为什么华为在新机发表会上,没有特别强调麒麟9000S晶片?研究半导体产业的台湾中研院学者吴介民指出,大陆新近推出的“大基金第三期计划”投资411亿美元(约561亿新元),许多资讯通信相关业者都在垂涎。换言之,不论未来麒麟9000S晶片是否符合经济效益、会不会持续生产,都能从大基金拿到不小的补助。

中秋节前几天,9月25日中国大陆华为举行秋季新品发表会。影剧天王刘德华替华为高端品牌手机Mate 60 RS Ultimate Design代言,成为全场焦点。这款订价1万1999元人民币(约2285新元)起跳的Mate 60 RS手机,是之前引发全球关注的Mate 60 Pro的豪华版;两者都同样使用中芯国际生产的7纳米麒麟(Kirin)9000S晶片。

不过,发表会上并未特别介绍这款晶片,似乎是要刻意降低外界对它的关注。

华为老板任正非很敢于花大钱投资技术研发、招揽国际人才。华为在2004年成立的海思半导体,是中国大陆最大的无厂半导体(编按:fabless semiconductor,指只从事硬件晶片的电路设计)设计厂,在大陆市占率超过美国高通(Qualcomm)。麒麟9000系列就是海思在2020年所发表。海思具设计能力却无生产能力,过去9000系列是交由台湾的台积电代工。更早之前,海思设计的麒麟970、980及990等晶片也都由台积电10纳米、7纳米制程代工生产。在海思-台积电联手生产的高阶晶片助威下,2020年7月,华为以5580万台的出货量、20%市占率超越韩国三星,一度成为全球市占率最高的手机厂。

可是好景不常,继中兴通讯之后,华为陷入美中科技战风暴核心。华为虽投资研发不手软,但也被美国指控窃取美国高科技;再加上一些国家对华为手机资讯安全的疑虑,使得华为在全球市占率快速下滑。2020年7月,台积电董事长刘德音在法人说明会上证实,当年9月中旬美国对华为出口禁令宽限期结束后,将不再出货给华为;华为原本是台积电第二大客户,仅次于苹果。一个月后,华为消费者业务总裁余承东在中国大陆“信息化百人会”上说:“美国对华为第二轮制裁影响,很遗憾今年秋天即将发表的旗舰机华为Mate 40,搭载的麒麟9000晶片,将成华为麒麟高阶晶片的绝版品。”在疫情与美国禁令的双重打击下,华为全球销售量大跌,已无法威胁三星和苹果。美国封杀海思高阶晶片,对中国大陆通讯产业是一记重击,也让美国在全球5G大战中取得绝对领先地位。

为什么当时台积电要听美国的话,跟着抵制华为?因为台积电使用了许多美国的专利技术。这就像荷兰的半导体设备大厂ASML渴望中国大陆市场,但同样因为使用美国技术专利,而受限于美国对华禁令,无法出售先进的极紫外光(EUV)光刻机给中国大陆。

美国政府于2019年5月就对华为祭出限制令,但当时只规定,来自美国专利技术与软件的占比若高于25%,不论是否美国企业售出这类货物给华为,都要经美国政府批准;隔年更严格到只要使用美国专利技术与软件的产品,都要经美国批准。于是,台积电只得中止为海思代工。在禁令下达后120天缓冲期间,华为紧急下单7亿美元,其中包括Mate 40使用的麒麟9000晶片。

技术上值得称许

台积电原本供应华为九成以上的手机晶片,没有台积电技术支援后,华为战力衰退一半以上,全球市占率也从稳居前三名跌到10名左右。原本华为自己都认为麒麟9000晶片要寿终正寝,不料却在三年后复活了。

这次Mate 60 RS使用的麒麟9000S晶片,是由大陆中芯国际制造。晶片引发全球注目是因为:过去Mate 40搭载的台积电5纳米制程生产的麒麟9000晶片,在美国禁令下是不支援5G的;这次中芯却用7纳米制程做出可以支援5G的晶片。这是否代表着中国大陆半导体业已突破美国禁令,在技术上获得跨越?

各大厂生产7纳米制程晶片,是用极紫外光(EUV)光刻机制造,但在美国限令下,拥有相关技术的ASLM、日本东京威力科技(TEL)等公司,都无法提供给中国大陆厂商。所以中芯只能用较落后的深紫外光(DUV)光刻机来生产7纳米制程晶片。台湾一位科技业者林宜敬打了一个生动比喻:中国大陆工笔画应该要用细笔来描绘,但中芯拿较粗的画笔就画出了7纳米制程晶片。这在技术上而言,当然值得称许。

不过,如果要用DUV“粗笔”来生产,一方面得来回重复曝光,这会影响生产良率、成本,无法达到量产经济规模。台湾半导体业内人士估计,中芯7纳米制程的良率可能不到15%,而台积电的7纳米晶片制造良率为80%。台湾的中华经济研究院副院长王健全指出,使用DUV光刻机生产7纳米晶片,良率须达七八成才能获利。而且,这也不算是半导体技术上的大突破——台积电第一代的7纳米制程晶片,就是在2018年用DUV光刻机生产的。此外,三星、英特尔之前也都用DUV光刻机成功生产7纳米晶片。不过,因为良率不高,这三家先进厂商很快都改用EUV生产。

据实测,中芯用DUV生产的麒麟9000S晶片,相当于美国高通865晶片的水准。这是2020年小米10 Pro使用的晶片,可能略优于台积电10纳米制程水准,但效能低于华为2020年Mate 40使用的台积电5纳米晶片。

此外,ASML出口到中国大陆较高端、可生产7纳米的DUV光刻机,从9月1日起也受禁制,只能出口到今年底为止。台湾工研院产科国际所研究总监杨瑞临就说,中国大陆小粉红“嗨过度了,好像觉得中芯国际可以一路做到5纳米、3纳米,我觉得这已经是有一点像空中楼阁”。他很肯定地断言:“7纳米是中国制程发展上的一个终点。”更精确地说,如果美国没有放宽对中国大陆半导体业的抵制,大陆很难独立发展自己的EUV光刻机,来生产更先进的制程。

大基金能弯道超车成功吗?

为什么华为在新机发表会上,没有特别强调麒麟9000S晶片?研究半导体产业的台湾中研院学者吴介民指出:“华为中芯联手Mate复活的消息,大张旗鼓,寻租动机明显。”他指出,中国大陆新近推出的“大基金第三期计划”投资411亿美元(约561亿新元),许多资讯通信相关业者都在垂涎。换言之,不论未来麒麟9000S晶片是否符合经济效益、会不会持续生产,都能从大基金拿到不小的补助。

大基金411亿美元能让中国大陆半导体产业弯道超车成功吗?这个金额看起来很高,但台积电今年的资本支出就超过320亿美元,将近大基金的八成。更何况从过去大基金的记录,无效投资、重复投资再加上贪腐,就花掉一大块。去年大基金开始掀起反腐风暴,负责管理基金的华芯投资多名高管已被查处。

即使有大基金挹注,今年中国大陆半导体产业还是惨淡经营。中芯国际9月公布财报,第二季纯利、营收与毛利率,和去年同期比都跌两成左右。

刘德华为Mate 60 RS代言的广告词说:“我不停地对自己说:‘要做,就做到极致。’”这只手机的推出,到底是中国大陆半导体产业迈向极致的一大步,还是如杨瑞临所说,是中国大陆半导体制程发展的终点?答案应该不久就能明朗。

作者是台湾资深媒体人、网媒《新新闻》总主笔