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中美科技戰開打!美強化半導體管制下對中國有影響嗎?3大衝擊一次看懂

撰文者:財經M平方 更新時間:2022-09-15 瀏覽數:4,447

前篇半導體系列文章所述,半導體產業在經歷了疫情爆發及供應鏈問題後,各國政府紛紛加碼補貼扶持半導體在地化,去年12月美國哈佛大學的一篇報告《偉大的科技競爭:21世紀的中國與美國的較量》提到未來許多重要且不可缺少的技術領域上,包括AI、5G通訊協議、生物科技、綠能、量子科技等項目中,中國有可能成為世界的領導者,且在某些領域躍居第一,這也再度挑起了美國對中國科技實力緊追在後的警惕心,近期的出口禁令也接踵而來。


美國發動科技戰所帶來的影響
美國為了削減中國半導體和科技上的實力,除了在晶片與科學法案中,限制補貼企業繼續在中國新增先進製程設備、並禁止美國設備商出售14奈米以下設備至中國外,8月15日商務部更加碼將4項「新興和基礎技術」列入出口管制!再次顯示美國有意要更進一步把持前沿的科技技術在自己手中,管制內容包括:
1.第4代半導體材料的氧化鎵及金剛石。
2.用於GAAFET架構(3奈米以下)的EDA程式。
3.渦輪燃燒技術(PGC)等。

註:環繞式場效電晶體(GAAFET,Gate-all-around FET)架構為半導體製程微縮的技術之一,主要是用來解決當製程節點來到3奈米以下時上一代鰭式場效電晶體(FinFET)架構無法突破的物理極限而產生的漏電問題。

針對本次的科技戰細節,以下M平方也藉由3大面向來評估對中國的影響:
重點1》美國有意把持前沿技術,然第4代半導體仍處開發階段
第4代半導體材料被作為這次出口管制的主角之一,主要因為第4代半導體於未來產業趨勢領域的應用上具有相當高的潛力。相較於第3代半導體(碳化矽、氮化鎵),第4代半導體(氧化鎵及金剛石)更寬的能隙(wide band gap),以及能夠承受更高的電場的優勢,在這些特性下可以讓氧化鎵承受更高的電壓跟功率密度,以及更好的電源轉換效率,包括電動車、新能源設備等領域,甚至在太空衛星、高鐵、軍事等極端環境,氧化鎵都能有很好地運用空間。但由於氧化鎵和金剛石目前仍處於開發階段,中國本身相關的應用需求偏低,出口管制短中期並不會對中國有太大衝擊,但長期而言,美國的態度十分明顯。


資料來源:財經M平方

重點2》中國本土EDA占比低且技術集中,當前仍仰賴海外EDA工具
相較於氧化鎵及金剛石,EDA程式的禁令會更加具影響。EDA工具就是「電子設計自動化工具」,由於晶片設計日趨複雜,晶片在製程微縮後線距愈來愈小,也導致設計一個晶片時要顧慮的東西非常多,包括材料的物理特性、溫度、頻率等,尤其未來在先進封裝、3D堆疊等技術需求增加後,晶片設計又更加複雜,而EDA工具可以電腦程式來降低工程師在設計晶片時的難度,並提高良率。

我們認為EDA工具的管制,對中國半導體和晶片產業前進高端市場具有相當的阻力,原因是雖然中國本身也擁有EDA企業,但多數是針對晶片設計中的某單一節點作切入,即使是中國本土最大的EDA龍頭廠華大九天,國內占比也僅只有5%~6%。對比美國EDA 3大巨頭(Synopsys、Cadence、Mentor)的產品線非常廣泛,在中國占比就將近8成,在本次管制3奈米以下的EDA程式的衝擊影響將較為顯著。

技術上,華大較成熟的技術包括「類比電路設計EDA(Analog Circuit Design EDA)」和「平板顯示電路設計EDA(Flat Panel Display Circuit Design EDA )」,但在「數位電路設計 EDA(Digital Circuit Design EDA)」和「晶圓代工電路設計EDA(Foundry Circuit Design EDA)」與美國企業有明顯差異,甚至沒有GAA相關的研究及開發,顯示中國在數位IC設計、晶圓製造如果要進一步將製程微縮,仍非常仰賴海外的 EDA 工具,尤其在晶片設計愈來愈複雜的情況下,將更依賴矽智財(IP),但IP的市場及技術也同樣被美國所壟斷。


資料來源:IPNest、賽迪智庫


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