美國國會日前通過了歷史性 520 億美元的《晶片和科技法》以提高自身晶片製造能力，法案包括一個重要的警告，亦即獲得資金的公司必須承諾不會在中國增加比 28 奈米先進晶片的產量。此外，根據《路透社》報導，美國正考慮限制向中國記憶體晶片製造商出口美國晶片製造設備，其中包括長江存儲科技。
前情提要：美參眾兩院火速通過《晶片與科技法》 520億補貼法案就等拜登簽字！
《晶片和科技法》禁止獲得聯邦資助的公司在 10 年內於中國（或俄羅斯等國家）大幅擴大生產 28 奈米以下的晶片。雖然 28 奈米晶片比目前最先進的半導體落後了幾代，但它們仍被廣泛用於包括汽車和智慧手機在內的產品中。在此之前，英特爾一直在大力遊說反對美政府限制投資中國晶片。2021 年底英特爾曾希望增加在中國的產量，但被白宮拒絕。最後英特爾將其在大連的晶圓廠出售給了韓國記憶體大廠 SK 海力士。不過，英特爾在中國仍有晶片封裝和測試廠。
目前一般預計大部分聯邦補助撥款將用於英特爾、台積電和韓國三星電子，這些公司現在都在美國價值數百億美元新的晶圓廠。在這些潛在的受補助者中，目前只有台積電在中國製造相對先進的晶片，分別台積電南京廠生產 28 奈米和 16 奈米晶片，這大致相當於中芯國際的最先進製程。
圖／natabene via Twenty20／報呱製圖
另一方面，美國政府正考慮限制向中國記憶體廠出口用於製造 128 層以上快閃記憶體的設備。雖然此限制仍在擬議中，但如果最後實施，這項打擊行動將包括禁止將美國晶片製造設備賣給中國的快閃記憶體廠，例如美商應用材料（Applied Materials）和科林研發（Lam Research）的設備。據出口管制專家稱，這也意味著美國首次透過出口管制來針對中國非軍事用途的記憶體晶片廠，以及美國國安的範疇更廣了。而此舉順便也可以保護美商威騰（WD）和美光（Micron），這兩家公司目前合計佔快閃記憶體市場的 25%。不過，今年中國快閃記憶體晶片的整體產量已從 2019 年的不到 14% 成長到今年的 23% 以上，而同期美國本地的產量從 2.3% 下降至 1.6%。對於美國公司來說，幾乎所有的晶片生產都是在海外完成的。
長江存儲成立於 2016 年，是快閃記憶體晶片製造領域的後起之秀。正如白宮在 2021 年 6 月的報告中所寫，美光和威騰正面臨長江存儲的低價競爭壓力，長江存儲的擴張和低價產品對美光和威騰構成直接威脅，因為長江存儲獲得了約 240 億美元的中國補貼。此外，美國商務部稱，正在調查長江存儲是否違反美國出口管制向華為出售晶片。長江存儲約佔全球快閃記憶體晶片產量的 5%。顧問公司 Yole Intelligence 分析師 Walt Coon 說：「如果他們（指長江存儲）被困在 128 層，我真不知道他們還有什麼路可前進。」不過，英特爾賣給 SK 海力士的中國廠已經開始生產 144 層的記憶體了。
晶片設備節點：曝光機
全球半導體供應鏈是由數十個國家提供大約 300 種不同產業的貢獻所組成的，其中相當關鍵的是曝光設備。而曝光設備恰好是中國晶片產業一個明顯的弱點，中國在半導體製造設備和電子設計自動化領域基本上沒有競爭力。自 2020 年以來，華盛頓透過禁止銷售最先進的極紫外光曝光機（EUV）來瞄準中國在曝光機方面的弱點。而目前正在考慮更全面的設備禁令，來專門針對中國生產 14 奈米以下的先進製程能力，這一擬議的出口管制戰略旨在遏制中國半導體產業的技術進步，同時不減緩汽車和消費電子產品所需的成熟製程晶片供應。
中國最先進的曝光機製造商上海微電子目前僅在 90 奈米曝光機有量產，並已開發出良率不理想的 14 奈米曝光機。雖說這種落後對於產業後進者來說是正常的，但是上海微電子仍落後荷商艾司摩爾（ASML）的 7 奈米以下先進製程曝光機相當多。鑑於在曝光機產業競爭中巨大的技術知識和資本支出障礙，中國目前的最佳選項是繼續從艾司摩爾進口設備。
此外，美國商務部副部長葛瑞夫茲（Don Graves）在 5 月下旬訪問荷蘭期間曾遊說荷蘭官員限制艾司摩爾向中國出售深紫外光浸潤式曝光機（DUV），雖然極紫外光曝光機比深紫外光曝光機更先進，但深紫外光曝光機是生產 28 奈米晶片不可或缺的，也是中芯國際產線中的中流砥柱。2021 年中國晶片廠向艾司摩爾買了 81 台深紫外光曝光機，占艾司摩爾總收入的 14.7%（銷售額 27 億美元），因此根據半導體諮詢公司 ICWise 的數據，如果艾司摩爾不能向中國出售深紫外光曝光機，會損失 20 億美元的收入。而美國除了向艾司摩爾施壓外，也向日本曝光機大廠 Nikon 和佳能（Canon）施加壓力。
另一方面，即使進口最先進的極紫外光曝光機受到限制，中國晶片製造商也能夠透過利用手上的深紫外光曝光機進行多重曝光來推進製程技術，在 7 奈米製程上台積電跟三星也是使用類似的方式。因此，如果美國成功禁止中國取得深紫外光曝光機，會嚴重打擊中國推進先進製程的能力。
整體而言，產業現實將各種跟晶片相關的國家安全措施變得越來越複雜，例如擴大出口管制和促進產業自給自足等。
延伸閱讀：【陳可樂】台積電是台灣的護國神山？
參考來源：
2022/08/01 The Diplomat Lithography: The Achilles’ Heel of China’s Semiconductor Industry?
2022/08/02 Bloomberg US to Stop TSMC, Intel From Adding Advanced Chip Fabs in China
2022/08/02 Reuters U.S. considers crackdown on memory chip makers in China
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陳可樂‧ January 31, 2021
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林藤‧ July 30, 2022
