中国半导体应对美国打压的“三板斧”

近两年，美国政府针对中国电子半导体产业发展，出台了一系列的限制打压政策，对于这些不断升级的举措，中国产业界，以及政府相关部门也在持续研究，想办法应对，且开始逐步适应这种非正常状态。

目前来看，美国政府的限制政策主要瞄准三个方面：一是高端芯片成品，主要用于数据中心和人工智能等高性能计算（HPC），如英伟达的A100和H100等高端GPU；二是用于先进制程（14nm及更高级制程）芯片制造的半导体设备，以及用于制造18nm制程DRAM和128层3D NAND Flash的设备；三是高端EDA工具，这方面限制的影响有限，因为目前只限制用于3nm制程芯片设计的EDA工具。

面对这样的限制政策，感到棘手的不只是中国大陆相关企事业单位，提供这些产品的美国厂商也相当头疼，因为这些政策截断了它们不少财路，在不违反美国政府相关限制政策的情况下，美国厂商，特别是HPC芯片厂商，为了不失去中国大陆市场这一大财源，在相对短时间内，推出了中国“特供”产品，代价是芯片性能有所下降，典型代表就是英伟达。

由于英伟达的高端GPU芯片A100和H100不能出售给中国公司，英伟达开发了A800和H800，这些处理器的性能明显下降，避开了美国政府的政策限制。当然，中国企业，如阿里巴巴、腾讯等购买这些芯片，也要付出代价，那就是要大幅增加成本（实现类似性能和效果，H800用量是H100的三倍）。

除了英伟达，业绩持续下滑的英特尔，以及风头正劲的AMD，也在研发面向中国客户的“特供”芯片。

相对于芯片成品，半导体设备受到的管控更加严格，这对应用材料、KLA、LAM等几家美国设备大厂的营收产生了不小的影响。

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中国的应对

面对美国的限制政策，中国半导体产业链各环节都在探寻解决方法，以便使相关芯片产线，以及下游的电子设备系统“有米下锅”。其中，最为重要的两个环节是芯片设计和半导体设备，只要能在这两方面快速提升，就可以很好地缓解美国禁售政策所形成的压力。

芯片设计方面，相对于在芯片制造方面与国际先进水平存在较大差距，中国芯片设计能力并不弱，也一直在进步，同时，中国的芯片设计公司数量和规模在不断扩大。然而，与全球领先的芯片设计公司相比，仍有一定差距，例如，美国的高通、英特尔、AMD、博通等公司拥有雄厚的技术实力和人才储备，是全球领先的芯片设计公司，与之对应，中国大陆的优秀芯片设计企业，如华为海思、紫光展锐、兆易创新、汇顶科技等，都取得了明显的发展业绩，但与全球领先企业相比，仍存在明显差距。

中国芯片设计企业与国际大厂之间的差距，主要体现在对EDA工具和制程工艺的依赖程度，例如，使用同样一款较为先进的EDA工具，国际大厂都够在18个月内设计出一款较为成熟的7nm制程芯片，且能取得较高的流片成功率（1-3次流片），而中国排名靠前的设计公司，使用同样的工具，只能设计出14nm的芯片，且流片成功率与国际先进大厂之间也存在差距。之所以如此，主要原因有两个：一是技术积累不够，国际大厂已经成长、发展了几十年，如高通，积累了大量的技术、IP和设计经验，对芯片设计过程中的很多know-how了然于心，这样就会提升芯片设计的迭代速度和效率，而中国大陆企业都是后起之秀，是追赶者，积累还不够；二是缺乏市场机会，特别是试错机会，由于在2019年之前，美国没有对中国半导体产业发展进行限制，使得本土电子系统和设备商在采购芯片时，特别是中高端产品，多倾向于熟悉的国际大厂产品，这样比较稳妥，出错的概率低，久而久之，本土中高端芯片难有在市场上历练的机会，设计水平提升和产品迭代效率自然就难以改善。

中国芯片设计企业对制程工艺的依赖与对EDA工具的依赖类似，需要改变，特别是2019年之后，中国大陆半导体业发展被美国全面限制后，本土芯片设计企业原本对EDA工具和先进制程工艺的依赖受到极大挑战，因为得到先进EDA工具和制程工艺的主要途径被截断，要想生存、发展下去，就必须提升自身的设计水平。

好在近两年，本土芯片采购企业将更多的订单给到了本土芯片公司，使得中国芯片设计公司有了更多在市场上历练的机会，这对于磨练设计水平很有帮助。

在提升设计水平，积累更多设计know-how认知方面。本土公司也在努力，这方面，没有什么捷径，就是要沉下心来，在流片之前的设计阶段进行枯燥且重复性很强的设计优化和验证、迭代工作，肯于花时间和精力，才能设计出高水平的芯片。当然，设计出更高水平的产品，需要更高水平的芯片设计师，近几年，国内芯片设计人才薪酬高涨，也从一个侧面体现出行业对高水平芯片设计人才更加重视了。当然，这里也有需要注意并改善的地方，那就是高薪酬的背后，存在着总体人才数量不足、行业挖角过于频繁、人才分布过于分散的问题，需要改善和规范。

中国本土芯片设计业的火热，还将促进芯片设计服务业的发展。美国的限制，促使中国大陆自研芯片，特别是AI芯片量大增，这对特殊应用IC（ASIC）需求量大幅增长。同时，在各种新兴应用的带动下，ASIC商机明显增多，以AI应用为例，数据流量逐年大增，这些数据需要处理、运算，CPU/GPU这类通用芯片已经难以跟上AI系统的发展要求。同时，如前文所述，中国企业通过组合更多芯片来达到英伟达高端HPC芯片的性能，多以自研芯片为基础，由于组合的芯片量是单一芯片的数倍，对相关ASIC的需求量成倍增长。

ASIC设计服务企业可以协助客户依照自身需求，开发定制化芯片，并代为向晶圆代工厂投片，缩短芯片开发周期。在中美科技战延续，AI应用蓬勃发展之际，中国大陆企业为了规避美方禁令，产生的大量自研芯片需求对中国本土芯片设计服务业是个大利好。

以上谈的是芯片设计，下面看一下另一个重要环节——半导体设备。

美国对先进制程半导体设备的禁运，确实给中国本土晶圆厂相关产线的建设、运营和量产造成了很大困扰，由于先进半导体设备制造能力的突破比芯片设计水平的提升难度更高，因此，中国本土企业自研的高端芯片会更加难产。

为了应对眼前的挑战，中国大陆龙头级别的晶圆厂（晶圆代工厂和存储芯片IDM）不得不采取应急策略，包括调整制程节点，例如，晶圆代工厂不得不提请客户修改芯片设计方案，将较为先进的制程改为相对成熟的制程，在此基础上，尽量实现原有的性能和功耗水平，但实际难度很大。

之所以会产生以上提到的尴尬局面，就是因为晶圆厂拿不到先进制程设备，只能退而求其次，用相对成熟制程设备弥补，但这不是长久之计。因此，近两年，包括中微公司、北方华创、盛美上海等龙头在内的本土半导体设备厂商，在刻蚀、离子注入、薄膜沉积、CMP（化学机械抛光）、清洗等关键设备方面加大、加强、加快研发投入，并取得了明显成绩，为本土晶圆厂解决燃眉之急提供着助力。

在所有半导体设备中，最受关注的是光刻机，由于美国限制，ASML不能向中国本土晶圆厂出售EUV设备，甚至有些高端DUV设备也迟迟无法交付。因此，业界人士，甚至是广大国民对国产光刻机的期盼度很高。

据悉，某国产28nm制程光刻机已经于今年初通过验证，并交付给客户了，而且，所需的关键零部件都已经实现国产化，目前，正在进行兼容性调试，并排除掉一些不确定因素，这些工作完成后，设备就可以应用到产线了。接下来，国产EUV设备的研发工作也将展开，而且是半导体设备厂与中国本土IT系统设备大厂合作研发，这其中最为重要的工作是EUV光源的研发。在整个研发过程当中，不仅有半导体设备厂商、IT系统设备大厂，还将有晶圆代工大厂深度参与其中。

目前，美国没有限制28nm制程用半导体设备对华出口，在这种情况下，本土设备厂商已经研制出相关设备，这体现出中国相关决策部门和厂商发展本土先进半导体设备的决心。据悉，相关半导体设备厂商，晶圆代工厂，以及IT系统设备大厂正在密切配合，攻克14nm/7nm制程芯片的大规模量产难关，同时还要保障较好的良率。如果能在相对短时间内攻关，则可实现7nm及以上制程芯片生产的自主可控，不会再被“卡脖子”了。

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结语

为了应对美国HPC芯片，先进制程半导体设备，以及高端EDA工具对华出口限制，中国本土相关企业正在加紧修炼内功，无论是芯片设计，还是半导体设备制造，走上了前所未有的发展之路，并取得了一系列成绩。

不过，从目前的情况来看，整体状况还不乐观，有些措施和办法只是权宜之计，“三板斧”过后，要想实现更大程度的“芯片自由”，还有很长的路要走，需要付出更多的心血，且要耐得住寂寞，肯坐冷板凳，潜心研究。

还有一点值得关注，那就是在芯片制造端，特别是半导体设备，在目前及今后较长一段时期内，这种被封锁的状态难以避免，非常之时需非常之事，需要整合更多的本土企事业单位、资金、人才、基础设施等资源，形成更强的合力，会进一步提升研发效率，就像前文提到的28nm和更先进的EUV光刻机研发，半导体设备厂商、IT系统设备大厂和晶圆代工厂联合起来，或许，这是一种特定时期的、中国式的IDM发展策略。

原文标题:中国半导体应对美国打压的“三板斧”