新闻来源：亚洲周刊
报道：黄宇翔

现时华为、中芯国际所需光刻机仍需要依赖荷兰艾司摩尔（ASML），国产光刻机仍然难以满足华为、中芯的需求。

光刻机是芯片代工生产必备要素，但相关技术一直被荷兰的艾司摩尔公司垄断，自2000年代初，艾司摩尔通过与台积电合作，以台积电前研发副总经理林本坚的浸润式微影技术为蓝本，开发出以水为介质的第一代浸润式光刻技术，因此击败日本的尼康（Nikon）、佳能（Cannon）以及美国IBM等公司，开启制霸光刻机市场之路。

按销售金额计算，艾司摩尔已达到全球的89%，在全球几近无敌手，日本的尼康、佳能则分掉剩下的11%市场，台积电、三星电子最先进的5纳米制程也仰赖艾司摩尔的光刻机供应。

ASML暂时没有断供华为、中芯国际的问题，但在去年美国国务卿蓬佩奥访问荷兰游说后，却一直扣起出口到中芯国际的光刻机，直到今年3月才予以放行，在可预料将来，相关麻烦仍然不绝。

上海微电子（SMEE）研制90纳米制程的国产沉浸式深紫外（DUV）光刻机，花了17年始告成功，上海微电子预料在2021至2022年将能推出28纳米制程的光刻机，届时台积电、三星的芯片制程预料也将跨进3纳米，中国虽然奋力追赶，但技术始终落后约6年左右，而在中美科技战格局下，技术引进、交流也比过去困难，要弯道追赶相形之下更加不易。 

产业最上游是罩门 

电子设计自动化可说是芯片产业最上游的一环，EDA产业规模不大，在2018年仅有97.5亿美元，在近5000亿美元的芯片产业中如九牛一毛。但EDA产业却是芯片设计不可或缺一环，目前全球EDA前3大厂商分别为新思科技（Synopsys）、益华电脑（Cadence）及明导国际（Mentor Graphics），3家公司总部皆在美国，前两家皆是美资公司，明导国际则被德国西门子收购，但总部仍在美国俄勒冈州威尔森维尔市（Wilsonville）。

根据中国国企东兴证券研究所的报告，3家企业于2018年的全球市占高达70%，在中国更是压倒性，市占率达95%。

可以说，脱离了这3家公司，中国企业几近无法设计芯片，首当其冲的就是华为海思。 

在去年9月，这3家公司就已经宣布不再提供技术更新予华为，但既有软件仍可以使用，亦有机会可以通过迂回方法，获得技术更新，从而继续进行芯片设计，因此麒麟990芯片、麒麟985芯片仍然分别在去年第四季和今年第一季发布。

所以在8月17日，美国商务部就扩大对华为的制裁，将“华为云北京”、“华为云大连”等38家公司纳入实体清单当中，美国商务部长罗斯言明，这是为了防止华为和其子公司透过第三方利用美国技术，以禁止其使用美国软件或美制设备，而且措施立即生效，并确定不会延长美企向华为供货的“临时通用许可证”，对华为海思芯片设计行业可能是莫大挫折。

华为海思几无替代方案

EDA是广义CAD（电脑辅助设计）的一种，利用EDA概念、演算法、协定等开始设计电子系统，并从电路设计、性能分析到设计出芯片一手包办，现时中国的EDA行业发展乏力，中国境内只有1500多人从事相关软件开发，但当中有1200人在上述美企三大厂工作，相较美企显得相当薄弱，光是新思科技（Synopsys）就有5000多人从事EDA软件开发。

因此在芯片设计软件上，华为海思几近没有替代方案，唯有购买联发科等公司设计的芯片，作为替代品。

换道超车？弯道翻车？

“摩尔定律”为英特尔创办人之一摩尔于1965年提出，意指积体电路上可容纳的电晶体数目，每隔18个月会增加一倍，性能也将提升一倍。

然而，近几年来，由于电晶体尺寸缩小速度趋缓，导致半导体业界对于摩尔定律是否走到尽头、或将面临失效的争论不断。 

现在的芯片都是以硅为基础材料，大规模的电晶体集成在芯片上，通过不断的提升和进化生产工艺，集成更多晶体管，提升芯片性能。

目前的芯片工艺制程已发展到5纳米，再发展就是3纳米、1纳米，按台积电、三星的技术开发规划，预料到2024年就能达到1纳米的量产，之后或能达到0.5纳米，最迟在2030就达到，而硅原子的直径是0.22纳米，按现时理论看，硅芯片无法往0.5纳米以下再突破。

台积电研发负责人、技术研究副总经理黄汉森就曾说：“透过纳米碳管、二维层状材料等新技术，可使电晶体速度变得更快、体积更小。”

这意味着在未来芯片技术的走向是与物料的换轨有关，以达到0.5纳米以下制程，或更高的效率。

然而，芯片物料的换代意味着中国换道超车的机会吗？还是弯道翻车的战场？

碳基材料前景更佳

目前，在碳基半导体技术上的研究，中国科学院院士、北京大学教授彭练矛带领的团队可在国际上争一日之长短，在今年5月《科学》期刊上，彭练矛和张志勇带领的团队就发表论文，解决了长期困扰碳基半导体材料制备的瓶颈，如材料的纯度、密度与面积问题。

彭练矛研究相关课题已经有20年，是国际上起步较早的团队之一，彭练矛对相关技术应用相当乐观，在8月16日的“碳基材料与资讯器件研讨会”就表示：“相比传统的硅基技术，新一代的碳基电子及其信息器件具有更优异的性能及应用前景。”

碳纳米管问题在决心

彭练矛认为：“碳纳米管的制造乃至商用，面临最大的问题还是决心，国家的决心。若国家拿出支持传统积体电路技术的支持力度，加上产业界全力支持，3至5年应当能有商业碳基晶片出现，10年以内碳基芯片开始进入高端、主流应用。”

尽管如此，相关技术还是处于科研阶段，由实验室环境变成量产的产业，还要经过效率提升、不良率下降、符合成本效益等重重过程。

财经作家张殿文就表示：“日韩贸易大战时，日本断了韩国芯片的料，而中国在材料方面几近完全没有发言权。”

事实上，布局次代芯片物料的团队、企业并非只有中国，日本向来在半导体物料就具有领先地位。第一代半导体材料包括锗以及硅，也就是现在的阶段，第二代半导体材料则包括砷化镓以及磷化铟，主要应用在通讯产业以及照明产业。

而第三代半导体才以碳化硅以及氮化镓为代表，则可应用在更高阶的高压功率元件以及高频通讯元件领域，在现时高新科技的发展格局中，碳化硅（SiC）材料及氮化镓（GaN）受到的关注更大。 

“碳化矽”日韩台领先

在相关领域，日本信越和日本胜高是市场上的霸主，现时的硅芯片原料供应商当中，日本信越就占了31%，次席则是日本胜高，占28%，第三位则是台湾的环球晶，达18%，三者相加就达到四分之三。

至于讨论焦点的碳化干硅，目前的生产商主要是韩国的SK Siltronic、日本的新日铁住金、台湾的环球晶，仍没有中国大陆公司上榜。 

可见，中国碳基芯片的发展恐怕在未来十数年都无法推出市场，成为具有竞争力的产品，目今第三代半导体物料的应用尚且在起步阶段，更遑论是处于科研究阶段的碳基半导体。

中国力推芯片产业

但可以肯定的是，在中美科技战中，中国会投入更大的资源，支持国产芯片产业，若中美维持斗而不破的格局，则居间的韩国、台湾仍能在科技战格局中得益，成为在全球疫情哀鸿、中美混战里暗爽的“第三者”。

联发科跻身全球第四

联发科是世界第四大芯片设计商，手机芯片市占率达24%。

联发科全名联发科技股份有限公司(MediaTek)，作为台湾芯片设计的巨头，是联华电子多媒体部门分出来的子公司，于1997年在新竹科学工业园区创立，创办人是现任董事长蔡明介。

联发科初期以CD-ROM芯片设计为主要业务，2002年，创立不足5年就成为世界前10名的芯片设计企业，2009年和高通共同签订专利协定，加入谷歌主导的Android智能手机的开放手机联盟（Open Handset Alliance），渐渐在手机芯片市场站稳脚跟，现时已是全球第四大的芯片设计厂商。 

创办人兼董事长蔡明介是联发科基业的奠基人，如同台湾许多半导体产业名人一样，本科毕业自台湾大学电机系，后赴美国俄亥俄州辛辛那提大学留学，获电机系硕士，返台后曾担任工业技术研究院的电子所研究经理，1983年加入台湾联华电子，担任多个部门的主管，在1997年创立联发科，并担任董事长至今，联发科2019年已抢占手机芯片24%市占率。

现时联发科行政总裁蔡力行于2017年走马上任，在此前，蔡明介力行从1989年起到2013年都在台积电打拼，做到台积电总经理暨总执行长。

用技术省成本

蔡明介力行执掌联发科后，奉行“用技术省成本”策略，有别于高通全力开发5G基频芯片中的全频（高、低频）芯片，联发科则专注于中低频芯片市场，正好赶上中美博弈及疫情下中低价手机销售上涨。

上任千多日，就使联发科股价由250元新台币（约35.5令吉）上升到近700元台币（约99令吉），成为台湾市值第二大上市公司，仅次于台积电，是联发科最重要的人物之一。

三星电子打通上下游

三星电子拥有全覆盖、全能型的半导体产业链，打通产业链上下游。 

三星电子（Samsung Electronics）是韩国的电子产业巨无霸，业务包括智能电话、芯片代工、芯片设计等，在各领域都是世界首屈一指的巨头。

三星电子作为三星集团一部分，在1969年由李秉喆创办，距李秉喆创立三星物产已有21年。在朴正熙年代，李秉喆被逼将韩国化肥厂捐献给国家，于是另觅蹊径，在韩国京畿道水原建立电子工业基地，当时目标就是要比日本三洋电子基地还要大，开始时替日本三洋组装黑白电视机，及后自主研发，成为韩国最大电视机生产商。

李秉喆又在1974年创立三星半导体公司，同年收购韩国半导体，在逝世前4年的1983年就富有远见地将半导体定位为三星电子主要业务，同年宣布三星已经继美、日两国之后，成功自行研发出64K的动态随机存取记忆体（DRAM），是继美国、日本后另一家掌握相关技术的公司，并在1984年建成三星半导体工厂，为三星电子在半导体行业的茁壮奠下基石。 

市值赶超英特尔

及后，三星电子在2009年通过手机、手机芯片生产、设计业务成功赶超半导体巨头英特尔（Intel），成为全球市值最高的半导体公司，目前市值约3000亿美元。

有别于台湾联发科专攻芯片设计、台积电专攻芯片代工，三星电子拥有真正全覆盖、全能型的半导体产业链，除了光刻机、芯片设计软件（EDA）以外，整个半导体几近都能由三星电子一手包办，现时中国华为的发展路向也和三星类近，意图成长为类似三星电子、打通产业链上下游的巨无霸。