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【Intern Event:美國新半導體禁令對晶圓代工與記憶體業的影響】.pdf

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【Intern Event:美國新半導體禁令對晶圓代工與記憶體業的影響】.pdf

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10月7日,美國頒布對中國半導體禁令,試圖打擊中國半導體產業,動搖其在未來科技等領域的發展,其中共含9個細項,除了擴大限制範圍及名單,更首次擴及人才相關規定。

從2014年以來,中國政府積極扶植半導體產業,並將重點放在IC製造、設計,近年來甚至試圖打造完整半導體供應鏈。由於中國半導體設備仰賴進口,因此美國藉由限制先進製程設備廠ASML來限制中國先進製程的發展。在今年一連串禁令頒布後,限制更加擴大,甚至影響到人才市場的供給。

10月7日,美國頒布對中國半導體禁令,試圖打擊中國半導體產業,動搖其在未來科技等領域的發展,其中共含9個細項,除了擴大限制範圍及名單,更首次擴及人才相關規定。

從2014年以來,中國政府積極扶植半導體產業,並將重點放在IC製造、設計,近年來甚至試圖打造完整半導體供應鏈。由於中國半導體設備仰賴進口,因此美國藉由限制先進製程設備廠ASML來限制中國先進製程的發展。在今年一連串禁令頒布後,限制更加擴大,甚至影響到人才市場的供給。

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【Intern Event:美國新半導體禁令對晶圓代工與記憶體業的影響】.pdf

  1. 1. 美國新半導體禁令對晶圓代工與記憶體業的影響 1 2022/10/29 台大農經碩一 黃沛琪、政大財管碩一 楊皇遠、政大經濟碩一 楊鎮維、台大會計三 陳昭翰
  2. 2. Agenda • 結論 • 半導體產業鏈介紹 • 禁令背景 • 新半導體禁令內容 1. 禁令條例相關 2. 禁令條例細項 • 主要受影響國家及企業 1. 美國 2. 中國 3. 其他國家(台灣、南韓) • 結論 2
  3. 3. 資料來源 : • 中國官方政府積極扶持半導體產業、建構完整供應鏈,美國藉由限制先進製程設備和關鍵軟體出口打擊中國發展。 • 半導體禁令規則與2018訂定之出口管制條例相關性高,華為禁令中影響顯著之外國直接產品規則再次實施在超級電腦 和先進半導體產品。 • 禁令直接對於高性能運算晶片、邏輯和記憶體IC設備限制,限制美國人協助中國半導體發展,打擊中國人工智慧、超級 電腦發展,對於28個實體企業實施精準打擊,且在中國設廠的外國企業採取個別審核,並給予少數廠商一年期豁免權。 • 邏輯晶片中CPU因目前AMD和Intel之主流產品皆未達禁令標準故未受影響;GPU的部分Nvidia、AMD和Intel等主要廠 商則會因HPC相關晶片銷售受限而影響營收,又以Nvidia受影響最重。 • 美光和威騰位於中國的產能比例低,且記憶體產業目前供過於求,因此中期對兩者可能會受供需調整價格回升的益處。 • 中國在設備、材料、技術等層面皆高度仰賴美國進口,本次禁令不僅影響中國半導體產業,更因缺乏高階晶片影響範圍 恐擴大至資料中心、雲端服務、電動汽車等產業的未來發展。 • 中國在現有設備條件下,製造出的先進製程晶片良率低且不具成本優勢,因此未來將目標轉往成熟製程,實現國內自給 自足需求,並擴大全球市占率。 • 台積電AI與超級電腦超高階晶片占比低,且在中國的營收與產能占比低,新禁令對其影響不大。 • 三星電子與海力士因NAND及DRAM在中國的產能,分別占其整體產能近一半,短期雖獲設備許可豁免,但中長期可能 將受影響。 結論
  4. 4. 半導體產業鏈介紹 1
  5. 5. 資料來源 : ● 半導體產業為一高精密且高度分工之產業,從電路設計到製造到終端產品通常須經過大量廠商方能完成。高度分工的 特性亦使產業鏈相當脆弱,任一環節出現問題皆會影響整體發展和運營,也讓美國可以透過針對特定環節影響中國半 導體產業發展。 ● 整個產業鏈大致可劃分為: ○ 上游:設計、EDA(電子設計自動化)和IP(矽智財) ○ 中游:晶圓製造 ○ 下游:封裝測試以及後續 半導體產業鏈總覽 INSIDE、自行整理 圖1-1:半導體產業鏈總覽
  6. 6. 資料來源 : ● EDA(電子設計自動化):為設計積體電路之重要工具,整合資料庫並提供模擬驗證等功能加速設計流程,且每個世代 須對應專屬版本不可兼用。目前EDA軟體供給由美國廠商寡占,且開發優化流程仰賴與晶圓製造廠之配合,提高研發 門檻。 ● IP(矽智財):為事前設計好並驗證完畢、可重複使用的功能組塊,IP公司在客戶端提出需求時設計並授權組塊,使IC設 計過程得以簡化,並能有效減少開發成本、縮短開發週期和提高產品良率。IP可分為以下種類: ○ 依應用分類:處理器IP、嵌入式記憶體IP、高速介面IP等,如ARM就是以授權處理器IP為主 ○ 依後續可開發程度分類:硬核(Hard IP Core)、固核(Firm IP Core)軟核(Soft IP Core) ● IC設計:利用上述二工具進行對積體電路的布局開發,將客戶或自行開發產品的規格與功能由程式碼表達,再用EDA 轉換成電路圖,IC設計分類如圖1-2。 上游-積體電路設計 AMD XILINX、Medium、泛科學、自行整理 表1-1:上游主要廠商 產業鏈分工 主要廠商 設計 Nvidia、AMD、Intel、ARM、Qualcomm EDA(電子設計自動化) Synopsys、Cadence 、Mentor Graphics IP(矽智財) ARM、Synopsys、Cadence 、Mentor Graphics 圖1-2:IC種類
  7. 7. 資料來源 : ● 沉積:在矽晶圓上製造絕緣層,在其上堆積如絕緣體、半導體、鋁銅層等材質薄膜。東京威力科創和科林研發提供相 關關鍵設備。 ● 曝光:在矽晶圓塗上光阻劑(美日廠商寡占)後,以DUV、EUV透過光罩照射在矽晶圓上,以畫出所需電路圖案。 ● 蝕刻:用液體溶劑或電漿氣體將沉積層多餘部分去除。東京威力科創和科林研發提供相關關鍵設備。 ● 每層的積體電路皆須通過沉積-曝光-蝕刻的流程,一般的邏輯晶片須經過50層以上堆疊,記憶體更需要百層以上。 ● 美國應材、艾司摩爾、科林研發和科磊掌握製程關鍵製造設備,因此被禁止或被遊說停止出貨給中國打擊中國IC製造 產業。 中游-製造流程 泛科學、自行整理 圖1-3:IC製造流程
  8. 8. 資料來源 : ● 微影製程-沉積/曝光/蝕刻中曝光為最要求精準、最需高科技輔助之環節,目前艾司摩爾為掌握該技術之最重要廠商。 ● 晶片效能提升的關鍵之一是縮小線寬和周距以提高微縮程度,這須透過提升光學解析度達成: ○ 光源波長:436奈米-DUV(深紫外光)193奈米-EUV(極紫外光)13.5奈米 ○ 鏡頭的NA數值孔徑: 一般以提升鏡頭口徑和配置(如圖1-4)以提高解析度,然而EUV目前未有能使用之透鏡, 僅能以如圖1-5的全反射式光學系統調整光線。目前僅有艾司摩爾能做出此等級設備。 ● 買不到EUV的另一種解法:用DUV進行多重曝光製程可解決部分硬體限制,但會增加光罩製作複雜度,且增加的工序 會使良率不好控制,同時拉長交貨週期。 中游-曝光關鍵設備DUV/EUV ResearchGate、泛科學 圖1-4:曝光機鏡頭組示意圖 圖1-5:全反射式光學系統示意圖
  9. 9. 禁令背景 2 9
  10. 10. 資料來源 : 中國政府積極開發半導體供應鏈,著重IC製造、設計 科技政策研究與資訊中心、芯語、雪球 投資領域 投資公司 投資佔比 IC製造 中芯國際、長江存儲、華虹半導體 67% 設計 華大九天、紫光集團 17% 封測 長電科技、通富微電子 10% 材料 鑫華半導體、新升半導體 3% 設備 中微半導體、長川科技 3% 表2-1 國家集成電路產業基金 投資項目 官方政府大力扶植半導體產業: • 2014年,官方設立1,400億人民幣的國家集成電路產業基金(大基金),重點扶植邏輯IC中芯、華虹,記憶體產業長江存儲。 • 2015年發布「中國製造2025」,目標將半導體自給率在2020年時達到 40%、2025年達到 70% 。 • 2019年發布大基金二期,補助金額約2,000億人民幣,2020年投資IC設計/製造佔比75%,2021年設備/材料廠佔比提升至 30%,2022年2月以3億元認購中國PCB龍頭深南電路,試圖打造完整半導體供應鏈。 投資領域 投資公司 投資佔比 IC製造 中芯國際、長江存儲 75% IC設計 紫光集團、東芯股份 10% 設備、材料 北方華創、深南電路 10% 表2-2 大基金二期 投資項目(截至2022/03)
  11. 11. 資料來源 : 美國 中國 其他國家 • 半導體產業鏈擴及全球、供應鏈仰賴各國上中下游整合,美國在晶片設計部分大幅領先,中國上游仰賴進口,僅中芯市佔較大。 美國上游設計、設備廠領先於中國 半導體產業協會、天下雜誌 晶片設計軟體 • 上游 74% Synopsys、Cadence 3% 華大九天 67% Nvidia、AMD 5% 海思半導體 邏輯晶片設計 • 中游 41% 應用材料、科林研發 2%北方華創 晶片設備商 邏輯晶片製造商 15% Intel 17%中芯 圖2-1 美國與中國半導體市佔率
  12. 12. 資料來源 : • 中國半導體設備仰賴進口,美國藉由限制先進製程設備荷蘭大廠 ASML 出口來限制中國先進製程發展 。 2020 / 10 川普以中芯和軍方有關係原由,將中芯列入實體清單,美企不得銷售10奈米以下設備給中芯 ( 含ASML EUV設備 )。 2021 / 03 中芯與ASML簽訂12億美元採購DUV設備,期限至2021/12。 2022 / 07 中芯僅以DUV設備產出7奈米晶片,引起美國高度關注。 2022 / 07 美國施壓ASML出口DUV設備至中國。 2022 / 08 《晶片法案》中取得美國補助的企業,十年內不得在中國建置新廠或擴充先進製程的產能。 2022 / 10 上海微電子公司研發出28奈米DUV曝光機。 美國限制中國取得先進製程DUV/EUV設備 ASML 2022 Q1 ASML 共銷售59台DUV, 中國佔22台 圖2-2 ASML於中國銷售比率
  13. 13. 資料來源 : 美國限制中國取得先進製程工具EDA 國金證券、前瞻產業研究院、財報狗 2022/08 美國禁止3奈米以下GAAFET的EDA工具至中國。 • 美國三大廠佔中國出口達80%,中國積極扶植的EDA龍頭大廠華大九天除電路仿真工具達5奈米外,其餘技術僅到28奈米。 • 若中國想研發3奈米EDA也需透過相對應的製程配合驗證,而中國目前也無掌握先進製程的晶圓廠。 • EDA因為專利保護使得進入門檻高,中國政府大量補貼華大九天,其研發費用率與EDA營收占比同樣超過70%之Cadence 長期皆維持40%左右。 EDA重要性 圖 2-3 2020 中國 EDA 市佔率 中國龍頭企業華大九天市佔不及 5%,限制EDA能有效限制中國 半導體發展 圖2-4 華大九天/Cadence 研發費用率比較
  14. 14. 新半導體禁令內容 3 14
  15. 15. 禁令條例相關 3-1
  16. 16. 資料來源 : 新禁令與2018訂定之出口管制條例相關高 Deloitte 美國商務部之 工業和安全局(BIS) 於2018訂定出口管制條例(EAR): 管制美國商品之出口、再出口及傳輸 商品管制清單(CCL): 受管制之物品如被列入CCL清單,均有一組 出口管制分類編碼(ECCN),CCL清單詳細規 範每一組ENNC是否需申請出口許可證。 輸出國目的地 : 出口管制編碼受管制之理由編碼,包含NA(國家 安全)、AT(反恐)、CC(犯罪管制)、RS(區域安全) 等,對應受管制之物品是否需要申請出口許可。 針對出口對象作不同程度的監管: 管制清單包括拒絕交易清單、實體清單、 未經核實清單、軍事最終使用者清單 圖3-1 出口管制條例流程圖
  17. 17. 資料來源 : 外國直接產品規則的啟用在華為禁令產生效果 Counterpoint Research Gartner、Gartner 第一階段封鎖 : 2019 / 05 BIS 把華為及70家關聯公司列入實體名單 第二階段封鎖 : 2020 / 08 • 實施FDPR ( 外國直接產品規則 ) 使用美國軟體或技術來開發或、生產的任何零件、設備出口給華為,皆須美國許可證 藉由切斷華為手機5G、物聯網設備的晶片供應鏈來封鎖華為 • 將實體名單擴充至共152家華為關聯公司 買家、中間商、收貨人或使用者,有任一方被列為實體名單,都必須經過美國的允許 • 外國直接產品規則對華為集團設計5G晶片 的海思半導體影響甚大。 • 其5G麒麟晶片5奈米製程無法代工, 且設計晶片之EDA亦被禁止。 圖3-3 5G手機晶片全球市佔率 2020 2021 Q1 圖3-2海思營收變化 YOY -81%
  18. 18. 新半導體禁令細項 3-2
  19. 19. 資料來源 : • 美國於10/07頒布對中國半導體禁令,共含9個細項 加強高性能運算晶片禁令,再啟外國直接產品規則 BIS、中倫律師會計事務所、萬維讀者 • 新增先進半導體和超級電腦之FDPR ( 外國直接產品規則 ) : 對於超級電腦/先進運算/人工智慧,任何國外企業只要有使用美國技術、軟體、設備生產的產品,皆須取得BIS許可 • 在商品管制清單中新增出口管制分類編碼: 3A090(特定高性能晶片)、4A090(3A090下晶片之電子零組件及電腦)、4D090(相關軟體和技術) • 3A090晶片算力部分: GPU和CPU滿足計算出 4800TOPS以上、FP64 100 PetaFlops以上、FP32 200 PetaFlops以上之晶片 • 新增超級電腦最終用途出口管制 : 影響美國Nvidia/AMD上游晶片設計、台積電等代工廠 影響中間供應商,若其產品最終應用於超級電腦,需要申請許可證 2.對中國發展超級電腦及和半導體開發或生產最終用途的項目增加許可證要求 1.將高性能運算有關的晶片和零組件列入商品管制清單 3.將出口管制條例擴及外國生產的先進半導體產品及和超級電腦相關產品
  20. 20. 資料來源 : • 實體名單 : 被列入實體清單的成員需要獲得美國商務部頒發的許可證,才能購買美國技術 • 未核實名單 : 美國無法審核其最終用途時列入,60日內未能完成檢查,將列入實體名單 禁令中新增實體/未核實名單,對特定公司定點打擊 芯語 實體名單 未核實名單 商湯科技 (人工智慧) 長江存儲 (記憶體廠) 長沙景嘉微電子 (顯卡晶片設計廠) 大艾激光 (雷射加工) 中科曙光 (超級電腦) 北方華創 (半導體設備廠) 大華股份 (人工智慧物聯網) 廣東先導先進材料 (半導體材料) 科大訊飛 (人工智慧) 佛山華國光學 (光學工業) 美國公司向未核實名單出口受到EAR約束的物項時,可能要申請許可證,對無需許可的低技術物項,也需 要中國實體聲明最終用途、用戶和目的地國家,並同意美國方面的核查 表3-1禁令實體及未核實名單 4.擴大外國製產品管制範圍,新增28個廠商至實體清單,31個未經核實清單,若要出售至列於清單公司需申請許可
  21. 21. 資料來源 : 禁令範圍擴大到記憶體產業及其設備廠 BIS、曲博科技教室 • 16、14 奈米以下的非平面電晶體先進製程 (FinFET或GAAFET)的邏輯晶片設備 • 18 奈米以下DRAM晶片設備 • 128 層以上NAND FLASH晶片設備 5.對中國晶圓廠增加新的出口管制要求,而在中國設廠的跨國企業,將以逐個審查方式決定是否許可 台積電南京廠、三星西安廠,美國將逐個審核許可權 圖3-4不同設計電晶體 7.將特定半導體製程項目加入商品管制清單 6.對出口發展和生產半導體設備增加許可證要求
  22. 22. 資料來源 : 禁令限制範圍擴及至人才,給予少數廠商豁免權 BIS • 美國人定義 : 美國公民、永久居民、位於美國人士、法人實體 (含外國分支機構)不得提供資金、協助下達訂單、提供倉儲、 提供貸款、運輸等相關活動 首次將限制擴及至人才相關,將影響中國企業美籍工程師和高階主管 南韓記憶體海力士及三星電子取得1年期豁免,中國廠暫時可取得受限制的產品與服務 台積電南京廠取得1年期的出口管制豁免,美國企業能夠繼續供應,台積電南京廠也能繼續在當地擴產 新禁令更加嚴格 • 禁令限制範圍從邏輯IC擴大至記憶體產業相關 • 運用FDPR規則,範圍影響擴大至各國供應鏈 • 淡化微量原則 ( 25% ) 使用,對於特定產品直接限制 • 禁令亦包含人才限制,實施全面性打擊 8.限制美國人協助位於中國的部分晶圓廠發展或生產IC 9.對於中國之外使用的項目,將建立暫時性的許可制度,以降低短期內這些禁令對半導體供應鏈的衝擊
  23. 23. 資料來源 : 小結 自行整理 禁令 中國影響 美國影響 台灣、韓國影響 1. 特定高性能運算晶片出口中國需要許可證 打擊超級電腦、AI發展 Nvidia/AMD設計之晶片不 能出口 台積電代工受阻、IP設計廠衝 擊大 2. 新增超級電腦最終用途許可證要求 各國企業與超級電腦或人工智慧終端運用都在限制範圍 3. 對先進半導體和超級電腦實施外國直接產品規則 任何國外企業只要有使用美國技術、軟體、設備生產的相關產 品,皆須取得BIS許可 4. 新增實體清單/未經核實清單 對中國特定企業重點打擊 出口至清單上企業皆須許可證 5. 在中國設廠的跨國企業,將逐個審查決定許可 打擊邏輯、記憶體晶片發展 無 台積電南京廠、三星西安廠, 美國將逐個審核許可權 6、7. 將特定半導體製程設備增加許可證要求: 16,14奈米以下製程、DRAM、NAND Flash 打擊記憶體代工、先進製程代工廠 AMAT、KLAC 和LAM 等美 國半導體設備商 台積電南京廠受影響 三星、海力士中國廠受影響 8. 限制美國人協助於中國晶圓廠發展或生產IC 中國企業美國人才影響大 面臨高階人才爭奪戰 面臨人才外流可能 9. 建立暫時性許可制度 降低直接衝擊 無 台積電/三星/海力士獲1年許可 表3-2 禁令細項影響小結
  24. 24. 主要受影響國家及企業 4
  25. 25. 美國 4-1 25
  26. 26. 資料來源 : • 美光和威騰在 DRAM 和NAND Flash 市佔率合計皆約有25%左右,二者在產業鏈中扮演設計和製造之角色。 • 對美光而言,其生產基地座落美國、日本、馬來西亞、臺灣、新加坡以及中國等地,臺灣為其最重要之DRAM 生產基 地,新加坡為其最大之快閃記憶體生產地,本次禁令對其生產影響有限。 • 威騰目前所有的記憶體供給來自鎧俠,主要生產基地位於日本,另於上海、檳城等地設有組裝和測試廠,本次禁令對其 生產影響有限。 • 短期因對產業龍頭三星、SK 海力士等地一年豁免使整體記憶體產量受影響不大,長期來看禁令仍會使記憶體供給量下 滑。在供過於求和高庫存壓力下的記憶體產業有望調整平衡,對產業產生正面效益。 美國記憶體產業所受影響 26 Omdia、Micron、INSIDE、MacroMicro、WDC 圖4-1-1:近五年DRAM 報價走勢
  27. 27. 資料來源 : • 在九月時Nvidia和 AMD已被以國防考量要求限制AI相關晶片至中國,10月的禁令更直接禁止如A100、H100和 MI250等高效能運算晶片之銷售。 • Nvidia和AMD的營收分別有26.42%以及23.86%來自中國,而Nvidia此次被限制的HPC業務約占整體營收四成,影響 相當可觀,雖已得到一年的豁免,但長期營收仍會被影響;相較之下,AMD的HPC業務佔比較低,且出口至中國產品 仍以消費等級晶片為主,禁令影響較低。 • Intel的Xeon晶片也在本次禁令的範圍內,但Xeon項目的主要銷售對象為AWS、Meta等廠商,估計禁令對Intel影響 有限。 美國IC設計廠商所受影響 Nvidia、AMD、Intel、BIS 中倫律師會計事務所 圖4-1-2:Nvidia營收來源比例 圖4-1-3:AMD營收來源比例 圖4-1-4:Intel營收來源比例
  28. 28. 中國 4-2
  29. 29. 資料來源 : 中國為全球半導體最大消費國: • 2021 年全球半導體市場規模為5530億美元,中國佔據其中的1865 億美元,而本土企業產值為123 億美元,僅占中國 整體半導體市場規模的 6.6%。 近期產業現況: • 技術層面:已可量產14奈米製程,7奈米仍在研究階段。 • 設備層面:國內晶片設備技術落後,最新研發為28奈米以上的EDA軟體和浸入式DUV,並且能量產用於製造90奈米晶 片的曝光機,因此先進設備仍須仰賴國外進口。 • 材料層面:材料大多仰賴美、日進口,國內自給率低,容易受外部環境影響。 中國技術急起直追,上游仍須仰賴進口 WSTS、yahoo新聞、電機電子工業同業公會 圖4-2-1:全球半導體市場規模占比
  30. 30. 資料來源 : 需求端: • 中國在AI晶片設計及製造上,大量仰賴美國高階晶片,但美國以防範中國將晶片用於軍事用途為由,禁止出售高階晶 片給中國,使中國本土電動車、資料中心、雲端服務等產業的未來發展將嚴重受限。 • 伺服器 CPU 多數產品算力普遍低於禁令規定,因此 Intel、AMD 的 CPU 產品出口仍可持續出口至中國。 美方實際作為: • 本次禁令新增了處理性能合計4,800 TOPS(含)以上算力的晶片,如:Nvidia的A100 PCIe Gen4和AMD的MI250 OAM Module。 • 禁止美系廠商將高速運算晶片出口給中國CSP業者-如:百度、阿里巴巴、騰訊等。 • Intel、AMD須與中國相關業者簽署備忘錄,確保相關產品不能用於軍用、超級運算領域才能出貨。 高階晶片遭禁售,CPU仍可進口 科技新報、鉅亨網、維基百科 圖4-2-2:TOP 500 各國佔比 業者 禁售產品 Nvidia A100系列、H100 AMD MI250系列 圖4-2-3:晶片廠禁售產品
  31. 31. 資料來源 : 未來發展和困境: • 本次禁令所管控的主要集中在高速運算領域,因此在高算力產品受限下,將打擊中國自研能力和超算技術的發展。 • 雲端服務業者試圖自行開發晶片,擺脫對美國晶片高度依賴的需求。 • 目前高速運算晶片庫存水位高,預估至明年上半年需求尚未受影響,但中系伺服器 OEM 也有販售伺服器產品給中國 政府,若未來衝突加劇,美國可能將更多 OEM、CSP 業者列入禁令名單,恐直接衝擊中國當地供應鏈。 禁令重擊 研發之路備受挑戰 科技新報、聯合新聞網 業者 開發項目 百度 自主研發第二代百度昆侖AI晶片,搭載自研的第二代XPU架構,適用於雲端、邊緣運算等 阿里巴巴 開發RISC-V 晶片平台,RISC-V 處理器主要用於邊緣運算和物聯網設備 騰訊 自主研發三款晶片,分別為AI計算的「紫霄」,影像處理的「滄海」和高性能網路的「玄靈」 圖4-2-4:CSP業者開發之晶片
  32. 32. 資料來源 : 美方實際作為: • 美國停止供應EDA軟體、DUV、EUV等關鍵技術及設備。 • 限制美籍公民在中國半導體企業任職,而中國半導體高階主管及研發人員多數為據美國公民身份的「海歸派」,因此 將直接限制中企獲得專業人才。 未來發展和困境: • 將難以持續發展16/14奈米以下的邏輯IC、18奈米以下製程的DRAM和128層以上的NAND Flash。 • 自行研發DUV,並利用其設備製造7奈米以下晶片,但目前製造設備技術不佳,因此晶片良率低下且不具成本優勢。 • 中國製造的先進製程晶片因良率低、成本高,較難完整將產品商業化,因此未來若要繼續發展先進製程,則仍需要政 府大力補貼。 • 將研發重點從10奈米以下的先進製成轉向28奈米以上的成熟製程。 半導體供應鏈遭禁令圍堵 智芯研報、泛科學、鉅亨網 第4代DUV EUV 技術&應用 乾燥式 浸入式 邏輯IC DRAM 製程節點 130~65nm 45~7nm 7~5nm 16nm~1Anm 光路系統 折射原理 反射原理(內部需真空操作) 波長 193nm 13.5nm 圖4-2-5:DUV、EUV差異比較
  33. 33. 資料來源 : 基本介紹: • 2000年成立,為中國規模最大、技術最先進的集成電路晶片製造企業。 • 主要業務為晶圓代工與技術服務,技術涵蓋14~350奈米,產品為邏輯晶片、混合信號/射頻收發晶片、系統晶片、快 閃記憶體晶片、圖像傳感器晶片等。 • 2020年被美國納入出口管制實體清單。 • 2021年純晶圓代工行業全球市場銷售額排名,位居全球第五、中國國內排名第一。 • 開始量產14奈米FinFET製程晶片、10奈米進入客戶導入環節,自行研發的N+1、N+2晶片具備相當於7奈米製程節點。 國內規模最大晶圓代工廠-中芯國際 trendforce、維基百科、中芯2021年財報、中芯新聞 圖4-2-6:2021年晶圓製造產值佔比 圖4-2-7:2021年全球晶圓代工市佔 圖4-2-8:2021年各節點營收占比
  34. 34. 資料來源 : 未來困境與展望: • 中芯相當依賴外國人才,且約有三分之一的工程師皆持有美國身份,而此次禁令切斷人才的流動,將對中芯造成劇烈 的衝擊。 • 目前雖仍能利用DUV設備配合多重曝光技術製造7奈米先進製程,但良率低且不具成本優勢,因此中芯近期宣布將投 入517億人民幣增設生產28~180奈米的廠區,積極轉往成熟晶片領域發展,以增加全球成熟晶片市占率為目標,並 期望2025年時能達到40%。 • 美國科技公司未來可能不採用中國製造晶片,但中國本身內需市場大,因此中國會逐漸減少進口中低階晶片數量,已 達到國內自給自足需求。 擴大成熟製成產能 實現國內自給自足需求 網易、每日頭條、經濟日報、百度 客戶 產品 格科微 CMOS晶片廠商,主攻800萬畫素以下低端晶片,主 要出貨給三星、sony 高通 生產電源管理晶片、以及14-28奈米的中低階手機 華為海思 主要生產電源管理晶片、保全、電視、機上盒等晶片 兆易創新 NOR Flash、SLC NAND、指紋識別 圖4-2-9:中芯前四大客戶 圖4-2-10:2021年中芯營收佔比 圖4-2-11:2021年成熟製程市佔
  35. 35. 資料來源 : 基本介紹: • 中國境內最大的中系記憶體廠,主要業務為製造快閃記憶體(NAND Flash)與動態隨機存取記憶體(DRAM)。 • 由紫光集團與中國政府合資,於2016年12月21日成立,屬於中國官方建立本土半導體產業的一部分。 • 獲得官方補貼240億美金,因此技術發展快速,美國認為未來將會危及美光和威騰。 • 雖為中國目前技術最領先的廠商,但仍落後三星與美光等企業一~二代。 • 2021年正式推出128層3D NAND Flash,成功打入了華為Mate40供應鏈。 • 2022年被美國納入未核實清單。 國內規模最大記憶體廠-長江存儲 科技產業資訊室、長江存儲官網、百度 圖4-2-12:記憶體產品佔比 圖4-2-14:各大廠技術排程 圖4-2-13:長江存儲NAND Flash產能佔比
  36. 36. 資料來源 : 未來困境與展望: • 上游設備商應用材料、科林、科磊皆為長江存儲上游設備供應商,禁令實施後面臨關鍵供應商凍結支援。 • 目前致力於19奈米跨入17奈米製程,雖然禁令發布前已加速購買機台,但數量仍然不足。 • 可能使非中國客戶未來對於長江存儲的產品需求大幅限縮,且恐衝擊原始廠區升級計畫。 • 禁令發布後,蘋果暫停使用長江存儲生產的NAND Flash。 • 中國為全球最大的記憶體消費國,但目前國內自給率大約只有25%,需高度仰賴進口,因此官方大力扶植試圖打破進 口依賴。 國內自給率低 試圖打破進口依賴 Yole Developpement、騰訊新聞、科技新報、yahoo新聞 圖4-2-15:各地區NAND需求佔比 圖4-2-16:2022年全球NAND主要企業市佔
  37. 37. 其他國家 (台灣、南韓) 4-3
  38. 38. 資料來源 : • AMD 受禁令管制的晶片包括MI100(7 nm)、MI200(6 nm)及MI250(6 nm),NVIDIA則為H100(4 nm)與A100(7 nm), 主要應用於人工智慧、超級電腦及資料中心的高效能GPU。 • NVIDIA、AMD的AI晶片在台積電的投片量每月合計僅不到5,000片,影響不大,且NVIDIA已取得出貨許可至2023 年9 月止。 • 台積電副總經理黃仁昭表示,禁令以AI與超級電腦相關的高階晶片為主,對營運影響有限。 • AMD董事長蘇姿丰表示,出口管制在短期內可能不會影響公司業務很多。 AI 與超級電腦高階晶片占比低,對台積電營運影響有限 38 Digitimes、yahoo 新聞 圖 4-3-1:台積電客戶比重 圖 4-3-2:台積電銷售國家比重
  39. 39. 資料來源 : • 先前已禁止10奈米以下的半導體設備出口中國,這次進一步擴大範圍至16奈米以下製程設備。 • 中國南京廠提供16奈米製程,月產能為2萬片的12吋晶圓,占12吋晶圓的產能為2%。 • 於南京廠建置28奈米產能,預計2022下半年量產,2023年中完成單月4萬片產能的建置。 • 台積電主要設備供應商為ASML、科林研發(美)、應用材料(美)、東京威力、科磊(美)。 台積電南京廠取得一年設備授權許可 工商時報、財報狗、科技新報 圖 4-3-3:台積電廠區分布 (2024 年投產) 12 吋及 8 吋晶圓廠各 4 座、6 吋晶圓廠 1 座 整體產能台灣占90% (2024 年量產) (整體產能占不到10%)
  40. 40. 資料來源 : • 短中期可能受惠於歐美成熟製程轉單及中國成熟製程需求增加,長期可能受到中國成熟製程崛起的威脅。 • 聯電依銷售地區別營收占比為亞洲65%、北美22%、歐洲7%、日本6%。 • 力積電依銷售地區別營收占比為台灣74%、亞洲23%、歐美3%。 • 世界先進依製程別營收占比為0.5微米17%、0.35微米13%、0.25微米14%、≤0.18微米56%。 成熟製程代工短中期可能受惠,長期可能受威脅 TrendForce 圖 4-3-4:聯電製程別營收比重 圖 4-3-5:力積電製程別營收比重 圖 4-3-6:全球晶圓代工市占率 4.擴大外國製產品管制範圍,新增28個廠商至實體清單,31個未經核實清單,若要出售至列於清單公司需申請許可
  41. 41. 資料來源 : • 中國兩座西安快閃記憶體(NAND)廠合計月產能25萬片12吋晶圓,占公司NAND總產能約42.3%,另占全球NAND產 量達15.3%。包括生產128層以上的3D NAND晶片,未來投產所需來自美國的新增設備可能要申請許可證。 • NAND廠區主要分布在韓國華城、平澤,以及中國西安;DRAM廠區主要分布在韓國華城。 • 三星電子為全球最大記憶體晶片製造商。 三星亦取得一年設備授權許可,但中長期可能受影響 Omdia、聯合新聞網 圖 4-3-7:三星電子營收比重 圖 4-3-9:全球DRAM市占率 圖 4-3-8:全球NAND市占率
  42. 42. 資料來源 : • SK 海力士的DRAM中國無錫廠量產受禁令管制的10奈米製程DRAM,最大月產能18 萬片,占公司DRAM總產能近 50%,另占全球DRAM產量15%。未來投產所需來自美國的新增設備可能要申請許可證,且引進EUV曝光設備進行先 進製程的規劃也可能因禁令受阻。 • 公司表示其中一項應變計畫包括出售廠房、賣掉設備,或是把設備運回南韓。 • 計劃於大連建設一座晶圓廠,亦生產受禁令管制的高層數3D NAND。 • 全球DRAM市占率28.1%,為第二大,NAND市佔率20.4%,為第二大。 SK 海力士短期受設備許可保護,中長期可能受影響 yahoo 新聞、聯合新聞網 圖 4-3-10:SK 海力士營收比重 圖 4-3-11:DRAM營收組成
  43. 43. 資料來源 : • 中國官方政府積極扶持半導體產業、建構完整供應鏈,美國藉由限制先進製程設備和關鍵軟體出口打擊中國發展。 • 半導體禁令規則與2018訂定之出口管制條例相關性高,華為禁令中影響顯著之外國直接產品規則再次實施在超級電腦 和先進半導體產品。 • 禁令直接對於高性能運算晶片、邏輯和記憶體IC設備限制,限制美國人協助中國半導體發展,打擊中國人工智慧、超級 電腦發展,對於28個實體企業實施精準打擊,且在中國設廠的外國企業採取個別審核,並給予少數廠商一年期豁免權。 • 邏輯晶片中CPU因目前AMD和Intel之主流產品皆未達禁令標準故未受影響;GPU的部分Nvidia、AMD和Intel等主要廠 商則會因HPC相關晶片銷售受限而影響營收,又以Nvidia受影響最重。 • 美光和威騰位於中國的產能比例低,且記憶體產業目前供過於求,因此中期對兩者可能會受供需調整價格回升的益處。 • 中國在設備、材料、技術等層面皆高度仰賴美國進口,本次禁令不僅影響中國半導體產業,更因缺乏高階晶片影響範圍 恐擴大至資料中心、雲端服務、電動汽車等產業的未來發展。 • 中國在現有設備條件下,製造出的先進製程晶片良率低且不具成本優勢,因此未來將目標轉往成熟製程,實現國內自給 自足需求,並擴大全球市占率。 • 台積電AI與超級電腦超高階晶片占比低,且在中國的營收與產能占比低,新禁令對其影響不大。 • 三星電子與海力士因NAND及DRAM在中國的產能,分別占其整體產能近一半,短期雖獲設備許可豁免,但中長期可能 將受影響。 結論

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