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中芯国际计划年底建设“去美化”的40nm芯片生产线

据《日经亚洲评论》近日报道，国产晶圆代工龙头中芯国际和国产存储大厂长江存储近期都制定了雄心勃勃的计划，加紧测试自主研发生产线中的非美设备 。
报道称，中芯国际计划今年年底之前准备建设不含美国设备的40nm芯片生产线，并计划在三年内在相同的基础上研发更先进的28nm制程产线 。
而一条40nm的不含美系半导体设备的产线，虽然只能生产40nm的芯片，与台积电已量产的5nm芯片差距巨大，但是也确实可以满足不少对于工艺制程要求不高的芯片的需求，比如CMOS芯片、驱动IC以及一些服务器芯片、安防芯片、工业芯片等 。
此外，该报道还表示，长江存储也准备将国内设备替代率从30%提高到70% 。
【中芯国际计划年底建设“去美化”的40nm芯片生产线】 对此消息，长江存储方面很快做出回应称，没有设定国产设备比重目标 。
而中芯国际尚未就此进行回应 。
高悬的“达摩克利斯之剑”
自去年美国针对华为的持续打压以来，美国的制裁手段也是持续升级，从最初的“实体清单”，到“禁止使用美国设备为华为代工芯片”，再到“封堵华为采购含有美国技术的第三方芯片的路径” 。美国的步步紧逼，已经将华为逼入绝境 。与此同时，台积电、中芯国际等晶圆代工厂也不得不遵循禁令，从9月15日开始停止为华为代工芯片 。
在此背景之下，也推动了国内关于组建不含美系半导体设备的芯片产线的呼声 。这也引发了美国对于中芯国际的关注 。不久前，业界就传出消息称，美国正考虑将中芯国际列入“黑名单” 。受此消息影响，中芯国际A/H股股价大跌 。
随后，中芯国际发布声明称，“公司严格遵守相关国家和地区的法律法规，并在此基础上一直合法依规经营 。且与多个美国及国际知名的半导体设备供货商，建立多年良好的合作关系 。美国商务部多年来针对中芯国际进口采购的设备，也已经核发多件重要的出口许可 。”“中芯国际愿以诚恳、开放、透明的态度，与美国各相关政府部门沟通交流，以化解可能的歧见和误解 。”
虽然，到目前为止这个传闻仍然还是停留于传闻阶段，但是，只要美国并未正式宣布制裁，或主动出来辟谣，那么这就是一个短时间内难以证伪的传闻 。这也将成为高悬在中芯国际头上的“达摩克利斯之剑” 。这也将使得中芯国际此后将不得不更加小心翼翼，以免美国的制裁真的落下 。
同样，对于长江存储、长鑫存储等一些成功打破国外垄断的国产芯片厂商来说，在中美科技战大背景之下，也不得格外低调，以免引发来自美方的关注 。
在此背景之下，日媒热炒长江存储要将其产线上的国内设备替代率从30%提高到70%，以及中芯国际要建不含美系设备的40nm产线，显然是不怀好意！
去美化产线≠完全不受美国制约
当然，在美国绞杀华为的各种极端手段展露之后，不管美国对于其他国产芯片厂商的制裁是否真的会落下，国产芯片厂商也必然需要考虑“应对之策” 。
不过，目前中芯国际应该是不会贸然建设去美化产线，以免触怒美国，从而引发真的制裁 。这一点，从中芯国际之前的声明当中，我们就能够看出中芯国际的“惶恐” 。
当然，秘密做一些前期的准备，以应对未来“制裁”风险，也确实是必须要做的 。
但是，看过芯智讯此前的一系列关于“去美化产线”报道的朋友应该都知道，中芯国际即使想要建设出一条相对落后的40nm工艺的不含美系设备的产线，也并不容易 。
要知道半导体制造需要七大类的生产设备，包括：扩散炉、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备（包括PECVD、LPCVD、ALD等）、化学机械抛光机、清洗机等 。
如果细分来看，再加上其他相关的测试设备，整个生产环节可能要用到几十种不同类型的设备 。只要其中一种设备无法实现去美化，那么打造去美化的产线就无法实现 。
虽然目前国产半导体设备厂商在刻蚀机、PVD、CVD、清洗机、氧化/退火设备等方面，已经可以进行一些国产替代（主要还是集中在28nm及以上制程），但与国外仍有一定差距，即使是打造一条全国产化的40nm的半导体生产线也是有着不小的难度 。而且这些国产设备当中的关键零部件也需要做到去美化 。
显然，这一点光靠国内半导体设备厂商可能是难以做到的，大概率还是需要日本和欧洲半导体设备厂商的帮助 。
野村证券（Nomura Research）分析师唐尼·滕（Donnie Teng）认为，有关中芯国际的28nm制程的芯片生产，中国本土设备目前只能满足需求的20% 。中芯国际还需要日本、韩国和欧洲的设备供应商的协助，建立一条非美国的生产线 。
另外根据VLSI Research的数据显示，在2019年前十五大半导体设备厂商的排名当中，除去四家美国半导体设备厂商（美国应用材料、泛林集团、科磊、泰瑞达，四家合计占了全球45.64%的市场份额），有八家是来自日本的半导体设备厂商，这也足见日本半导体设备厂商的整体实力之强 。

中芯国际计划年底建设“去美化”的40nm芯片生产线
文章插图
但是，日本政府一向是唯美国马首是瞻，同样，日本半导体设备厂商也很难会冒着触怒美国政府的风险来提供设备帮助中国厂商组建不含美系设备的芯片生产线 。
比如，福建晋华和华为相继被美国列入“实体清单”之后，日本的东京电子就曾直接表示：“那些被禁止与应用材料和泛林做生意的中国客户，我们也不会跟他们有业务往来” 。
甚至在美国的要求下，日本可能还会帮助美国在半导体材料上卡中国的脖子 。要知道日本在半导体材料领域非常的强势，此前日本通过限制三种半导体材料对韩国的出口，就重创了韩国半导体产业 。
所以，不论是对于华为还是中芯来说，要成功打造一条不含美系半导体设备的芯片产线，并没有外界想象的那么容易 。特别是，如果在美国的要求下，日本也来卡我们脖子的情况下 。而且，即便是成功打造出一条不含美系设备的40nm产线，由于所采用的设备可能都不是先进的，这也将使得良率的提升可能会成为另一大问题 。
总的来说，完全不受美国制约“去美化”产线是难以一蹴而就的，需要足够的时间来等待国产半导体设备厂商，乃至国产半导体材料厂商的成长 。
如果制裁落下，中芯如何维持运转？
这一年多以来，华为与美国缠斗的经验告诉我们，美国如果真的决定要搞死一家企业，它一定会步步紧逼、不择手段 。而对于企业来说，跟美国这样的大国斗，未雨绸缪，不断从越来越小的夹缝中想办法活下来，等待机会，才是王道 。别想着什么看似鼓舞人心，实则无用的“反击”了 。一个企业就能够斗赢全球第一的科技大国，那真是见鬼了！
对于中芯来说，目前首先需要筹谋的则是，一旦悬在头上的“达摩克利斯之剑”落下，如何维持足够长时间的运转，以便能够支撑到不受美国制约的去美化产线的建成（并不是实现了去美化就不会受到制约，比如前面提到的，可能来自日本的半导体设备、甚至是材料上的制约） 。
此前，美国将福建晋华列入实体清单之后，晋华立刻就陷入了瘫痪，其关键在于美系半导体设备厂商立刻中断了支持，而且很多设备都还没有完成安装调试，立刻成了“废铁” 。那么，一旦制裁落下，美系半导体设备厂商停止了对中芯的支持，中芯会面临与晋华一样的局面吗？中芯的美系半导体设备会被远程锁死，变成“废铁”吗？
对此芯智讯咨询了某知名半导体设备厂商的内部人士，对方表示，所谓的“远程锁死”是谣言，设备并不会立刻变成“废铁” 。但是，晶圆厂要想产线上的设备能够持续运转，离不开设备厂商的技术支持 。
从硬件端来看，“因为设备使用一段时间，采集的信号就会产生偏差，没有设备厂商的工程师做校准，就难以使用 。对于很多晶圆厂来说，他们买了设备，怎么用设备这件事，都是设备商在做，晶圆厂本身涉及的较少 。而且设备会损耗，需要换零件，没有设备商提供的原装零部件，设备也是不能用的 。”
从软件端来看，“特别是在一个新的工艺的研发阶段，制程工艺的很多参数会一直在调整，牵一发而动全身，这站工艺稍微改变，会导致下一站的工艺大变，这叫loading effect 。那么反馈到设备商，设备采集的信号就会变 。设备商都会用配套的专用软件对信号进行调参建模，设置的参数/模型/程序业内称之为recipe 。当工艺变了后，recipe也要重调的 。”
所以，离开了设备厂商的技术支持，晶圆厂将很难维持正常运转 。
那么，中芯是否可以通过与国内的半导体设备厂商合作，来维持相关美系半导体设备的运转呢？
对此问题，该设备厂内部人士告诉芯智讯：“国内同类设备厂商恐怕很难帮的上忙 。首先，这些美系设备的硬件不是国内厂商自己做的，这些硬件代表着行业较高水平，至少是超越国产设备的 。
国内之所以做不出来，主要是因为很难有达到这种精度的零件；其次，设备的核心硬件也是跟系统设计、软件、算法配合的 。如果不知道对方系统、软件、算法怎么做的，做出了的零件有什么tricky的地方也是不知道的 。只有最初做的人踩过一个又一个坑才知道 。
这就像一道非常紧密的流水线环环相扣，缺了哪个环都会踩坑 。而且对美系设备商的设备乱配国内零件，出了事情保险公司都不会负责的 。通常这些设备都会上保险的，因为平时设备商维护的费用大的惊人，一台设备买进去后到寿终正寝，维护费用可能达到设备一样贵 。”
如果国内设备上难以帮上忙的话，那么通过直接引进美系半导体设备厂的技术人才，是否能够在一定程度上维持设备的运转呢？
该设备厂内部人士表示：“这些半导体设备的专用软件，基本都有license或者专用的云端 。设备厂商内部人员的工作其实就是在内部一个平台上做的，各部门配合也会有技术保密隔离，每个人都是一个螺丝钉，在自己的保密权限内做事 。硬件部门不会知道算法部门的内部机密 。所以，即使从相关设备厂挖一些技术人员来，但是他们离开了原有平台，能做的也相对有限 。当然，作用还是有的 。”
所以，总的来看，为防止美国的制裁真的落下，中芯国际应该提前准备足够的设备零部件，以便后续的设备维护 。最新的爆料也显示，中芯国际已经从美国应用材料公司采购了可用数年的（零部件）库存 。此外，中芯国际还需要积极引进设备端相关技术人才，并且积极参与到设备端的维护工作当中去 。
责编AJX

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