新智元报道
编辑：白峰、QJP
【新智元导读】10月4日晚间，中芯国际发布公告称，经与供应商询问和讨论后，已确认受到美国商务部的制裁，出口中芯国际的部分美国设备、配件及原物料会受到美国出口管制规定的限制，有报道称，中芯国际正在加大囤货力度，并与友商共建中央仓储「抱团过冬」。
中芯国际确认受到美国商务部的出口限制。 根据中芯国际发布的公告，经过多日与供应商进行询问和讨论后，该公司知悉美国商务部工业与安全局 (Bureau of Industry and Security)已根据美国出口管制条例 EAR744.21(b)向部分供应商发出信函： 对于向中芯国际出口的部分美国设备、配件及原物料会受到美国出口管制规定的进一步限制，须事前申请出口许可证后，才能向中芯国际继续供货。
与友商「抱团取暖」共建中央仓储，中芯也要囤货过冬了
据悉，中芯国际已经开始大量囤积关键生产设备和重要零部件，虽然美国还没给出正式的禁令，但是从中芯跟供应商的沟通反馈来看，美商务部的出口限制已然开始了。 知情人士透露，中芯国际向美国、欧洲和日本供应商的采购量，已经明显超过了2020年的需求。采购清单包括用于关键生产过程的机械，如蚀刻、光刻、晶圆清洗和测试设备，以及超过一年的耗材，这些耗材必须定期更换，以保证机器的正常运转。 中芯是华为的供应商，也面临和华为相似的困境，美商务部将华为列入实体清单后，华为在许可过渡期也是大量囤积先进制程的芯片。 消息称，中芯国际正在与其它中国芯片制造商「抱团取暖」，建立了一个中央仓储来储存这些零部件，降低成本的同时提升共同抵御风险的能力。 今年，中芯国际计划的资本支出将从原先的31亿美元大幅增加到67亿美元，即便这样，也还是不能满足需求，中芯还在不断加码。 为何类似的出口限制一出，国内的芯片上下游企业都这么紧张？
国产芯片之殇：设备自给率低，人才「一挖就走」
国内芯片厂的设备自给率仍然不高。 中芯现在实现了14nm的量产，但14nm工艺涉及到1700多道工序，整个工艺流程的设备自给率仍然不高，主要还是依靠欧美厂商。 虽然有了一些国产芯片制造商，但是总体来看，我国芯片产业国产化程度并不高，半导体产业的高端人才也十分短缺。
除了部分移动通信终端和核心网络设备国产芯片占有率超过10%，其余产品多在5%以下，而芯片制造领域，设备国产化率更低。 中芯国际现在严重依赖外国半导体设备供应商，包括美国的 Applied Materials、 Lam Research、 KLA 和 Teradyne，以及荷兰的 ASML 和日本的 Tokyo Electron。 去年，美国的压力已经迫使欧洲最大的芯片制造设备制造商 ASML 推迟给中芯的极紫外光刻机(EUV)发货。 根据 Bernstein Research 的数据，美国供应商尤其占据主导地位，在几个专业设备领域控制了超过80% 的市场份额，如蚀刻机、化学气相沉积和晶圆检测工具—- 这些都是制造先进芯片的关键工序。
芯片蚀刻 Bernstein资深半导体分析师马克 · 李(Mark Li)表示，「美国多年来一直主导着一些不可或缺的制造设备领域。中国不可能只用国内技术建造一条生产线。」 人才短缺，流失严重。 中芯国际建厂之初，从台积电高薪挖来了数百位工程师，但芯片制造不光需要高端人才，一线的工程师也很重要，近年来中芯一线工程师的离职率一直居高不下。 中芯国际《2018 年企业社会责任报告》中提到，从年龄维度看，30 岁以下员工流失率最高，占比高达 79.3%。 而竞争对手台积电的主动离职率仅为 4.8%，中芯国际比它高出 5 倍。在 2015-2019 年，台积电的离职率在5%以下。 中芯国际的人才流动同样也存在于其他的国产半导体企业。人才的不稳定，一方面有福利待遇的问题，另一方面则是在美国的压力下，国内的半导体行业迎来发展的黄金时期，人才本就严重不足的情况下，芯片厂商「互相挖角」的现象短时间内也会一直存在。 除了人才，芯片产业最重要的影响因素就是技术了，那短期内中芯能在7nm制程上突破美国的出口限制吗？
短期技术突围可能性较低，中芯国际道阻且长
曾几何时，对于90nm的制程工艺，全球还有20多家公司可以掌握这项技术，而到了14nm制程，全球就只剩下5家公司。除了三巨头台积电，三星和英特尔之外，格罗方德和联电芯已经停止了10nm以下制程工艺的研发，目前只剩下中芯国际还在奋力的追赶先进的制程。
台积电遥遥领先，中芯国际奋力追赶 此前高盛公司给出对中芯国际的技术升级路线预测是：2022年可以升级到7nm的工艺，2024年下半年升级到5nm的工艺。而台积电方面已经确定，5nm很快会量产，3nm的芯片可以在2021年进入测试阶段，2022年就可以大规模量产。对比高盛的技术路线的预测，中芯国际依然落后台积电4年左右的时间。 各个工艺节点和工艺及光刻机光源类型关系图 在2019年底，中芯国际已经实现了14nm工艺的量产，并且为华为部分供货给了华为。截至今年5月底的时候，官方表示产能已经达到了6000晶圆/月。除了14nm制程之外，中芯国际还有基于14nm工艺的12nm工艺改良版，改良版工艺比14nm晶体管的尺寸微微缩小，功率降低20%，性能提升10%，错误率降低20%。 卡脖子的不止芯片，还有光刻机 对芯片生产来说，光刻机是其中最重要的设备。荷兰的ASML公司是全球最先进的光刻机设备生产商。
从ASML公布的数据来看，它已经在全球范围内出货了57台EUV光刻机，因为台积电，三星和英特尔都是公司的股东，具有高端光刻机的优先发货权，几乎所有的设备都被三星、台积电和英特尔买下来了，同时由于一些众所周知的原因，中芯国际在2019年向ASML 购买了一款极端紫外线 EUV 光刻扫描仪，但到目前为止尚未交付，中国的企业没能购得其中任何一台设备。 短期来说，这对中芯国际是一个巨大的打击，因为想要生产7nm或者更先进工艺的芯片，就必须要从ASML购买EUV光刻机的设备。目前国产光刻机量产的是90nm制程，65nm的还未量产，28nm刚突破研发瓶颈，与ASML的高端光刻机的差距大约有20年。 为了解决卡脖子的问题，中芯国际还在研发自己的N+1、N+2代工艺。 N+1只是中芯国际的官方代号，中芯国际并没有说它是7nm制程。而且从公布的参数上看，所谓N+1制程，并不完全是网上传的第一代7nm 工艺。N+1工艺相比于14纳米的性能提升20%，功耗降低57%，逻辑面积缩小63%，soc面积缩小55%，从这些数据来看，这一技术是接近于台积电的7nm制程工艺的。 最重要的是，中芯国际的N+1工艺并不需要用到EUV光刻机，只需要使用目前已经拥有的ASML的193nm光源的浸润式光刻机就可以实现。 N+1工艺的大部分参数与通俗意义上的7nm相比，在实际功率和稳定性方面非常相似或接近，唯一的区别是性能：N + 1的性能提高了约20％，这距离台积电7nm的35％的提升有一些差距。不过，这已经是二者之间唯一的差距了。 如此说来，N+1制程如果量产，其实在性能上，还是低于台积电计划的30%和实际的35%，而业界现在以35%为市场基准。准确的讲，这样的性能提升是不能被称为7nm的，它更像三星的第二代10nm和第三代10nm（就是8nm）。
如果可以量产，那么接下来中芯国际将正面遇到7nm EUV光刻机工艺这个几乎不可逾越的障碍，中芯国际目前使用FinFET晶体管的工艺技术，并依赖于深紫外 DUV 光刻技术。 虽然N+1阶段可以暂时躲开ADML的EUV光刻机， 基于DUV的7nm技术，也可以将良率和可靠性做得很好，但最大的缺点就是贵。 英特尔在7nm上坚持了DUV，未采用EUV，导致良品率长期无法突破，反而被台积电超越，使得AMD+台积电的组合赢得了大量的市场份额。 中芯国际能在美国禁令正式出台之前，拿到对7nm工艺至关重要的EUV光刻机吗？