华为“塔山计划”打造去美化45/28nm产线是否可行?

摘要:

8月12日,有微博博主爆料称,华为已在内部正式启动“塔山计划”,并且已经开始与国内相关企业合作,预备建设一条完全没有美国技术的45nm的芯片生产线,该条生产线预计年内建成。同时还在探索合作建立28nm的自主技术芯片生产线。但是这个消息很快被华为海思内部人士辟谣。

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(塔山阻击战,是解放战争时期,中国人民解放军东北野战军第4、第11纵队等部在辽沈战役中,为保障主力夺取锦州,于辽宁省锦州西南塔山地区对增援锦州的国民党军所进行的防御作战。)

华为开启半导体“塔山计划”,去美化的45nm产线年内建成?

据网上流传的资料显示,这项计划的战略目标非常明确,即要突破包括EDA设计、材料、材料的生产制造、工艺、设计、半导体制造、芯片封测等在内的各个半导体产业关键环节,实现半导体技术的全面自主可控。

据网上流传出的资料显示,第一批入围计划的公司有16家。第一批入选公司清单包括上海微电子、沈阳芯源(芯源微)、盛美、北方华创、中微、沈阳拓荆、沈阳中科(中科仪)、成都南科、华海清科、北京中科信、上海凯世通(万业企业)、中科飞测、上海睿励、上海精测(精测电子)、科益虹源、中科晶源。

虽然,这个传闻似乎是有板有眼,而且还列出了详细的合作企业的名单,也都是知名的国产半导体设备厂商以及关键设备的关键零部件供应商,但是这则传闻并不靠谱。

当然,这里说的“不靠谱”,并不是说华为联合国内半导体设备厂商,不可能打造出一条完全没有美国技术的45nm的芯片生产线,而是说,想要打造出这样一条产线的难度很高,需要很长的时间,现在已经是8月了,想要在年内建成是不可能的。

而根据澎湃新闻报道,华为海思相关人士否认了该消息,称内部没听说“塔山计划”,周围同事均表示不知情。

另外,我们也采访了一些在名单上的企业,多家企业也均表示对此事不知情。

目前,该爆料博主也已删除微博。

打造去美化45/28nm产线是否可行?

我们且不论华为内部是否真的有打造不含美系技术的半导体产线的“塔山计划”,我们来分析下华为打造一条不含美系技术的45nm产线的可能性。

在今年5月15日,美国针对华为升级了禁令,禁止华为使用美国的软件和技术来设计芯片,同时禁止芯片代工厂使用美系设备为华为代工芯片。因此,华为要想继续实现自研芯片的生产,那么就必须要有不含美系设备的产线。

虽然华为目前可以采用第三方的芯片来替代自研芯片,以此来维持正常运转,但是自研芯片制造受限,无疑等于是废了“内功”,所以华为自身完全有打造不含美系技术的半导体产线的需求。

相对于目前手机处理器即将进入5nm制程工艺,但是在物联网、工业、新型存储等众多市场,28nm仍是比较主流的制程工艺节点。而且28nm以下的40/45/65nm也有着较大的市场。

从全球第一大晶圆代工厂台积电的2020年第二季度的营收占比来看,目前28nm占比仍有14%。而其28nm及以上制程工艺的总体占比更是高达45%。

但是不管怎样,要想打造一条不含美系技术的半导体产线,并不是一件简单的事,即使是相对落后的45nm工艺产线,也是有着很大的挑战。

目前美系半导体设备厂商在整个半导体设备行业有着举足轻重的地位。

在全球前五大设备厂商当中,美国应用材料(AMA)公司以17.72%市场份额排名第一,美国泛林集团(Lam Research,又称拉姆研究)以13.4%的市场份额排名第四,美国科磊(KLA-Tencor)以5.19%的份额排名第五,三家合计占了全球36.31%的市场份额。此外,美国泰瑞达则排名第八。

从半导体制造环节所涉及的各类关键设备来看,美国的四大半导体设备厂商应用材料、泛林集团、科磊和泰瑞达覆盖了除光刻机、涂胶显影设备之外的绝大多数半导体设备。

而除了这四大美国的半导体厂商之外,在2019年前十五大半导体设备厂商的排名当中,还有八家是来自日本的半导体厂商,这也足见日本半导体设备厂商的整体实力之强。

但是,众所周知,日本政府一向是唯美国马首是瞻,同样,日本半导体设备厂商也很难会冒着触怒美国政府的风险来提供设备帮助华为建不含美系设备的半导体生产线。

比如,福建晋华和华为相继被美国列入“实体清单”之后,日本的东京电子就曾直接表示:“那些被禁止与应用材料和泛林做生意的中国客户,我们也不会跟他们有业务往来。”

显然,华为如果真的要自建或者希望国内的某晶圆厂配合打造不含美系设备的半导体产线,无法依靠在半导体设备领域同样比较强势的日系半导体设备厂商。这也意味着华为打造不含美系设备的半导体产线,只能依靠国产半导体设备厂商。

虽然目前国产半导体设备厂商在刻蚀机、PVD、CVD、清洗机、氧化/退火设备等方面,已经可以进行一些国产替代(主要还是集中在28nm及以上制程),但与国外仍有一定差距,即使是打造一条45nm的半导体生产线,要想完全避开美国的半导体设备也并非易事。

要知道半导体制造需要七大类的生产设备,包括:扩散炉、光刻机、刻蚀机、离子注入机、薄膜沉积设备(包括PECVD、LPCVD、ALD等)、化学机械抛光机、清洗机等。如果细分来看,再加上其他相关的测试设备,整个生产环节可能要用到几十种不同类型的设备。只要其中一种设备无法实现去美化,那么打造去美化的产线就无法实现。

而且需要指出的是,即使是国产半导体设备或者是欧洲厂商的半导体设备,其中如果某些零部件或者系统软件是来源于美国的,那么其设备可能就无法被用来为华为制造芯片。比如荷兰ASML的光刻机的光源系统主要就来自于美国的Cymer,虽然其已被ASML收购,但是该部门的研发仍然是在美国。

也就是说,这个去美化的生产线,不仅仅是要求半导体设备的供应商不能是美系厂商,而且所有设备当中的器件和软件来源也应该是非美系的。这也意味着,整个半导体产线需要实现100%的“去美化”。显然,这是极为困难的。

即使国内有很多半导体设备厂商的设备都可以被用于45nm、28nm甚至是先进工艺制程的产线,但是要想被用来为华为制造芯片,还需要排除掉来自美国的零部件和技术,这也对国产半导体设备厂商提出了新的挑战。

所以,即便是打造一条比较落后的45nm、28nm工艺的不含美系技术的半导体产线,也依然是困难重重,短期内是不太可能实现的,可能需要数年时间。

但是对于华为来说,如果要保住核心竞争力——自研芯片,那么自建或者联合国内晶圆厂打造不含美系技术的产线则是势在必行。

华为自建产线将面临半导体材料来源问题

另外还有一个问题,虽然美国今年5月升级的针对华为的禁令并未提及半导体材料,但是,如果华为是准备自建产线,即使打造出了一条100%不含美系技术的产线,那么也还是需要解决半导体材料的来源问题,因为华为在去年5月就已经被美国列入实体清单,所以华为自建的产线也只能使用源自美国的技术低于25%的半导体材料。

而在半导体材料领域,日本和美国企业的拥有绝对的话语权。根据SEMI的推测,日本企业在全球半导体材料市场上所占的份额达到约52%,而北美和欧洲分别占15%左右。

其中,日本的半导体材料行业在全球占有绝对优势,在硅片、光刻胶、高纯度氢氟酸、键合引线、模压树脂及引线框架等重要材料方面占有很高份额。美国厂商在CMP抛光液、电子特气等方面,占据较高市场份额。相比之下,国产厂商在半导体材料领域更为薄弱。

因此,从这个角度来看,现阶段,华为希望通过自建不含美系技术的半导体产线来恢复芯片制造的难度,要远高于联合国产晶圆代工厂来打造不含美系技术的产线来恢复芯片生产的难度(至少从目前美国方面的禁令来看,第三方晶圆厂利用不含美系技术的生产线,是可以使用美系半导体材料来为华为制造芯片的)。

在此前的中国信息化百人会2020年峰会上,华为消费者业务CEO余承东在宣布华为将全方位扎根半导体,突破物理学材料学的基础研究和精密制造的同时,也呼吁产业界要“关注EDA以及IP领域,关键算法、设计能力,还有包括12寸晶圆、光掩膜、EUV光源、沉浸式系统、透镜等在内的生产设备和材料领域”。

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