投入大量資金苦苦追趕 中國半導體製造為何仍落後?

編譯/莊閔棻

即便坐擁眾多資源和人力,中國在先進半導體技術的競爭中仍舉步維艱,始終無法在開發半導體上獲得進展。中國重度依賴進口半導體,每年進口晶片的費用與進口石油的費用一樣多,然而該國幾乎所有晶片都仍須依賴商業和地緣政治對手的國家。究竟為何中國無法製造出自己的晶片?

中國晶片落後的原因,包括基礎科學和技術投資不足、複雜的技術挑戰、資金分配問題,及缺乏監管機構。示意圖。圖/123RF

投入大、回報少

儘管中國在半導體領域有龐大投資,但獲得的回報很少,包括2014年透過國家積體電路投資基金《大基金》注入的1387.2億人民幣。自2013年,政府就視半導體為重要創新領域,更是於2015推動《中國製造2025》計畫,要在2025年以前把中國進口的晶片比例從85%降至30%。然而這些努力並未提高中國在半導體價值鏈中的地位,根據IC Insights估計,2020前五年,中國使用的國產晶片比例僅從10%增至約16%,許多公司仍面臨財務困難。

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中國晶片落後的原因

造成這種狀況有幾個原因,包括基礎科學和技術投資不足、複雜的技術挑戰、資金分配問題,及缺乏監管機構。

  • 基礎科學和技術投資不足

首先,中國政府制定的產業政策常由政治優先事項主導,缺乏針對性投資。多數投資過於偏向應用和生產,而非晶片製造技術的獨立創建,阻礙原創創新和自主突破。

  • 複雜技術挑戰

此外,晶片製造涉及複雜的技術挑戰,如使用紫外線在微觀層面上雕刻數十億個電晶體就非常困難。但中國對於在材料科學、激光物理和化學等領域的尖端研究相對不足,難以迎頭趕上。《晶片戰爭》一書就強調,中國要追上沒有這麼簡單,因為「先進晶片是人類製造的最複雜的機器」。荷蘭艾司摩爾(ASML)的極紫外光微影製程(EUV)光刻機耗資約 1.5 億美元,被譽為歷史上最複雜的設備,有數十萬個零件。

  • 《大基金》分配問題

雖然《大基金》計畫籌集了大量資金,但主要專注於應用和生產,忽略基礎科學的發展。中國將投資偏向擴大晶圓代工廠和積體電路設計,對設備和材料的投資則有限,並這方面重度依賴西方技術。2019年第二期投資更是偏向整合半導體產業,強調上游供應商和下游應用的整合,依舊未重視基礎研究。據報導,《大基金》三期將融資3000億人幣,並主要投資於晶片製造設備,但未來發展還有待觀察。

  • 依賴進口

此外,中國材料依賴進口也成為一大問題。如,作為光刻過程中關鍵元素的光阻劑(photoresist)就是一個例子,光阻劑是一種高度精密的感光材料,由日本和美國的多位科學家於1920年代發明,並在20世紀不斷完善。然而,中國在這方面仍大量依賴著進口,並常常受到日本和美國限制出口影響。

  • 缺乏監管機構

最後,中國大規模注入的資本幾乎都是在沒有機構監督的情況下進行的,導致廣泛的腐敗和可疑的投資決策。儘管該計畫為公司和地方政府參與半導體產業創造了動力,但參與者能力參差不齊。為獲得青睞並晉升,地方官員就常常隨意向聲稱在半導體領域取得突破的實體分發資金和簽訂合約。《大基金》的資助讓眾多積體電路相關公司相繼出現,但其中相當多的公司都缺乏半導體經驗、技術知識和人才。

中國目前的難處

儘管採取潛在的反腐敗措施,中國半導體產業仍面臨持續的挑戰。 由上而下的方法阻礙原始創新,如半導體製造公司長江存儲科技就因國家干預而受挫。此外,鑑於全球供應鏈對國際採購的關鍵技術的依賴,實現半導體自給自足是一項艱鉅的任務。雖然晶片生產取得了進展,但基礎技術投資不足仍持續阻礙中國實現自給自足。

中國的機會

但中國也不是完全沒有機會,中國的創新潛力在於漸進式改進,如中芯國際準7奈米製程的突破。專家指出,目前中國仍須將資金重新投入基礎科學,並進行系統性變革才有機會趕上。

參考資料:War on the RocksgfmagSilicon Republic

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