迫于美国压力，台积电三星海力士在中国的半导体投资恐受挫折

　　（一）
　　美国即将签署价值约527亿美元的芯片法案，包括为晶圆厂提供价值约240亿美元的投资税收抵免。但该法案明确要求，获得补贴的半导体厂商，在未来10年内不得在中国大陆投资扩产先进制程芯片产能；如果是投资扩产成熟制程芯片，则不会受到限制。也就是说，包括台积电南京厂、松江厂，三星西安厂，SK海力士无锡厂、大连厂，以及美光、英特尔位于西安、上海、成都等地的厂房和设备，在未来10年内仍有可能继续投资扩产；甚至，中国台湾、韩国、美国半导体厂商在未来依然有可能在中国大陆建立新的厂房。
　　而问题的关键在于，美国商务部今后会如何定义成熟制程。美国国会在讨论芯片法案的过程中，不少议员屡屡提出应该大幅设限在中国大陆的投资，更是强调美国纳税人的补贴绝不能用于替中国大陆半导体产业扩张做嫁衣。最终，美国只允许半导体厂商在中国大陆投资扩产成熟制程芯片，先进制程芯片则被美国一律禁止。目前，就逻辑芯片而言，是以28nm及以上制程工艺划归为成熟制程。而存储芯片（存储器）、模拟芯片等关于成熟制程的认定，则是由美国商务部协同美国国防部、美国国家情报部门，通过共同商议后决定。
　　现阶段，台积电向美国申领芯片补贴，以便在美国亚利桑那州投建先进制程芯片工厂，当然也能继续运营南京厂、松江厂28nm制程工艺产线。不过，未来10年内在获得美国的补贴后，台积电南京厂16nm制程工艺产线无论是扩大产能或者升级设备，都必须向美国归还补贴资金。
　　当前仍在西安生产3DNAND闪存的三星，在大连、无锡生产NAND闪存、DRAM内存的海力士，以及在上海、成都、西安等地设有CPU、DRAM封测厂的英特尔、美光，在获得美国的补贴后，在中国大陆投资扩产同样会受到限制。而且，上文已经提到，三星、海力士、英特尔、美光在中国大陆进行投资时，对成熟制程的定义，还要等美国商务部最终拍板。
　　以三星为例，截至2021年底，各大原厂NAND闪存主力制程仍在96层与128层，预计176层NAND闪存产能占比可望提在2022年提升到25以上。三星3DNAND堆叠层数已经落后于美光、海力士，美光海力士均已量产176层NAND闪存，三星通过新闻稿正式公布的VNAND量产仍停留在128层。假设美国商务部随后认定3DNAND闪存以128层及以上为先进制程，那么受到波及的三星、海力士在中国大陆可能只得量产96层及以下的NAND闪存芯片，从成本和效益角度来看显然不怎么划算。
　　再有，美国对成熟制程的定义应该不是一直不变的。以逻辑芯片为例，台积电其实仍有机会在中国南京厂导入16nm制程工艺量产。因为，芯片法案签署执行后，美国商务部必须要在2年内采纳业界意见，重新定义成熟制程，然后公示于众。这意味着，当半导体产业在未来2年进入3nm2nm先进制程工艺量产后，16nm14nm制程工艺就有可能被美国商务部定义为成熟制程。
　　同样的情况也适用于存储芯片。如果现阶段96层3DNAND闪存被美国商务部认定为成熟制程，那么在未来2年后有可能进一步放宽，即把128层3DNAND闪存重新定义为成熟制程。美国商务部更新标准的前提，则是在于半导体产业技术如何演进。在未来10年的补助期内，美国商务必须每2年检讨一次，公示于众。但三星、海力士从成本和效益角度考虑，应该是不愿意在中国大陆只投产被定义为成熟制程的存储芯片。
　　有必要补充的是，三星西安厂3DNAND产线，从2012年动土至今，连同晶圆厂、封测厂共计投资260亿美元。西安厂业已导入128层NAND量产，该厂产能占三星全球NAND产能的43，同时也占全球NAND产能的15，不仅以服务中国内地市场需求为优先，也将一部分出口海外市场。在2021年底从英特尔手中获得大连NAND晶圆厂的海力士，正试图扩大在NAND市场的版图。
　　（二）
　　先前，美国只限制10nm及以下先进制程设备出售到中国大陆；如今，美国将限制范围扩大到14nm制程设备。不仅如此，美国还进一步扩大限制对象，即在中国大陆地区运营的其他芯片制造厂商，例如台积电和台联电等，也可能受到波及。而且，需要特别指出的是，虽然美国此次对14nm及以下先进制程设备进行限制，但仍然有可能会对成熟制程芯片的生产带来不利影响。因为，芯片制造厂商在转向更加复杂的工艺节点时，许多旧设备仍可继续使用；所以，美国限制中国大陆地区的芯片制造厂商获得新一代半导体设备，可能会对芯片制造产业带来长期连锁反应。
　　美国半导体设备制造商LAM（泛林集团）和KLA（科磊）分别表示，已经收到美国商务部的通知，14nm及以下先进制程芯片设备将限制销往中国大陆。知情人士透露，近期，所有美国半导体设备厂商都已陆续收到美国商务部的通知，要求美国半导体设备厂商不得向中国大陆地区供应14nm及以下制程工艺设备。
　　目前，半导体前道设备主要有光刻机、刻蚀机、薄膜沉积设备、离子注入设备、化学机械研磨设备（CMP设备）、清洗设备、前道检测设备和氧化退火设备共八大类。前道设备用于晶圆制造，过程涵盖成百上千道工序。而前道设备市场主要由美欧日企业垄断，几家头部半导体设备大厂，即美国AMAT（应用材料）占比约17。0，荷兰ASML（阿斯麦）占比约16。6，日本TEL（东京电子）占比约12。5，美国LAM（泛林集团）占比约11。2，美国KLA（科磊）占比约6。3，合计占比近64。
　　事实上，美国三大半导体设备厂商AMAT、LAM、KLA在全球市场的存在感非常强。以市场调研机构Gartner提供的数据为例，2019年，光刻机市场主要由ASML一家垄断，占据83的市场份额；涂胶显影去胶设备市场主要由TEL一家垄断，占据91的市场份额；热处理设备市场由AMAT、TEL和Kokusai三家垄断，市场份额占比分别为40、20和19；刻蚀机市场主要由LAM、TEL和AMAT三家垄断，市场份额占比分别为45、28和18；离子注入设备市场主要由AMAT、Axcelis和SMIT三家垄断，市场份额占比分别为60、18和17；PVD市场主要由AMAT一家垄断，占据85的市场份额；CVD市场主要由AMAT、LAM和TEL三家垄断，市场份额占比分别为30、26和17；清洗设备市场主要由SCREEN、TEL和LAM三家垄断，市场份额占比分别为51、27和12；CMP设备市场由AMAT和Ebara两家垄断，市场份额占比分别为66和28；流程控制设备市场主要由KLA、AMAT和Hitachi三家垄断，市场份额占比分别为54、11和9。
　　此外，近日还有传言，在过去几个月以来，美国正在评估对中国大陆实施新的出口限制拟就用于芯片生产的EDA软件工具对中国大陆进行出口管制（使用环绕栅极GAA技术制造芯片所必需的软件工具），主要目的之一是阻碍中国大陆人工智能进步。如果传言属实，则意味着美国已经从半导体设备到EDA软件工具对中国大陆进行限制。知情人士透露，美国近几个月来一直在评估对中国大陆实施潜在出口限制，已选择责令美国商务部发布新的规定，将禁止用于生产人工智能AI芯片所需的EDA软件设计工具出口至中国大陆。
　　广义的EDA涵盖了工艺平台开发，芯片设计以及芯片制造三个阶段，各阶段均存在对应的EDA工具，其中工艺平台开发和芯片制造环节主要运用制造类EDA工具。狭义的EDA概念代指的EDA设计类工具，主要运用于芯片设计，可粗略分为模拟类EDA工具与数字类EDA工具。
　　同样的，美国三大EDA厂商，即新思科技、铿腾电子、西门子EDA在全球市场也占据统治地位。当前全球EDA市场处于新思科技、铿腾电子、西门子EDA三家厂商垄断的格局，行业高度集中，2020年三大国际EDA巨头在全球市场的占有率超过77。复盘过往历史可知，三大巨头均是以EDA产品为锚，在持续高研发投入的同时，通过不断拓展、兼并、收购实现各环节各设计环节覆盖，逐步形成全流程解决方案，并最终实现寡头垄断格局。当前三巨头新思科技、铿腾电子、西门子EDA在超过30年的发展中，各自进行过50起以上的兼并收购，其中新思科技更是通过100起以上的兼并收购成为全球第一大EDA厂商，构建了较高的生态壁垒。