压力。以目前电子产业有部分已经出现库存过剩,市场预期2023年以后将出现产能过剩的情况下,杀价竞争恐难避免。届时,成熟制程的晶圆厂可能难以与有充分政策补助的中国半导体厂相抗衡,而部分二、三线生产商可能不得不退出市场,让中资半导体厂坐大。

第二,若在大量扶植的厂商中,能有一、两家厂商可以脱颖而出,有竞争力能打「国际赛事」,就有希望能够主导国际市场,例如过去PC与笔电的联想、通讯/手机的华为与中兴,都是在类似的模式下发展出来;而从半导体制造来看,中芯国际将是带领中国突破技术「卡脖子」的企业,而7奈米技术突破就是最好的证据。过去中国晶片设计公司受到美国的制裁,无法利用台积电先进制程来推出产品,若现在中芯能将7奈米制程推展至其他的中国厂商的产品,则可让中国在AI、高速运算、5G等领域有相当大的进展,能让中国实现由「制造大国」迈向「制造强国」的目标。

矽盾护台能力遭到侵蚀

综上所论,若以「矽盾」的角度来看,过去台湾半导体不论是成熟制程或是先进制程,都是大陆所必需的重要零组件,都能够提供某种矽盾的效果。若大陆积极扩厂而对台湾的成熟制程依赖越来越小,则代表矽盾的面积越来越小;若中国真能进一步站稳在先进制程的脚步,则代表台湾矽盾中最核心的部分已经出现裂痕。

中国已制定在2027年前达成基于「信息化」(资讯化)、「智能化」(智慧化)和「机械化」的「完全现代化」的建军百年目标,这些都有待中国在人工智慧、量子计算、高超音速等领域的突破,而这些突破都需要先进晶片的协助。虽然我们目前对中芯在7奈米的出货量、良率、价格等资料知之甚少,甚至是否有其他的应用也不清楚。但是7奈米制程的推进可望让中国在人工智慧与高速运算上有所突破,也连带让中国在经济与军事上增加对台湾的威胁,值得我们警惕。

※作者为国防安全研究院网路安全与决策推演研究所助理研究员。本文授权转载,原文出处。

(本评析内容及建议,属作者意见,不代表财团法人国防安全研究院立场)