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驱动之家 04-16

美国全面禁售 DUV/EUV 光刻机、EDA 软件?但这挡不住中国

4 月 16 日消息,就在日前美国拜登政府宣布制裁 7 家中国超算相关企业之后,市场传出消息称,为进一步限制中国半导体产业的发展,拜登政府正考虑将用于成熟制程芯片的浸润式 ArF 深紫外(DUV)光刻机列入对中国禁售的产品名单。此外,美国部分国会议员还在推动美国政府将芯片设计所必须的 EDA 软件也列入对中国的禁售清单。

美国将全面禁售 DUV/EUV 设备?

ASML 是制造 5nm 及以下先进制程芯片所必需的先进的 EUV(极紫外)光刻机的全球唯一供应商,不论是台积电还是三星的先进制程工艺都严重依赖于 ASML 的光刻机。

近年来,随着中国大陆对于本土半导体产业的重视和扶持,中国大陆对于半导体设备的需求也呈现出爆发式增长。

作为全球最大的半导体芯片制造所需的光刻机供应商,ASML 也一直在努力开拓中国市场,并希望将其售价高昂的 EUV 光刻机出售给中国大陆的半导体厂商,以进一步推动公司的业绩成长。

然而,由于持续的贸易紧张局势,该公司在让荷兰政府续签向中国出口 EUV 光刻机的许可证方面面临困难。

早在 2018 年,中芯国际就曾向 ASML 订购了一台可以用于 7nm 以下制程芯片生产的 EUV 光刻机,但是由于美国方面的阻挠,荷兰政府一直未向 ASML 发放出口许可,导致这台 EUV 光刻机至今仍无法向中芯国际交付。

去年 12 月 18 日晚间,美国商务部又以保护美国国家安全和外交利益为由,宣布将中芯国际及其部分子公司及参股公司列入 " 实体清单 "。这也使得 ASML 要想继续将 EUV 光刻机交付给中芯国际,可能还需要要取得美国商务部的许可证。但是,美国商务部针对中芯国际的禁令有特别指出,对于 10nm 及以下先进工艺所需的物品都会直接拒绝。

今年一月,ASML 公司 CEO 温宁克(Peter Wennink)曾表示,ASML 尚未将其最新的 EUV 机器运往中国,因为仍在寻求荷兰政府的出口许可证申请,并补充说荷兰、欧洲和美国政府之间一直在进行谈判。

值得注意的是,今年 3 月中旬,在美国政府将中芯国际列入实体清单之后,美国共和党两名重量级议员要求拜登政府升级对中芯国际制裁,以确保中芯国际无法获取关键的半导体制造设备。

根据报导引述该信函中的内容指出,这两位共和党众议员要求拜登政府劝说荷兰政府阻止 ASML 出售深紫外线 ( DUV ) 光刻机卖给中芯国际,并且还须与盟国达成协议,统一出口限制和许可权,限制类似 DUV 和 EUV 光刻等技术设备的出售。

近日,美国国家人工智能安全委员会(National Security Commission on Artificial Intelligence)也提出一项政策,希望禁止向中国出口包括浸没式 ArF 光刻用的 DUV 光刻设备在内的半导体制造设备。在此前的一份报告中,美国国家人工智能安全委员会指出," 美国政府需要与日本和荷兰合作,禁止此类设备的出口以遏制中国。"

影响几何?

如果为了打压中国的半导体制造,美国真的全面禁售 DUV/EUV 设备,不仅将损害包括美国厂商在内的全球半导体设备厂商的利益,也将引发三星电子、SK 海力士等在中国大陆建有晶圆厂的海外半导体制造商的担忧。同时还将加剧全球半导体供应短缺的局面。

根据国际半导体产业协会(SEMI)4 月 14 日发布的数据显示,2020 年全球半导体设备销售总额较去年同比增长 19%,至约 712 亿美元,创历史新高。

其中,2020 年中国大陆市场的半导体设备销售额较上年增长 39%,至 187.2 亿美元,排名全球第一。中国台湾与韩国分别排名第二、三位,分别为 171.5 亿美元与 160.8 亿美元。

这也是中国大陆首次成为全球最大半导体设备市场,这也反映出近年来中国在推动本土半导体制造方面所做出的巨大努力。

由于光刻机是半导体制造所需的众多半导体设备当中最为关键的一类设备,因此,如果禁售 DUV 光刻机,无疑将遏制整个中国半导体设备市场对于其他类型半导体设备的需求。

这将对于本就在市场当中占据优势地位的美国半导体设备厂商带严重的打击。

根据美国半导体产业调查公司 VLSI Research 公布的 2020 年全球 TOP15 半导体设备厂商销售额排行榜显示,全球前五厂商当中有 3 家是美国厂商。美国的应用材料、泛林半导体、科磊占据了 36.5% 的全球半导体设备市场。而这三家厂商在中国的半导体市场份额则更高。

据美国商务部估计,如果美国与中国在半导体业务上的业务被完全切断,美国将会损失 125,000 个工作岗位和 800 亿至 1,000 亿美元的销售额。显然,对于本就在半导体设备市场占据较大市场份额的美国半导体厂商来说,如果无法将设备出售给中国厂商,或将面临巨大损失。

同样,半导体设备强国日本和荷兰也将深受打击。VLSI Research 的数据显示,在 2020 年全球 TOP15 半导体设备厂商当中,有 7 家是来自日本。

根据荷兰 ASML 的财报显示,2020 年 ASML 出货了 258 台光刻系统,如果按送达目的地来划分的话,中国台湾地区排名第一,占比 36%;韩国排名第二,占比 31%;中国大陆排名第三,占比 18%。

今年以来,ASML 在中国大陆市场也是大单不断。今年 1 月 21 日,英诺赛科科技有限公司和 ASML 公司达成批量购买高产能 i-line 和 KrF 光刻机的协议,用于制造先进的硅基氮化镓功率器件。

今年 3 月,中芯国际通过港交所发布公告,宣布公司已于 2021 年 2 月 1 日,就购买用于生产晶圆的 ASML 产品与 ASML 上海公司签订了经修订和重述的采购协议,根据购买的 ASML 产品定价计算,该协议购买 ASML 产品的总代价约为 12 亿美元。

显然,如果丢失中国大陆市场,对于 ASML 来说也将会是巨大损失。

另外,如果美国政府全面禁止 DUV/EUV 光刻设备对中国大陆的出口,那么无疑也必将会对在中国大陆建有晶圆厂的海外半导体厂商造成巨大影响。

目前,三星正在中国西安的两家工厂生产第六代 3D V-NAND 产品。SK 海力士在中国无锡的两家工厂生产 10nm DRAM 芯片,此外,去年 10 月 SK 海力士还宣布收购了英特尔在大连的存储工厂。

如果美国政府全面禁止 DUV/EUV 光刻设备对中国大陆的出口,三星、SK 海力士对于他们在中国大陆的晶圆厂的进一步投资扩产将会严重受阻。而正由于对这方面的风险的担忧,或将抑制三星、SK 海力士等海外半导体厂商对于其在中国大陆的晶圆厂的进一步投资。

而相比之下,美国政府正在大力推动全球半导体厂商在美国本土投资建厂,并提供了丰厚的补贴政策。此前,台积电和三星已先后宣布将在美国建设先进制程的晶圆厂。而就在不久前,英特尔还宣布投资 200 亿在美国建设两座新的晶圆厂。

显然,美国可能确实会通过各种手段来抑制全球半导体厂商在中国投资建厂,并通过提供各种具有吸引力的政策来引导全球半导体厂商在美国本土建厂,在此消彼长之下,美国的半导体制造能力无疑将得到迅速提升,同时中国大陆的半导体制造将会被极致打压。

ASML CEO:这并不能阻止中国技术进步!

在美国当地时间 4 月 12 日下午白宫召开的半导体产业链 CEO 视频峰会上,ASML CEO 温宁克表示,对华出口管制不仅不能阻止其技术进步,而且还会损害美国经济。

" 我相信,如果您确定存在经济风险,那么出口管制将不是管理经济风险的正确方法,如果您使中国无法获得技术,这也将使非中国经济体失去大量工作和大量收入。" 温宁克说,虽然由于缺乏外国技术,中国可能需要很长时间才能建造自己的半导体设备和技术,但最终,非中国公司将被排除在最大的芯片市场之外。

为进一步限制中国半导体发展,美国或将 EDA 列入禁售清单

除了可能在半导体制造设备上进一步限制中国大陆之外,美国或许将进一步限制芯片自动化设计软件(EDA)对中国的出口。

据 4 月 16 日《路透社》 的报导指出,美国众议员 Michael McCaul 和参议员 Tom Cotton 在致美国商务部部长 Gina Raimondo 的信件中,要求 EDA 软件在销售给所有中国企业或单位之前,应该必须获得美国政府的特别许可。信中强调,这样的行动将确保美国企业及伙伴国、盟国的企业将相关产品或技术在销售给中国企业或单位之后,不会被反过来扼杀。

在芯智讯之前的一些文章当中,我们曾有介绍,目前芯片设计所必须的 EDA 软件市场主要被 Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphic 所掌控,三家厂商合计拥有 60% 的市场份额。而在中国市场,这三家厂商的市场份额更是高达 95% 以上。而且当前在中国市场几乎没有完全可以取代的产品。

其中,Synopsys 和 Cadence 都是美国厂商,二者全球市场份额超过 50%。虽然,Mentor Graphic 是德国的(2016 年被德国西门子收购),但是 Mentor 的部门总部在美国。

因此,一旦美国下达禁售令,要求中国厂商购买美系 EDA 软件授权都需要得到美国商务部的许可,恐将对中国的半导体产业造成非常大的伤害。

虽然近两年国产 EDA 软件发展也很迅猛,也涌现出了一批国产 EDA 软件厂商,比如华大九天、盖伦电子、芯华章等等。

但是,需要指出的是,EDA 是芯片自动化设计工具的统称,并不是单纯的一款软件,而是包含一系列的软件 IP,而芯片设计有着非常多的环节,不同环节可能需要用到不同的 IP。

而对于一线的芯片设计厂商来说,由于制程工艺的持续推进,芯片的集成度越来越高,功能也越来越强大,因此在芯片的设计上也变得越来越复杂,需要用到非常多的先进 IP 来支持,而 Synopsys、Cadence 和 Mentor Graphic 这三家的产品各有特色,各自的 IP 侧重点和优势都有较大的差别。因此,不少一线的芯片设计厂商都有同时使用其中两三家厂商的不同 EDA IP 来设计芯片。

根据 IPnest 最新公布的数据显示,2020 年的半导体 IP 市场,Arm 公司排名第一,紧随其后的就是 Synopsys、Cadence 这两大 EDA 巨头。显然,Synopsys、Cadence 拥有着非常多的半导体芯片设计所需的 IP,也正是其 EDA 工具能够获得极高的市占率的关键。

而相比之下,国产 EDA 厂商近些年才刚刚起步,很多都只是从某几个点或者一个面进行切入,不论是从成立时间,还是员工数量、IP 积累、营收等方面,都远远落后于 Synopsys、Cadence、Mentor Graphic 这三大 EDA 巨头。

△三大 EDA 工具厂商 2018 年的相关数据(图片来源:东兴证券)

△数据来源:2020 年第 23 届中国集成电路制造年会 (图片来源:电子技术设计)

但是,正如前面所说的,即便美国及其盟国对中国发展半导体产业所需的半导体设备、EDA 工具及其他相关技术进行封堵,但是由于中国庞大的半导体市场需求的持续存在(根据美国半导体行业协会 2020 年的数据显示,中国是全球最大的半导体芯片消费市场,占全球总市场的 35%),必然会推动中国半导体设备乃至 EDA 工具的自主,即便这个过程可能需要很长时间。

最终,那些跟随美国及其盟国打压中国半导体产业发展的公司,将被排除在这个全球最大的半导体设备及半导体芯片市场之外。

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