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美國晶片禁令再升級,日商佳能新機器為中國解套?

簡嘉宏
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簡嘉宏

2023-10-25

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日商佳能發表半導體先進製程新機器「奈米壓印」,宣稱能刻劃微晶片中使用的極小電晶體,盼能生產2奈米的晶片。取自Canon官網
日商佳能發表半導體先進製程新機器「奈米壓印」,宣稱能刻劃微晶片中使用的極小電晶體,盼能生產2奈米的晶片。取自Canon官網
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10月17日,美國商業部公布新一波對中國大陸的人工晶片出口限制,約莫同時,日商佳能(Canon)發表半導體先進製程新機器「奈米壓印」,由於技術不在限制清單之列,是否將成為中國自製半導體的新希望?

目前,全球三大晶片製造商:英特爾(Intel)、三星(Samsung)和台積電(TSMC),完全依賴荷商艾司摩爾(ASML)EUV曝光機來生產用於智慧手機和雲端運算伺服器的先進微處理器。10月13日,日商佳能發表新產品來搶食ASML的全球市場大餅,佳能宣稱這台「奈米壓印」(nanoimprint)曝光機,能刻劃微晶片中使用的極小電晶體,盼能生產2奈米的晶片。

UV平版印刷vs.奈米壓印

佳能的新機器引起關注,尤以現階段ASML,幾乎壟斷全球先進製程機器的狀況,出現佳能這個挑戰者,企圖分食ASML大餅,但若對這兩家公司先進製程的技術進行比較,高下立判。

極紫外光微影(extreme ultraviolet lithography)是ASML引以為傲的專利,主要原理是使用高功率雷射,將電路圖案刻劃到晶圓上,又稱「超紫外線平版印刷」。與ASML相反,佳能新曝光機的原理,是使用模具直接將晶片設計壓印到晶圓上,理論上,這可刻劃出更精細的圖案,而且製程的步驟比ASML更少,更不需要昂貴的雷射和超平滑鏡頭,所以,佳能的新曝光機售價,比ASML的euv曝光機便宜許多。

佳能的技術看似可打破ASML壟斷市場的局面,其實不然,而且面臨的挑戰不小。

半導體研究公司SemiAnalysis的帕戴爾(Dylan Patel)指出,奈米壓印技術需要精確對齊模具與晶圓,產品容易出現缺陷,包括人工智慧模型的處理器在內,設計涉及多層化學沉積,也不適合利用佳能的技術,處理複雜的晶片設計。帕戴爾直言,由於儲存資料的記憶晶片化學沉積層數較少,佳能的奈米壓印,主要將用於製造記憶晶片的部分零組件,無法用於處理資料的高級「邏輯」晶片。

佳能的奈米壓印,主要將用於製造記憶晶片的部分零組件,無法用於處理資料的高級「邏輯」晶片。取自Canon官網

佳能的奈米壓印,主要將用於製造記憶晶片的部分零組件,無法用於處理資料的高級「邏輯」晶片。取自Canon官網

ASML良率仍是重中之重

Gartner顧問公司的古普塔(Gaurav Gupta)認為,佳能的新曝光機量產至少需要五年,就算佳能能克服技術障礙,晶片製造廠(fabs)也不太願意使用佳能設備,來生產先進製程的晶片,原因就在良率。

全球晶片製造廠均已高度標準化,以求提高晶片生產的良率,長期以來,ASML始終是尖端晶片產製機器的唯一供應商,表示fabs的製程設計,都肇基於約一輛雙層巴士體積大小的ASML機器,當全球各地的晶片製造商,正在忙於建立fabs時,不會突然轉向嘗試奈米壓印,拿良率開玩笑。

不過,在美國晶片新禁令的限制下,中國大陸可成為佳能新曝光機的潛在客戶,加上美國目前的禁令,並未明確限制奈米壓印技術的輸出,代表佳能可自由將這項技術出售給海外客戶,直到美國華府的國安鷹派人士盯上這項新技術。

美國晶片禁令升級

美國拜登(Joseph Biden)政府再度收緊對中國大陸購買先進製程半導體產品的限制,美國商務部10月17日公布新一波對中國大陸的人工晶片出口限制,限制清單涵蓋更多產品,包括輝達(Nvidia)專為中國大陸設計的兩款先進AI晶片A800和 H800,多家中國大陸公司也遭列入出口管制清單中。

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此舉咸認將加劇美國與中國大陸的緊張。美國商務部長雷蒙多(Gina Raimondo)強調,新禁令的目的,是防堵一年前的出口管制措施「漏洞」,限制中國大陸「獲得先進製程半導體的途徑」。她表示,這些晶片對中國大陸的軍事應用至關重要,並憂心美國未來在關鍵國防技術,會落後於中國大陸。

針對此禁令,美國半導體產業協會(Semiconductor Industry Association, SIA)以書面聲明,猛烈抨擊過於廣泛的單邊管制會,促使海外客戶另覓買主,進而損害美國半導體生態,「並不會促進國家安全。」

受此禁令影響,輝達和其他半導體類股的股價,17日應聲下跌。輝達收盤下跌近5%,是標普500指數中表現第二差的股票,Advanced Micro Devices和英特爾股價也下跌約1%。

美國商務部10月17日公布新一波對中國大陸的人工晶片出口限制,限制清單涵蓋更多產品。Flickr by futureatlas.com

美國商務部10月17日公布新一波對中國大陸的人工晶片出口限制,限制清單涵蓋更多產品。Flickr by futureatlas.com

刺激中國晶片生態

中國駐美大使館發言人劉鵬宇18日對《華爾街日報》(The Wall Street Journal)表示,堅決反對美國祭出這些新限制,已違反市場經濟原則,同時擾亂全球供應鏈的穩定。

在美國頒布前一波晶片禁令後,中國大陸已對總部位於美國的美光科技(Micron Technology)進行報復,同時限制半導體製程所需關鍵材料的出口。

中國國家商務部新聞發言人指出,北京堅決反對美國濫用出口管制措施,「實施單邊霸凌行徑」,將採取一切必要措施,確保各國晶片、設備、材料、零件的正常經貿往來。

中國廣州羊城基金副總裁王婷,10月23日接受美國《國家廣播公司商業頻道》(CNBC)專訪時,歡迎美國禁止向中國大陸出口人工智慧晶片的消息,尤其是繪圖晶片,王婷稱為「好消息」,認為將刺激中國大陸的晶片生態。

根據王婷的資訊,中國大陸目前約1500家從事積體電路(IC)設計的公司,人工智慧晶片培訓領域公司則僅20家。王婷強調上游的晶片製造商,將在中國大陸發揮主導作用,就是創建自己的生態圈,中國大陸可趁機擺脫對輝達Cuda系統的過度依賴。

羊城基金投資包括人工智慧培訓和自駕車的半導體公司,其中一家人工智慧晶片公司,將於2023年底前首次公開發行,另一家上海人工智慧晶片公司的市值,預估超過30億美元,王婷表示,「我對中國企業家及消費者基礎市場,仍充滿信心。」

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