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華為“塔山計劃”打造去美化45/28nm產線是否可行?

華為“塔山計劃”打造去美化45/28nm產線是否可行?

2020-08-14 Comments 0 Comment

有微博博主爆料稱,華為已在內部正式啟動“塔山計劃”,並且已經開始與國內相關企業合作,預備建設一條完全沒有美國技術的45nm的芯片生產線,該條生產線預計年內建成。同時還在探索合作建立28nm的自主技術芯片生產線。但是這個消息很快被華為海思內部人士闢謠。


(塔山阻擊戰,是解放戰爭時期,中國人民解放軍東北野戰軍第4、第11縱隊等部在遼沈戰役中,為保障主力奪取錦州,於遼寧省錦州西南塔山地區對增援錦州的國民黨軍所進行的防禦作戰。)

華為開啟半導體“塔山計劃”,去美化的45nm產線年內建成?

據網上流傳的資料顯示,這項計劃的戰略目標非常明確,即要突破包括EDA設計、材料、材料的生產製造、工藝、設計、半導體製造、芯片封測等在內的各個半導體產業關鍵環節,實現半導體技術的全面自主可控。

據網上流傳出的資料顯示,第一批入圍計劃的公司有16家。第一批入選公司清單包括上海微電子、瀋陽芯源(芯源微)、盛美、北方華創、中微、瀋陽拓荊、瀋陽中科(中科儀)、成都南科、華海清科、北京中科信、上海凱世通(萬業企業)、中科飛測、上海睿勵、上海精測(精測電子)、科益虹源、中科晶源。

雖然,這個傳聞似乎是有板有眼,而且還列出了詳細的合作企業的名單,也都是知名的國產半導體設備廠商以及關鍵設備的關鍵零部件供應商,但是這則傳聞並不靠譜。

當然,這裡說的“不靠譜”,並不是說華為聯合國內半導體設備廠商,不可能打造出一條完全沒有美國技術的45nm的芯片生產線,而是說,想要打造出這樣一條產線的難度很高,需要很長的時間,現在已經是8月了,想要在年內建成是不可能的。

而根據澎湃新聞報導,華為海思相關人士否認了該消息,稱內部沒聽說“塔山計劃”,周圍同事均表示不知情。

另外,我們也採訪了一些在名單上的企業,多家企業也均表示對此事不知情。

目前,該爆料博主也已刪除微博。

打造去美化45/28nm產線是否可行?

我們且不論華為內部是否真的有打造不含美系技術的半導體產線的“塔山計劃”,我們來分析下華為打造一條不含美系技術的45nm產線的可能性。

在今年5月15日,美國針對華為升級了禁令,禁止華為使用美國的軟件和技術來設計芯片,同時禁止芯片代工廠使用美系設備為華為代工芯片。因此,華為要想繼續實現自研芯片的生產,那麼就必須要有不含美系設備的產線。

雖然華為目前可以採用第三方的芯片來替代自研芯片,以此來維持正常運轉,但是自研芯片製造受限,無疑等於是廢了“內功”,所以華為自身完全有打造不含美系技術的半導體產線的需求。

相對於目前手機處理器即將進入5nm製程工藝,但是在物聯網、工業、新型存儲等眾多市場,28nm仍是比較主流的製程工藝節點。而且28nm以下的40/45/65nm也有著較大的市場。

從全球第一大晶圓代工廠台積電的2020年第二季度的營收佔比來看,目前28nm佔比仍有14%。而其28nm及以上製程工藝的總體佔比更是高達45%。

但是不管怎樣,要想打造一條不含美系技術的半導體產線,並不是一件簡單的事,即使是相對落後的45nm工藝產線,也是有著很大的挑戰。

目前美系半導體設備廠商在整個半導體設備行業有著舉足輕重的地位。

在全球前五大設備廠商當中,美國應用材料(AMA)公司以17.72%市場份額排名第一,美國泛林集團(Lam Research,又稱拉姆研究)以13.4%的市場份額排名第四,美國科磊(KLA-Tencor)以5.19%的份額排名第五,三家合計佔了全球36.31%的市場份額。此外,美國泰瑞達則排名第八。

從半導體製造環節所涉及的各類關鍵設備來看,美國的四大半導體設備廠商應用材料、泛林集團、科磊和泰瑞達覆蓋了除光刻機、塗膠顯影設備之外的絕大多數半導體設備。

而除了這四大美國的半導體廠商之外,在2019年前十五大半導體設備廠商的排名當中,還有八家是來自日本的半導體廠商,這也足見日本半導體設備廠商的整體實力之強。

但是,眾所周知,日本政府一向是唯美國馬首是瞻,同樣,日本半導體設備廠商也很難會冒著觸怒美國政府的風險來提供設備幫助華為建不含美系設備的半導體生產線。

比如,福建晉華和華為相繼被美國列入“實體清單”之後,日本的東京電子就曾直接表示:“那些被禁止與應用材料和泛林做生意的中國客戶,我們也不會跟他們有業務往來。”

顯然,華為如果真的要自建或者希望國內的某晶圓廠配合打造不含美系設備的半導體產線,無法依靠在半導體設備領域同樣比較強勢的日系半導體設備廠商。這也意味著華為打造不含美系設備的半導體產線,只能依靠國產半導體設備廠商。

雖然目前國產半導體設備廠商在刻蝕機、PVD、CVD、清洗機、氧化/退火設備等方面,已經可以進行一些國產替代(主要還是集中在28nm及以上製程),但與國外仍有一定差距,即使是打造一條45nm的半導體生產線,要想完全避開美國的半導體設備也並非易事。

要知道半導體製造需要七大類的生產設備,包括:擴散爐、光刻機、刻蝕機、離子注入機、薄膜沉積設備(包括PECVD、LPCVD、ALD等)、化學機械拋光機、清洗機等。如果細分來看,再加上其他相關的測試設備,整個生產環節可能要用到幾十種不同類型的設備。只要其中一種設備無法實現去美化,那麼打造去美化的產線就無法實現。

而且需要指出的是,即使是國產半導體設備或者是歐洲廠商的半導體設備,其中如果某些零部件或者係統軟件是來源於美國的,那麼其設備可能就無法被用來為華為製造芯片。比如荷蘭ASML的光刻機的光源系統主要就來自於美國的Cymer,雖然其已被ASML收購,但是該部門的研發仍然是在美國。

也就是說,這個去美化的生產線,不僅僅是要求半導體設備的供應商不能是美系廠商,而且所有設備當中的器件和軟件來源也應該是非美系的。這也意味著,整個半導體產線需要實現100%的“去美化”。顯然,這是極為困難的。

即使國內有很多半導體設備廠商的設備都可以被用於45nm、28nm甚至是先進工藝製程的產線,但是要想被用來為華為製造芯片,還需要排除掉來自美國的零部件和技術,這也對國產半導體設備廠商提出了新的挑戰。

所以,即便是打造一條比較落後的45nm、28nm工藝的不含美系技術的半導體產線,也依然是困難重重,短期內是不太可能實現的,可能需要數年時間。

但是對於華為來說,如果要保住核心競爭力——自研芯片,那麼自建或者聯合國內晶圓廠打造不含美系技術的產線則是勢在必行。

華為自建產線將面臨半導體材料來源問題

另外還有一個問題,雖然美國今年5月升級的針對華為的禁令並未提及半導體材料,但是,如果華為是準備自建產線,即使打造出了一條100%不含美系技術的產線,那麼也還是需要解決半導體材料的來源問題,因為華為在去年5月就已經被美國列入實體清單,所以華為自建的產線也只能使用源自美國的技術低於25%的半導體材料。

而在半導體材料領域,日本和美國企業的擁有絕對的話語權。根據SEMI的推測,日本企業在全球半導體材料市場上所佔的份額達到約52%,而北美和歐洲分別佔15%左右。

其中,日本的半導體材料行業在全球佔有絕對優勢,在矽片、光刻膠、高純度氫氟酸、鍵合引線、模壓樹脂及引線框架等重要材料方面佔有很高份額。美國廠商在CMP拋光液、電子特氣等方面,佔據較高市場份額。相比之下,國產廠商在半導體材料領域更為薄弱。

因此,從這個角度來看,現階段,華為希望通過自建不含美系技術的半導體產線來恢復芯片製造的難度,要遠高於聯合國產晶圓代工廠來打造不含美系技術的產線來恢復芯片生產的難度(至少從目前美國方面的禁令來看,第三方晶圓廠利用不含美系技術的生產線,是可以使用美系半導體材料來為華為製造芯片的)。

在此前的中國信息化百人會2020年峰會上,華為消費者業務CEO余承東在宣布華為將全方位紮根半導體,突破物理學材料學的基礎研究和精密製造的同時,也呼籲產業界要“關注EDA以及IP領域,關鍵算法、設計能力,還有包括12寸晶圓、光掩膜、EUV光源、沉浸式系統、透鏡等在內的生產設備和材料領域”。

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