与非网科技|重回芯片制造之巅,美国最大痛点是什么?


至少在半导体行业
很多时候Less is not more
而More is More才是真谛
不过 美国芯片制造业是否可重登宝座
随着贸易紧张局势的升级以及对国家安全问题关切的持续增长 , 美国正在制定新的战略 , 以防止其在半导体制造领域进一步落后于韩国、中国台湾地区甚至中国大陆 。
多年来 , 美国一直是 GPU 和微处理器等新芯片产品开发上的领头羊 。 但是 , 从芯片制造的角度来看 , 美国正在两个关键领域失去优势 。
首先 , 以英特尔为首的美国芯片代工厂商在工艺技术方面落后于其亚洲竞争对手台积电和三星 , 甚至中国大陆地区的芯片制造商也在不断拉近距离 。 其次 , 美国的新晶圆厂开工数量和产能都在急剧下降 。
这是一个涉及到多个方面的复杂问题 。 例如 , 美国本来就已经在工艺技术上落后于竞争对手了 , 现在 , 其领头羊英特尔又推迟了其最新工艺的发布 , 导致它进一步落后于台积电和三星 。
不仅是工艺水平的落后 , 芯片制造商在美国建造新晶圆厂的速度也低于其亚洲竞争对手 。 根据美国半导体工业协会(SIA)和波士顿咨询集团(BCG)的数据 , 美国在全球晶圆厂产能中的份额已从 1990 年的 37%下降到 2020 年的 12% 。 在同一时期 , 亚洲的新晶圆厂发展迅速 , 目前已占到全球产能的 80% 。

特别是中国 , 其半导体发展计划非常雄心勃勃 。 在 1500 亿美元的资金支持下 , 中国正在发展其国内 IC 产业 , 并计划在本土制造更多自己的芯片 。 更糟的是 , 包括中国、香港和台湾在内的大中华区是一个地缘政治热点 , 中美贸易战加剧了当今所有领先工艺技术所处地区的紧张局势 。 任何变故都将对美国获得领先的工艺技术产生重大影响 。
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全球半导体制造产能份额
美国的政策制定者意识到 , 有必要在国内建造更多的芯片制造厂 , 但是 , 这个工作的代价非常高昂 。 要建设一家先进工艺的晶圆厂 , 投资规模在 100 亿至 200 亿美元之间 , 而且无法保证投资就能产生回报 。 另一方面 , 尽管芯片制造至关重要 , 但是 , 制造本身只是芯片竞争大局中的一小部分 。 总部位于美国的公司在芯片设计、特殊工艺、EDA 工具和晶圆厂设备方面仍然处于领先地位 。
尽管如此 , 美国政府依然在采取措施以增强美国在各个方面的竞争力 。 其中包括:
国会提出了一项激励在美国本土建造新晶圆厂的计划;
美国希望建立一个芯片联盟;
格罗方德和英特尔正在升级他们的工艺 , 台积电则计划在美国建立一个新的高端工艺晶圆厂 。

英特尔已经成立了一个新的商业实体 , 以开发基于 chiplet 的设计 。 将芯片集成在高级封装中的 chiplet 正在成为美国在芯片行业保持竞争力的另一种方式 。
More is More
美国计划建更多晶圆代工厂
集成电路行业的竞争一直非常激烈 , 不仅有多家公司在众多不同的市场中竞争 , 同时 , 国家之间也在几个不同的技术领域存在竞争 。 例如 , 在技术上 , 各个国家都在争夺 5G、人工智能和量子计算的霸主地位 。 中国雄心勃勃的芯片发展规划更是点燃了全球半导体竞争的烈火 。
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图源 | The Verge
几十年来 , IC 行业的发展一直遵循摩尔定律 , 该定律指出 , 芯片中的晶体管密度每 18 到 24 个月就会翻一番 。 当今的芯片在单个器件中集成了数十亿个晶体管 。 “晶体管本质上是一个开关 , ” Lam Research 大学项目主管 Nerissa Draeger 在博客中解释道 。 “场效应晶体管使用电场来控制通过沟道的电导率 。 ”
因此 , 在过去的半个世纪中 , 芯片制造商一直遵循摩尔定律 , 这使他们能够将更多功能集成到单个芯片上 。 这推动了手机、计算机和其他产品的发展 。


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