中國半導體技術匍匐前進 試圖打破西方封鎖(2)

作者: Abby Lin
2024 年 09 月 05 日

中國尋求在半導體產業的各個方面實現自給自足,同時減少對外國競爭對手的依賴,試圖建立有競爭力的企業。然而中國在半導體子產業的追趕,面臨發展不均衡的問題。

中國半導體發展概況

記憶體晶片

(承前文)半導體記憶體產業長期以來,是中國經濟發展的戰略重點。長江儲存是中國領先的NAND製造商,是一家中國國有控股合資企業,由國家積體電路產業投資基金、前國立大學控股的無晶圓廠半導體公司清華紫光集團,和湖北省科技投資集團發起。其投資額為240億美元,僅為最初的武漢工廠分配的初始政府資金。

CXMT成立於2017年,是另一家中國政府建立的半導體製造商,專注於DRAM技術。CXMT是由當地國有合肥產業投資基金(HIIF)和北京兆易創新半導體合資成立,HIIF斥資80億美元啟動該項目。

長江存儲已迅速提升NAND製造曲線,生產128NAND,並迅速轉向更先進的製程,生產232層及以上的記憶體。TechInsights發現,長江存儲在市場上推出了200層以上3D NAND快閃記憶體,領先於競爭對手三星、SK海力士和美光。長江存儲自推出以來成長速度令人難以置信,到2021年達到全球市場市占的5%,並預計在2027 年超過10%2022年,蘋果考慮收購長江存儲的NAND記憶體晶片,用於在中國銷售的iPhoneiPad。據報道,蘋果希望將訂單量增加到所有iPhone所需晶片的40%

半導體製造設備

光學微影是晶片製造過程中的關鍵步驟,將晶圓插入微影設備並暴露在DUV或EUV光下,並透過光罩將圖案印刷到晶片的抗蝕劑層上。在隨後的製程步驟蝕刻中,對晶圓進行烘烤和顯影,並洗掉抗蝕劑層,以顯示開放通道的3D圖案。最重要的一點是,光學微影製程決定了晶片上的電晶體可以多小,這就是為什麼光學微影創新與設計中的創新一樣具有基礎性,可以推動產業向更先進的製程技術發展。

中國領先的光學微影設備開發商上海微電子裝備集團(SMEE),於2023年12月聲稱已成功開發出28奈米光學微影設備SSA/800-10W。相較之下,台積電到2011年就開始生產28奈米晶片,英特爾至少到2014年才生產。英特爾和台積電現在/即將生產2奈米甚至接近2奈米等級的晶片。

28奈米光學微影設備代表著中國在縮小全球晶片產業技術差距方面,可能取得了突破,但外界對SMEE量產光學微影設備需要多長時間提出質疑。SMEE目前的SSA600系列可以採用90奈米、110奈米和280奈米製程。在企業部分,北方華創是中國最大的晶片生產設備製造商,其模具主要專注於蝕刻,其次是製造沉積設備的中微半導體。整體而言,中國晶圓製造設備商的國內市占率從2019年的4%上升到2023年的估計14%(3)

圖3 中國封裝產業概況 (資料來源:SEMI)

專利分析

中國在提高半導體專利申請,和半導體專利授權方面取得巨大進步。2021~2022年,全球半導體專利申請中55%(37,865件)源自中國,是美國申請人提交的18,223件申請的兩倍多。儘管中國長期以來因提交大量可疑專利申請而聞名,部分源自於中國政策獎勵,對提交申請的申請人進行補償,而不管申請的品質如何。但事實表明,中國確實在記錄中獲得了不少半導體專利。

專利合作條約(PCT)允許創新者透過提交「國際」專利申請,同時在多個國家尋求發明保護。從2010~2020年,中國實體授予的PCT半導體專利數量增加近30倍(從122件增加到3,474件)。2020年超過日本,而授予美國申請人的專利數量下降22%。

值得注意的是,雖然日本在半導體申請審查的國家中排名最後,但在授予的專利方面卻排名第二,這可能歸因於與其他國家相比,日本公布的專利品質較高。2020年,日本在9,963件專利申請中獲得2,679件專利授權,授權率為27%。而中國僅獲得11%的專利申請授權。

與中國不同,日本申請者申請的潛在可疑專利較少,這解釋了日本在半導體專利授權接受者中排名較高的原因。同樣地,美國專利商標局(USPTO)頒發的半導體實用專利時,類似的趨勢也很明顯。從2010~2022年,美國專利商標局向中國申請人頒發的專利數量增加了12倍,儘管中國在此期間仍落後於半導體專利數量正在下降的美國和日本,以及專利數量正在上升的台灣和韓國。

台廠仍應關注中國半導體動態

中國政府熱切希望將中國,轉變為全球半導體產業的主要競爭者。以減少中國半導體供應鏈對外國的依賴,並提高這個具有戰略意義的產業,在國內自給自足的臂力,並為此投入了數千億美元。如果中國實現這個目標,將對外國半導體公司造成重大損害,因為它們可能失去在中國的營業額。

儘管中國在半導體產業中付出了巨大的努力,但迄今為止所取得的回報卻好壞參半。台廠應密切注意中國半導體市場發展方向,以提早做好市場競爭準備。

 

中國半導體技術匍匐前進 試圖打破西方封鎖(1)

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