Part 1 緒論
從2018年貿易戰開始的華為被制裁，到2020年台積電（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, TSMC）被迫到美國設廠和斷供先進晶圓代工晶片給華為海思半導體，再到後來的中美科技戰，美國聯合歐洲、日本、韓國半導體供應鏈限制中國大陸先進半導體製程的發展，近年來的一系列事件將半導體行業推上了全球輿論舞臺的中心，激發了人們對半導體產業的廣泛關注。
事實上，半導體科技早已滲透到了我們生活中的每一個角落，如圖1 1所示，不論是我們每天都在使用的智慧手機、電腦、電視等電子產品，還是我們日常出行所依賴的汽車及其他智能交通系統，這些設備能夠如此智慧、高效地為我們服務，其背後離不開整個半導體產業鏈的強大支撐。在享受這些科技產品給我們生活帶來的樂趣與便利的同時，我們也應該對其背後的半導體產業有所瞭解。不論你是想要瞭解半導體行業的「好奇者」，還是即將進入半導體行業的「新鮮人」，亦或是已經置身於半導體行業的業內人士，我們希望通過這本書，和你一起探討半導體相關知識、感受這個爆發於「毫釐之間」的科技魅力。
1.1 半導體市場及競爭
1.1.1 全球市場
半導體產業是現代科技的支柱產業，支撐著從智能手機到超級電腦、從電動車到智能家居等眾多應用場景，得益於5G通信、人工智慧（Artificial intelligence, AI）、物聯網（Internet of Things, IoT）、智能駕駛等新興技術的快速發展，全球半導體市場規模近年來持續增長。如圖1 2所示，據上海積體電路產業報告統計，2023年全球積體電路市場規模約為6000億美元，並有望在未來幾年進一步增長，根據US. market的預測，到2029年全球半導體市場規模將突破一兆美元。
從區域分佈的角度來講，全球半導體產業表現出明顯的區域化特徵。亞洲一方面是全球最大的半導體消費市場，如圖1 3所示，2023年中國大陸的晶片需求占了全球晶片市場的30%；另一方面也是全球重要的半導體生產基地，以台積電為代表的晶圓代工企業，憑藉其先進製程技術，掌握了全球50%以上的半導體代工市場份額，同時，韓國則憑藉三星電子和SK海力士，在記憶體晶片領域佔據壓倒性優勢，壟斷了全球主要的DRAM和NAND Flash供應。美國則在半導體設計領域擁有絕對優勢，高通、輝達、超微半導體（Advanced Micro Devices, AMD）等企業在高性能計算和移動通信領域表現突出，同時美國也掌控著關鍵的電子設計自動化（Electronic design automation, EDA）工具和智慧財產權。另外，荷蘭的ASML公司則幾乎壟斷了極紫外曝光機（EUV）設備的市場，成為支撐5奈米及以下製程不可或缺的設備供應商。
1.1.2 制裁與突圍
隨著中國大陸在世界舞臺上的崛起，美國在經濟和科技等多個領域對中國大陸進行打壓，半導體科技更是成了「主戰場」，從技術封鎖到供應鏈斷供，美國對中國大陸半導體產業的制裁持續升級，面對重重壓力，中國大陸半導體產業不斷謀求突破與發展，從加大研發投入到完善產業鏈佈局，一系列舉措逐步落地生效，展現出了頑強的韌性與崛起的潛力。這裡我們不妨一起回顧一下2018年以來中國大陸面臨的「芯」的煩惱與應對之策。
（1）2018-2020年：美國初步封鎖，中國大陸「臨危應戰」
2018年，美國啟動對中興通訊的出口禁令，隨後進一步升級為對華為的打壓。這一波的打壓主要集中在電信設備領域，特別是基地台所需的射頻晶片（Radio Frequency chip）、現場可程式設計閘陣列（Field Programmable Gate Array）和資料轉換晶片（Data Converter Chip）。在這一設備領域美國廠商幾乎佔據主導地位，這波打擊對華為有不小的影響，但是對華為而言，還是可以有替代方案的。第二波衝擊是禁售企業網路通信伺服器所需的英特爾微處理器和微軟作業系統。這波制裁雖然只影響了華為10%的銷售額，但由於缺乏替代方案，打擊力度較大。不過，因其占比不高，影響總體可控。第三波衝擊是禁止華為授權使用穀歌和微軟的作業系統，導致華為手機、平板和筆記型電腦在海外市場銷售受阻，對其海外市場份額造成了巨大衝擊。
面對突如其來的打壓，中國大陸科技企業和政府迅速展開「臨危應戰」：華為啟動「備胎計畫」，通過自研麒麟晶片緩解斷供壓力，發佈並開始在其移動設備上使用鴻蒙作業系統；與此同時，中國大陸企業開始推動「去美化」進程，提升國產供應鏈的自主比例。
儘管中國大陸在此階段成功穩住部分關鍵領域，但在高端晶片、設備和材料等方面仍依賴進口，根本問題尚未解決。
（2）2021-2022年：封鎖加劇，中國大陸展開「產業自救」
美國延續對中國科技制裁，並聯合盟友升級對中國大陸的全面封鎖，包括禁止荷蘭ASML公司向中國出口EUV光刻機，同時限制含有美國技術的設備進入中國大陸市場，2022年，美國在發現中國大陸已實現7 nm製程晶片後，進一步升級對中國大陸半導體領域的打壓，將氧化鎵、氮化鎵等先進材料（這些材料可用於製造更先進的射頻設備和高功率半導體元件）被納入出口管制名單，同時限制中國大陸使用3 nm及以下製程所需的晶片設計工具、這些措施不僅打擊了中國大陸在先進製程領域的追趕能力，還直接影響到部分企業的日常生產。2022年10月，美國針對中國大陸高端半導體產業提出了更嚴苛的限制政策，包括禁止美國相關人員或綠卡持有人參與中國大陸高端半導體企業發展；禁止中國大陸企業使用含美國技術的設備；所有半導體相關產品需通過美國政府審批，即使該產品涉及消費電子等民用領域。這一系列制裁給中國大陸半導體產業鏈帶來了全面衝擊，包括晶片設計、製造、設備採購等多個產業環節。
面對愈發嚴峻的封鎖，中國大陸也加大對晶片設計、製造和設備研發的投資力度。中國大陸國內企業逐步攻克14 nm製程所需設備和材料，並在記憶體晶片領域實現量產突破。儘管中國大陸在成熟製程領域取得一定突破，但高端晶片的短板依然未能填補。
從2018年貿易戰開始的華為被制裁，到2020年台積電（Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, TSMC）被迫到美國設廠和斷供先進晶圓代工晶片給華為海思半導體，再到後來的中美科技戰，美國聯合歐洲、日本、韓國半導體供應鏈限制中國大陸先進半導體製程的發展，近年來的一系列事件將半導體行業推上了全球輿論舞臺的中心，激發了人們對半導體產業的廣泛關注。
事實上，半導體科技早已滲透到了我們生活中的每一個角落，如圖1 1所示，不論是我們每天都在使用的智慧手機、電腦、電視等電子產品，還是我們日常出行所依賴的汽車及其他智能交通系統，這些設備能夠如此智慧、高效地為我們服務，其背後離不開整個半導體產業鏈的強大支撐。在享受這些科技產品給我們生活帶來的樂趣與便利的同時，我們也應該對其背後的半導體產業有所瞭解。不論你是想要瞭解半導體行業的「好奇者」，還是即將進入半導體行業的「新鮮人」，亦或是已經置身於半導體行業的業內人士，我們希望通過這本書，和你一起探討半導體相關知識、感受這個爆發於「毫釐之間」的科技魅力。
1.1 半導體市場及競爭
1.1.1 全球市場
半導體產業是現代科技的支柱產業，支撐著從智能手機到超級電腦、從電動車到智能家居等眾多應用場景，得益於5G通信、人工智慧（Artificial intelligence, AI）、物聯網（Internet of Things, IoT）、智能駕駛等新興技術的快速發展，全球半導體市場規模近年來持續增長。如圖1 2所示，據上海積體電路產業報告統計，2023年全球積體電路市場規模約為6000億美元，並有望在未來幾年進一步增長，根據US. market的預測，到2029年全球半導體市場規模將突破一兆美元。
從區域分佈的角度來講，全球半導體產業表現出明顯的區域化特徵。亞洲一方面是全球最大的半導體消費市場，如圖1 3所示，2023年中國大陸的晶片需求占了全球晶片市場的30%；另一方面也是全球重要的半導體生產基地，以台積電為代表的晶圓代工企業，憑藉其先進製程技術，掌握了全球50%以上的半導體代工市場份額，同時，韓國則憑藉三星電子和SK海力士，在記憶體晶片領域佔據壓倒性優勢，壟斷了全球主要的DRAM和NAND Flash供應。美國則在半導體設計領域擁有絕對優勢，高通、輝達、超微半導體（Advanced Micro Devices, AMD）等企業在高性能計算和移動通信領域表現突出，同時美國也掌控著關鍵的電子設計自動化（Electronic design automation, EDA）工具和智慧財產權。另外，荷蘭的ASML公司則幾乎壟斷了極紫外曝光機（EUV）設備的市場，成為支撐5奈米及以下製程不可或缺的設備供應商。
1.1.2 制裁與突圍
隨著中國大陸在世界舞臺上的崛起，美國在經濟和科技等多個領域對中國大陸進行打壓，半導體科技更是成了「主戰場」，從技術封鎖到供應鏈斷供，美國對中國大陸半導體產業的制裁持續升級，面對重重壓力，中國大陸半導體產業不斷謀求突破與發展，從加大研發投入到完善產業鏈佈局，一系列舉措逐步落地生效，展現出了頑強的韌性與崛起的潛力。這裡我們不妨一起回顧一下2018年以來中國大陸面臨的「芯」的煩惱與應對之策。
（1）2018-2020年：美國初步封鎖，中國大陸「臨危應戰」
2018年，美國啟動對中興通訊的出口禁令，隨後進一步升級為對華為的打壓。這一波的打壓主要集中在電信設備領域，特別是基地台所需的射頻晶片（Radio Frequency chip）、現場可程式設計閘陣列（Field Programmable Gate Array）和資料轉換晶片（Data Converter Chip）。在這一設備領域美國廠商幾乎佔據主導地位，這波打擊對華為有不小的影響，但是對華為而言，還是可以有替代方案的。第二波衝擊是禁售企業網路通信伺服器所需的英特爾微處理器和微軟作業系統。這波制裁雖然只影響了華為10%的銷售額，但由於缺乏替代方案，打擊力度較大。不過，因其占比不高，影響總體可控。第三波衝擊是禁止華為授權使用穀歌和微軟的作業系統，導致華為手機、平板和筆記型電腦在海外市場銷售受阻，對其海外市場份額造成了巨大衝擊。
面對突如其來的打壓，中國大陸科技企業和政府迅速展開「臨危應戰」：華為啟動「備胎計畫」，通過自研麒麟晶片緩解斷供壓力，發佈並開始在其移動設備上使用鴻蒙作業系統；與此同時，中國大陸企業開始推動「去美化」進程，提升國產供應鏈的自主比例。
儘管中國大陸在此階段成功穩住部分關鍵領域，但在高端晶片、設備和材料等方面仍依賴進口，根本問題尚未解決。
（2）2021-2022年：封鎖加劇，中國大陸展開「產業自救」
美國延續對中國科技制裁，並聯合盟友升級對中國大陸的全面封鎖，包括禁止荷蘭ASML公司向中國出口EUV光刻機，同時限制含有美國技術的設備進入中國大陸市場，2022年，美國在發現中國大陸已實現7 nm製程晶片後，進一步升級對中國大陸半導體領域的打壓，將氧化鎵、氮化鎵等先進材料（這些材料可用於製造更先進的射頻設備和高功率半導體元件）被納入出口管制名單，同時限制中國大陸使用3 nm及以下製程所需的晶片設計工具、這些措施不僅打擊了中國大陸在先進製程領域的追趕能力，還直接影響到部分企業的日常生產。2022年10月，美國針對中國大陸高端半導體產業提出了更嚴苛的限制政策，包括禁止美國相關人員或綠卡持有人參與中國大陸高端半導體企業發展；禁止中國大陸企業使用含美國技術的設備；所有半導體相關產品需通過美國政府審批，即使該產品涉及消費電子等民用領域。這一系列制裁給中國大陸半導體產業鏈帶來了全面衝擊，包括晶片設計、製造、設備採購等多個產業環節。
面對愈發嚴峻的封鎖，中國大陸也加大對晶片設計、製造和設備研發的投資力度。中國大陸國內企業逐步攻克14 nm製程所需設備和材料，並在記憶體晶片領域實現量產突破。儘管中國大陸在成熟製程領域取得一定突破，但高端晶片的短板依然未能填補。
