中国半导体困局：被封锁的光刻机，跟不上的“国产替代”

为了防范日益加剧的地缘政治危机和供应链风险，中美两国近年来不断制定相应的产业政策以支持国内半导体行业。

虽然备受媒体关注的前端制造是芯片生产不可或缺的组成部分，但全球半导体产业链实际上是由几十个国家提供的大约300种不同的产品所组成的。其中一个不太突出但非常关键的产品便是用于芯片制造的光刻设备。

光刻技术就是将集成电路图形印刷到硅片上的工艺，这也正是中国半导体行业的致命弱点。中国半导体行业在半导体制造设备（SME）和电子设计自动化（EDA）领域缺乏竞争力。为了减缓中国在半导体领域的发展，美国目前正通过《外国直接产品规则》（Foreign Direct Product Rule）加强对关键技术的出口限制，光刻设备就在其中。

在6月底的工业与安全局（Bureau of Industry and Security）会议上，美国商务部长吉娜·雷蒙多（Gina Raimondo）宣称，美国可以“关闭”任何被发现向俄罗斯出售半导体的中国公司，因为中国乃至全世界几乎所有的芯片都是使用美国设备和软件制造的。

美国的政策分析师也认为，SME和EDA是中国芯片行业的软肋。2021年1月，美国安全与新兴技术中心（the Center for Security and Emerging Technology）发表了一份报告，认为中国在SME、EDA软件、芯片设计知识产权和先进材料等方面的缺陷为美国限制中国半导体行业发展提供了“政策机会”。

美国商务部长吉娜·雷蒙多

针对中国在光刻技术上的缺陷，美国自2020年来开始禁止向中国销售先进的极紫外（EUV）光刻机，其目前还在考虑更全面的“逐厂”设备禁令，将10纳米的限制扩大到14纳米。这一新战略旨在遏制中国半导体行业的技术进步，同时又不减少对汽车和消费电子产品至关重要的老式芯片的供应。

美国多边出口管制战略对缺乏SME和EDA替代产品的中国芯片产业构成了严重威胁，该战略被中国外交部称为“霸权政治”和“技术恐怖主义”。

中国领先的光刻制造商上海微电子设备有限公司（Shanghai Micro Electronics Equipment）目前已在90纳米加工节点实现量产，并开发出了14台成品率次优的纳米机器。

虽然这些进步对于一个行业的后来者来说是显著的，但与总部位于荷兰的全球光刻领导者——阿斯麦公司（Advanced Semiconductor Materials Lithography）相比仍有好几代的差距，后者生产的机器已经能够为7纳米以下的先进芯片蚀刻电路。鉴于光刻行业巨大的技术门槛和支出成本，中国政府的最佳选择无疑是继续从阿斯麦采购设备。

半导体制造中的EUV光刻技术。

美国商务部副部长唐·格雷夫斯（Don Graves）5月末访问荷兰时，曾游说荷兰政府限制阿斯麦向中国销售老款DUV光刻机。

DUV是一种比EUV更老的技术，但对28纳米的生产线仍然至关重要，而28纳米的生产线目前正是中芯国际（Semiconductor Manufacturing International Corp）等中国芯片领军企业的支柱。除了阿斯麦，美国政府还曾向日本尼康和佳能施压，要求限制DUV光刻机向中国的出口。

即使在EUV销售受到限制的情况下，中国芯片制造商仍然能够通过Multi-patterning技术重新利用旧的DUV设备，从而取得显著进展。全球制造领军企业台积电（Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.）和三星也采用了这种技术。例如，中芯国际可以利用从阿斯麦购买的旧的DUV设备，成功生产7纳米级的特定芯片，尽管其商业产量有限。

但是，如果美国成功地加强对出口和投资的控制，例如对DUV等成熟技术的限制，中国半导体产业向上迈进的能力将遭受严重打击。

美国政府针对中国芯片行业提出的新限制遭到了阿斯麦等设备供应商的强烈反对。这些供应商表示，不应以和EUV和其他尖端技术一样的国家安全为理由，禁止DUV等老系统的销售。

中国庞大的市场也吸引着阿斯麦和其他设备供应商。2021年，中国芯片工厂从阿斯麦购买了81台DUV浸没式光刻机，占该公司总营收的14.7%（销售额27亿美元）。半导体咨询公司ICWise称，如果DUV在中国的销售受阻，阿斯麦将损失约20亿美元的收入。

未来，与芯片相关的各种国家安全目标将日益复杂化。