14nm晶片面臨斷供，7nm晶片遭大幅砍單，華為迎來最難一關

文 | 貢曉麗

華為遇到了2020年的第一道難關。

有媒體報導稱，台積電以擔憂海思半導體庫存過剩為由，砍掉了麒麟7nm晶片20%的訂單，而海思讓出的這些產能，頃刻便讓蘋果、AMD、高通及聯發科等客戶一搶而空。

雪上加霜的是，此前還有消息傳出，隨著美國調整實體名單實施政策，台積電很快將無法繼續為海思半導體代工14nm以上製程晶片，這意味著，華為未來只能把更多的晶片代工業務交給中芯國際。

問題是，中芯國際有能力承接華為的先進位程訂單嗎？

台積電是華為的生命線

眾所周知，去年華為被美國列入實體名單後，台積電並沒有斷供華為，因為美國制定的標準是「源自美國技術」不能超過25%。

經過台積電內部評估，其7nm製程工藝技術來自美國的比例約在9%左右，而14nm以上的製程工藝技術，源自美國的比例在15%左右，因此繼續供貨華為，並不會違反相關禁令。

然而，最近又有消息傳出，美國計劃在1月17日將「源自美國技術」的標準，從25%的比例下調至10%，這樣一來，台積電只能繼續為華為供貨7nm晶片，而14nm以上晶片則將受限斷供。

為此，華為正擬定對策，一方面加速將海思晶片產品轉向7nm和5nm等先進位程，一方面將14nm以上訂單分散去中芯國際代工，以避開美方牽制。

萬萬沒想到的是，這時竟傳出台積電主動發起縮減與重新分配7nm產能，砍掉麒麟7nm晶片20%訂單的壞消息。

有消息人士指出，海思半導體一直在持續要求台積電給出更多7nm、5nm製程產能，需求量相當於2億套5G SoC，從華為的角度看，這麼做顯然是為了加大庫存備貨，以防止不可預測的斷供風險。

但是台積電卻認為，海思半導體的訂單要求已遠超其實質需求數量，擔心華為智慧型手機與海思半導體的SoC建立過多庫存。

有鑒於7納米產能目前十分緊俏，台積電選擇將華為要求的過多部分產能，拿來分配給如AMD等真正有需要的客戶，同步降低未來去化庫存與產能過度擴張的風險。

中芯國際就差一台光刻機

台積電主動砍單的行為，似乎並不怎麼尊重華為，尤其後者還是自己的大客戶。

但這場交易原本就不對等，華為完全處於被動，絲毫沒有討價還價的餘地。

因為放眼全球，目前有能力代工7nm晶片的只有台積電和三星兩家，而後者是華為在手機市場最大的競爭對手。

華為最可靠的代工廠是中芯國際，後者才剛剛實現14nm製程工藝的小規模量產，雖說良率據稱高達95%，但相比早已大規模量產14nm多年的台積電或三星，代工成本恐怕要高上許多。

至於7nm製程工藝，中芯國際本來想在今年試產，但現在看來恐怕會變得遙遙無期，因為7nm製程工藝必須用到荷蘭ASML製造的極紫外(EUV)光刻機，而中芯國際花1.2億美元預定的EUV光刻機，至今還沒有運到上海。

這是因為EUV光刻機牽涉到全球最高端工藝晶片技術的生產，ASML在向中國出口這類設備之前，需要拿到政府發放的出口執照和核准。

ASML表示在2019年7月之前，便已提前提出申請，但出口執照至今未發下來，因此無法將EUV光刻機按時出貨給中國客戶。

而據路透社報導，自2018年開始，美國就一直在遊說荷蘭政府，不要為ASML發放向中國客戶出售先進設備的許可。

因為EUV光刻機中，「源自美國技術」比例並未達到25%，美國政府無法直接阻止交易，轉而施壓荷蘭政府考慮「安全問題」，美國國防部官員就此與荷蘭官員至少進行了4輪會談，討論此次出售的「安全風險」。

ASML自身倒是很想賣光刻機給中國，還對外聲明稱，無論有沒有拿到銷售許可，或者是否會遭受到「禁運」，ASML都將繼續尋找與中國企業合作的機會，繼續向中國企業供應ASML高端光刻機，畢竟，目前中國市場在ASML的營收中占比高達20%，是僅次於韓國（35%）的全球第二大市場。

14nm夠用還是要上7nm

綜上可見，美國費盡心思搞小動作，就是為了防止以中芯國際為代表的晶圓代工廠，進入14nm以下的先進位程工藝。

對此，也有部分業內人士認為，並不是所有晶片類型，都對7nm有強勁需求，至少在現階段來講，7nm並非多數市場的剛需。

確實，目前在半導體行業，許多產品用14nm甚至28nm就已綽綽有餘，花更高的成本與精力去研發7nm乃至5nm製程工藝，眼下看來好像是個賠本買賣。

可是如果把目光放至未來，隨著5G和AI技術的發展，5G智能終端、VR/AR產品、機器人、AI和超算等產品的成熟和應用，都將對晶片的性能、能耗和算力提出更高的要求。

從另一個維度來說，晶片的發展也將催生出新的應用生態，或是對早已成熟的市場帶來革命性的顛覆。

例如，當下因蘋果AirPods而重新迎來第二次黃金時代的TWS（真無線立體聲耳機）市場，各大廠商使用的藍牙晶片製程尚未踏入7nm領域，大多聚集在28nm至12nm。

但是隨著市場需求倒逼藍牙晶片發展，未來各家廠商為了能在更小的晶片中集成更多的功能與應用，也將逐漸推動藍牙晶片朝著7nm甚至是5nm製程演進。

中芯國際也很清楚這樣的趨勢，所以才打磨了先進位程技術的「三支箭」，分別為14nm FinFET工藝技術進入風險試產、12nm工藝技術有客戶進行流片，以及對於第二代FinFET技術N+1工藝的布局。

在14nm和12nm工藝節點，中芯國際還用不到EUV光刻機，而2018年下單預定EUV光刻機，正是為了N+1工藝做準備，一般來說，這個工藝節點應該是7nm左右。

如今EUV光刻機遲遲無法到貨，硬生生拖慢了中芯國際的發展速度。

三大巨頭眾籌EUV光刻機

沒有EUV光刻機，能進軍更先進的製程工藝嗎？幾乎沒有可能。

目前，中芯國際最好的設備是ASML的深紫外(DUV）光刻機，採用波長193nm的深紫外光，當晶片製程從28nm一步步縮小到7nm，這形同用同一支筆，要寫的字卻愈來愈小，最後發生了筆尖比要寫的字還粗的窘境。

接替DUV的「超細筆」，是波長僅有13nm的EUV，技術源自里根時代的「星球大戰計劃」。

可是這個技術實在太難了。

EUV的能量、破壞性極高，光刻機的所有零件和材料，樣樣都在挑戰人類工藝的極限。

例如，空氣分子會干擾EUV光線，生產過程得在真空環境。

而且，機械的動作得精確到誤差僅以皮秒（兆分之一秒）計。

而最關鍵零件之一，由德國蔡司生產的反射鏡得做到史無前例的完美無瑕，瑕疵大小僅能以皮米（納米的千分之一）計。

這是什麼概念？ASML曾做過一個比方，如果反射鏡面積有整個德國大，最高的突起處不能高於1厘米。

有人評價，造一台EUV光刻機，難度勝於建造航母，因為要用到材料、光學、機電等領域最尖端的技術。

因為技術難度太大、投資金額太高，日本的尼康和佳能，都已放棄開發EUV光刻機，而ASML成為人類衝刺下一代先進位程，摩爾定律繼續保持的唯一希望。

為了支持ASML研發EUV光刻機，Intel、三星和台積電三大晶圓製造巨頭於2012年一起入股了ASML，用38.5億歐元換來了23%的股份，此外，三家還為ASML的研發項目投資了近50億美元。

可以這麼說，ASML如今獨步天下的EUV光刻機，是晶圓製造領域最大的三個土豪眾籌出來的，這也是為什麼EUV光刻機在產能緊張的情況下，只能優先供應這三家的原因。

中國光刻機落後多少年

那麼，中國能研製出自己的EUV光刻機嗎？很遺憾，目前還看不到任何希望。

且不說類似磁懸浮工件台這樣的超精密機電設備有多難造，就以EUV光刻機最核心的兩個組件為例，全世界EUV光源做的最好的是美國Cymer公司，這家公司2012年就被ASML收購了，而能生產反射鏡的也只有德國蔡司一家，這家公司也被ASML入股了。

我國光刻機研發布局其實很早，領頭羊上海微電子早在2008年就研發成功了90nm前道光刻機，可是12年後，上海微電子還在準備65nm的研發和驗證，與最新的7nm技術要差上好幾代。

這是因為，上海微電子最先進的光刻機，包含13個分系統、3萬個機械件和200多個傳感器，任何一個部件出錯，都會導致整台機器趴窩。

要保證系統穩定工作，一些核心精密配件就只能依賴國外供應商，比如美國的光柵、德國的鏡頭、瑞典的軸承等。

這便意味著，國產光刻機想要向先進位程進發，哪怕有一家核心供應商拒絕提供配件，也會讓我們寸步難行。

最終，上海微電子不得不轉向用於封裝的後道光刻機研發，走起了以中低端市場支持高端研發的路線。

2002年，上海微電子總經理賀榮明去德國考察時，曾有工程師告訴他：「給你們全套圖紙，也做不出來。

」

賀榮明幾年後理解了這句話。

「發展光刻機，需要高素質的人群。

所以我們做來做去，做最多的是培養人，改變人。

」賀榮明說，這需要他們用五十年一百年的長遠眼光去做事情，而不是期望幾個月解決問題。

確實，論技術，國產光刻機落後15年，論技術積澱，國產光刻機落後幾代人，這是中國半導體行業不得不面對的現實，也正是基於這樣的現實，當華為面對眼前這道難關時，唯有祈禱台積電和ASML不要屈從於美國的壓力，僅此而已。