中国突破7纳米芯片技术,中美科技战进入2.0阶段?(图)
中国通讯巨头华为8月底突然开售新款智能手机,搭载据称是中国国产的7纳米芯片,网速达到5G水平,在美国政界引发震荡。中国突破7纳米芯片技术将产生哪些深远影响?华盛顿将如何应对?
(早报制图)
华为8月底突然开售新款Mate 60 Pro智能手机,时逢美国商务部长雷蒙多(Gina Raimondo)访华。一个多星期后,华为再预售多两款新手机,在中美科技战开打4年后,释放可能强势重返5G手机市场的讯号。
多方测评显示,华为新手机搭载中国最大晶片制造商中芯国际(SMIC)制造的7纳米晶片,网速达到5G水平,被视为华为的重大科技突破。这在美国政界引发震荡,不仅开始检讨对华科技封锁是否出现漏洞,有美国议员还公开呼吁停止向华为和中芯出口所有科技。
中美晶片战始于2019年,时任美国总统特朗普(Donald Trump)以国家安全为由,把华为及其晶片设计公司海思(Hisilicon)等多家科技企业列入管制名单,禁止美国公司擅自向名单上的企业提供产品和科技。美国商务部2020年两度加码封杀华为,宣布在全球范围内阻止向华为供应晶片,以及阻止华为通过第三方取得美国晶片。
拜登(Joe Biden)政府上台后在晶片领域进一步加强对华围堵,从设备科技到人才,全方位阻断中国晶片的升级之路。
华为自2015年起常年占据全球智能手机出货量前三,但在美国制裁后,手机科技发展与销量受到严重打击,2021年手机出货量同比大降81.6%至3500万部。2022年底有报道称,华为已用尽制造智能手机的高阶晶片库存,并可能被迫退出全球智能手机市场。
横空出世的华为新手机及国产晶片,引发各界对中国突破美国科技围堵的热烈讨论。全球著名半导体行业观察机构TechInsights与彭博社拆解研判,华为新手机零件大部份由中国制造,除快闪内存来自韩国SK海力士(SK Hynix);晶片则被认定是经海思设计,并由中芯以7纳米制程生产的麒麟9000s。
华为:图为2023年6月28日,中国上海世界移动通讯大会中的华为摊位标志。(Reuters)
中国突破7纳米晶片的意义
科技产业顾问、科技力智库执行长乌凌翔博士接受《联合早报》访问时说,半导体是中美科技战目前的主战场,重要性在于晶片是其他众多科技竞争的基础,包括人工智能(AI )。中国突破7纳米晶片科技,意味着在晶片战中取得「一个重大的突破口」,也让国内其他需要晶片才能发展的科研、产研领域「松了一口气」。
南京大学国际关系学院院长朱锋受访时则说,美国针对中国高科技企业采取新冷战的做法,通过限制科技和市场满足地缘战略利益和需求;华为全球范围的高端手机销量原本有望在2019年取代美国苹果公司(Apple Inc.),但在遭美国全面打压后停滞增长。
朱锋评估,华为晶片问世很大程度显示华为的韧性和创新力,并未因美国制裁被打残,「象征意义还是非常明确」。
新加坡管理大学(Singapore Management University)计算与讯息系统学院副教授朱飞达受访时也说,面对美国及盟友的全力封锁制裁,华为仅凭一己之力,从3年前原来有逾1万5000个零配件依赖美国,到目前基本实现自主国产,速度之快出人意料。
在美国科技围堵下诞生的华为新手机,不仅点燃中国民族自豪感,被中国网民称为「争气机」,8月29日预售当天引发抢购潮。中国官媒《环球时报》隔天发表社评说,华为手机在3年被迫沉寂后重出江湖,足以证明「美国的极限打压已经失败」。
华为发售新手机时,当年主导将华为列入美国实体清单的雷蒙多正在访华,被中国网民讽称是华为新手机最佳代言人。
朱飞达研判,被美国打压数年后,华为选择在雷蒙多访华期间无预告突然发售高端新机型,「策略上就是要达到出其不意、特别震撼的效果」;这对中国国内也是「非常大的强心剂」,表明中国可突破西方联合起来对华展开的科技围堵。
半导体:图为2011年3月23日,美国加州一块电路板上的半导体。(Getty)
中美晶片工艺的差距
不过,朱锋也指出,目前就强调中国在晶片问题上已完全具备突破美国封锁打压的能力「恐怕还为时尚早」,华为晶片的来源发展情况也还有待进一步核实。
中芯生产的7纳米晶片是否百分百国产,目前仍是舆论的关注点。《德国之声》(DW)引述台湾工研院产科国际所研究总监杨瑞临分析,中芯晶片仍有可能运用到美国科技,原因是晶片产制过程必要的电子设计自动化工具(EDA)几乎都来自美国;进口自荷兰的旧款深紫外线光刻机(DUV)半导体制造设备,也可能有美国部件。
朱飞达坦言,中国目前主要以科技创新让低端晶片模拟出高端效果,7纳米晶片可能还未达到百分百国产。但他预期,中国可能仅需3至5年甚至更短,就达到发达国家的晶片工艺。
台湾经济研究院产经资料库总监刘佩真受访时分析,华为晶片目前可能使用DUV进行多重曝光,以此制造7纳米晶片的良率如果在50%左右,能达到一定量产规模。不过,若要制造更精密的5纳米晶片,多重曝光的良率将「非常不理想」,产量也会非常低。
有舆论认为,中国目前可能是不计成本制造7纳米晶片。中华经济研究院副院长王健全在电视节目中分析,7纳米晶片用DUV重复曝光,良率须达七八成才会赚钱;但北京是从国安层面思考,不会考虑成本效应。
刘佩真研判,中国目前在先进制程,以及能动用生产7纳米晶片的要素都已「来到极限」,预计可能至少需要5年才能追赶上国际领先的晶片工艺。
乌凌翔则认为,中国还需多久才能追平美国的晶片科技尚不明朗,原因是生产晶片的半导体产业链既长又复杂。面对美国愈来愈严格的科技围堵,中国要追赶就必须把半导体产业链中的每一个环节,都建立到能独立自主的地步,「每一个环节的落后差距都要考虑在内,也就是不能有短板」。
他指出,中国目前落后最大的环节在光刻机,必须得到最先进的极紫外光光刻机(EUV),才能生产最高端手机需要的5纳米、3纳米,甚至2纳米晶片。在中国赶超期间,美国及盟友在先进封装等科技上也在进步,「所以很难估算」。
在这张摄于2023年3月6日的设计图片中,一部显示美光标志的智能手机被放置在主机板上(Reuters)。
中美科技战火力加大
中国2023年在科技战中明显提升反击力度。北京5月以国家安全为由,要求国内关键讯息基建设施营运商停止采购美国晶片制造商美光科技公司(Micron Technology Inc.)的产品。
尽管2022年中国市场仅占美光整体营收的11%,但被封杀的消息一出,仍导致公司股价一度下挫6.8%,创2022年11月以来最大跌幅。
中国8月也加码在晶片战中采取反制措施,对镓和锗两种制造半导体的关键金属原材料实施出口管制。
台湾专家刘佩真评估,中美科技战2023年已迈入2.0阶段,从美国过去4年在晶片战中压倒性遏制中国,转变为北京开始有更多明显的反击动作。
刘佩真分析,中国在科技战中握有的最大筹码,在于巨大的市场需求占全球半导体需求的高达3成,但苦于市场上没有替代产品可用,过去4年无法使用这张牌。
她指出,华为晶片问世后,让北京开始有胆量尝试在政府单位禁用苹果手机,这项动作影响有限,意涵更多是与美国互别苗头。
《华尔街日报》上周引述知情人士称,中国禁止政府工作人员在工作中使用苹果手机。消息一出,苹果公司股价较9月6日开盘累计重挫逾6%,市值缩水约1900亿美元(约1.5万亿港元)。
中国是苹果公司的第三大市场,在该公司2022年3940亿美元(约3万亿港元)的总收入中占19%。投资公司奥本海默(Oppenheimer)的分析师马丁·杨预估,由于华为推出新手机,苹果2024年的手机出货量可能减少1000万部。
朱飞达评估,华为手机性能已与苹果相差不远,北京此时禁用苹果有比较好的群众基础,不会引发民众很大的不满或反弹,可能因此才敢打这张牌。此举也意在让美国看到中国市场对美国商家能造成多大影响,包括让苹果股价重挫,「等于也是给一点颜色看」。
朱锋则提醒,中美双方如果将正常商业关系过度安全化,将让两国对抗变得更加紧张激烈,甚至走向失控。
他说,北京目前在如何避免过度安全化的问题上面对很大考验,在面对美国打压的同时,又要进一步稳定市场投资,展现对世界商贸开放合作的态度。
2023年8月30日,中国北京一家华为专卖店正展示Mate 60系列手机的广告。(路透社)
美国出口限制失败?
在华为突然发售「史上最强大的Mate手机」后,美国国会立即要求调查是否违反美国晶片禁令。美国商务部也宣布正式调查华为手机晶片,并很可能进一步收紧对华为及中芯国际的科技制裁。
中国外交部9月8日回应说,制裁打压只会增强中国自立自强、科技创新的决心和能力。
乌凌翔认为,美国不断投入力量逐步升级对华科技打压,4年下来却未成功压制中国突破7纳米晶片,这不仅带给拜登政府较大震动,也意味着美国通过出口限制遏制中国策略的「阶段性失败」。
不过,朱锋和朱飞达都指出,美国对华发起的半导体战「不能说是完全失败」,过去4年的出口限制策略,明显拖慢北京发展人工智能和高端晶片的步伐,也让华为一下跌出全球高端手机销售前八,其他中国手机生产商也因此面临晶片荒。
朱锋说:「非常坦率地讲,美国在科技领域打疼中国的效果已经开始出现,我们必须面对这个事实。」
美国「小院高墙」策略再受质疑
美国「小院高墙」对华科技围堵策略,近期再受部份西方智库与企业质疑。华盛顿智库战略与国际问题研究中心(CSIS)专家刘易斯指出,一旦全面推动禁令,不确定能否为美国多争取一两年时间扩大科技优势,但这并不会阻止华为寻求替代方案。
荷兰光刻机巨头阿斯麦(ASML,又译艾司摩尔)行政总裁温宁克(Peter Wennink)9月在电视节目中谈到,西方向中国实施科技封锁可能徒劳。「完全孤立中国是没有希望的。如果我们不分享科技,他们就会自己去研究。」
朱飞达评估,美国在对华晶片战中手里的牌「所剩不多」,制裁也可能到瓶颈。美国一旦加强出口限制,对高通(Qualcomm)等晶片厂家肯定是雪上加霜,不仅会因失去中国市场而利润显著下滑,生产能力也可能出现过剩。
天风国际分析师郭明錤在社交媒体X(前称Twitter)研判,美国晶片巨头高通将成主要输家,预计华为2024年将完全采用麒麟9000s晶片,意味着高通2024年晶片出货量将减少5000万至6000万个。此前高通一直向华为提供4G晶片,其60%的营收也来自中国市场。
朱飞达指出,美国在特朗普时期打开出口限制的「盒子」后,中美科技依赖程度已回不到过去,即使美国放松出口限制,中国也不会停下自主研发的脚步,这让美国调整策略变得意义不大。
尽管如此,朱飞达预期,面对美企未来可能升级对拜登政府的施压,美国可能无法非常显著增加对华打压力度,到后来甚至可能会慢慢往放开的方向走。
刘佩真则分析,在对华晶片战中,美国手中最主要的王牌,其实是仍掌握全球生产半导体最重要的要素,这也成为拉拢盟友一起钳制中国的有效筹码。
她指出,美国为减轻对国内半导体企业的利益损害,过去几年在实施对华出口措施上时松时紧,一些西方设备、材料、科技从黑市、转投资等漏洞破口流往中国。拜登政府预计将全盘检讨并全面补强过去几年对华各项出口管制,同时会持续拉拢其他盟友共同抗中,「(美国的抗中)主轴大概不变,但速度跟力道会增强」。
朱锋研判,在华为晶片问世后,美国对华的科技打压只会愈来愈严,还可能从「小院高墙」转向「大院宽墙」,对中国高科技出口限制范围愈来愈大。