光刻机有后门吗？
观察者网报道，我国在半导体研发方面的进展状况究竟如何？另外，外国企业是否能够实现对我国光刻机的远程操控？
芯声：依据我所获取的信息及个人见解，预计到2028年，我们能够实现28nm工艺的安全性保障。这里所说的安全保障，并非简单地将所有设备和流程转为国产，而是要保证28nm工艺所需材料的稳定供应，并在一定程度上采用国产材料进行替代。展望2030年，我们也有望实现14nm工艺的安全化目标。
这预示着，至2028年，我国在基站等关键基础设施领域将实现芯片的全面国产替代。到了2030年，若能顺利实现14nm工艺的安全生产，我们便能完全跨越AI芯片的技术门槛，为我国AI芯片的生产提供坚实的安全保障，尽管届时该生产线所生产的AI芯片可能并非最尖端。
关于ASML是否有可能远程操控我们的光刻机这个问题，实际上颇具争议。在我之前参与的与ASML的谈判中，对方曾明确提出希望将我们的光刻机接入互联网，理由是这样做有助于他们提供更卓越的服务——一旦光刻机与互联网相连，ASML预先安装的远程运维系统便能实时传输所有数据。在故障发生时，可以立即进行远程处理，无需人工收集数据后再进行上传。
光刻机
因此，在这种情形下，你认为它是否存在潜在的后门，或者能否被远程操控关闭？毕竟，ASML自身也明确表示，一旦接入网络，所有问题均可迎刃而解。
“海岛奇兵”迅速夺取台积电产能？
观察者网：在您的视野中，我国台湾地区与日本的半导体产业在欧美半导体产业网络中扮演着何种角色？其重要性又有几何？
芯声指出，评估台岛的重要性需从两个方面入手：首先，是半导体产业链的上下游关系；其次，是半导体制造的供应链。具体而言，半导体产业链的上游涉及设计、制造、封装等环节，而只有经过这些环节的处理，才能最终形成完整的电子产品。
在设计领域，台岛的设计巨头联发科在全球范围内位居第二梯队，紧随高通、博通以及华为海思等领先企业之后；而在封装技术方面，台岛地区在先进封装技术上领先于大陆，不过从整体产能来看，台岛与大陆的占比大致相同，均为大约20%。在半导体生产行业，我国台湾地区的芯片生产技术在全球范围内明显领先，远超其他地区，特别是台积电在全球代工市场中的份额高达近60%。
从半导体制造的供应链视角分析，台湾地区在自主性方面存在显著短板：大部分台湾半导体供应商均为日本企业集团旗下的子公司，而这些关键材料的供应链高度依赖于日本工业体系。在制造环节，以台积电为首的台湾企业对荷兰的光刻设备及其后续维护服务有着极高的依赖性。
日本本土企业在半导体制造领域已经严重滞后。实际上，日本半导体产业在美国支持下的台湾地区以及韩国产业的长期打压下，老旧的生产线大多已经停摆，仅存的一些设备仍在勉力运作。在台积电大规模在日本设厂投资之前，日本连40纳米工艺的芯片量产都难以达成，甚至在工艺技术上都不如中国大陆。其封装能力亦不尽如人意，归根结底，若上游环节出现问题，那么下游环节又能剩下什么呢？在芯片设计这一领域，日本鲜有新兴的设计公司，而那些潜在的初创企业，在美国和大陆众多先进设计企业的激烈竞争下，生存空间极为有限。
若仅从制造供应链的角度来看，台湾地区具备显著实力；日本目前除了高端光刻机之外，其他各类生产所需设备和材料均能实现自给自足。
制造芯片的产业链长度远超绝大多数人想象
在我之前的直播里，诸多弹幕表达出强烈的观点，认为我们应当尽快推动“海岛奇兵”项目，以便迅速抢占台积电的产能，以此完善我们现有的半导体产业链。然而，从产业链和供应链的角度来看，我们目前所缺的并非台积电的晶圆厂产能，而是确保现有和未来工厂能够稳定运作、持续生产的能力。
生产高端芯片所需的大量设备、零配件、消耗品、物料及软件，其生产地并非位于台岛。以一家月产量约为三万片的晶圆制造厂为例，它可能需要配备数十种关键设备、数百种工艺用材料，以及成千上万的备用件和消耗品，而且这些物资通常需长期存放在企业仓库内。在材料准备上，不仅需要大量的化学试剂以及金属氧化物等基础材料，而且还得储备多种特殊气体。再者，几乎所有设备在运行中都少不了管路、阀门、真空泵等关键配件的充足供应，尤其是光刻机，它还必须定期更新光刻模组和工件台等专用部件。
这些材料的更换频率一般介于数月至一年之间，而这些设备与消耗品却是晶圆厂持续运作的核心，其重要性远超于仅仅掌握几家晶圆厂。特别是在上述备品备件及消耗品的生产领域，日本企业显然处于领导地位。若我们能解决这些问题，所获得的战略利益将远远超过增设更多受制于外国的厂房。
搬走台积电不如重造
观察者网：您曾提及，半导体工厂不宜搬迁。如今，芯片生产的半导体行业是否已与人类文明中的非凡建筑相媲美？您如何看待台积电向日本及美国的迁移可能带来的影响？
芯声：半导体工厂的制造精度令人难以置信，许多人认为建厂只需完成地基的夯实和设备的安置即可。实际上，对于台积电旗下的所有采用先进制程的半导体工厂来说，每一台设备都需要独立建造地基。这是因为半导体芯片的加工制造精度已经达到了纳米甚至埃米级别，即1埃米等于0.1纳米，如此高的精度使得设备无法承受任何风雨的侵袭，哪怕是微小的振动也可能导致芯片无法正常运作。
若需将一台设备从台湾岛迁移至我国南京，鉴于两地纬度、海拔、温湿度以及气压的不同，设备在拆卸与重新组装后，我们必须进行必要的调整。即便是技术最尖端的光刻机，也必须依赖那些在工厂内辛勤工作了超过十年的“光刻机大师”团队，他们需耗时数月甚至长达一年，才能将光刻机调整至最佳工作状态，确保其能正常运行。
即便美国方面期望台积电将现有生产能力转移至日本或美国，但整个迁移过程所涉及的成本与时间，实际上与新建一座工厂相差无几。即便他们在购置设备上节省了时间和费用，但相关环节仍需经历一段较长的“磨合”与协调各个生产要素的过程，这几乎等同于重新打造。
此外，半导体生产对供应链的整合程度要求十分严格，特别是对于稳定供应的材料和服务，如氟化氢、光刻胶、特殊气体以及靶材等关键耗材，必须确保随时可用。为此，半导体产业的核心区域必须配备技术先进的化工产业作为强有力的支撑。
台湾岛与日本相隔不远，因此众多日本化学制品企业选择在台南、新竹等台积电生产基地周边建立前体化学品加工厂，将进口的前体化学品加工成半导体生产所需的材料。台积电生产基地毗邻海洋，这有利于大批量化学品的海运，同时也大大降低了供应链的整体成本。
美国境内，台积电在亚利桑那州的工厂地处内陆，远离海岸线，导致运输费用相对较高；此外，该地区尚无成熟的化工产业园区。因此，所有化学品成品必须先通过海洋运输抵达圣地亚哥港，之后还需借助大型卡车进行长达六小时的长途运输，方能抵达工厂。这一过程无疑会显著提高工厂的运输和运营成本。
据我推算，考虑到设备折旧、物流成本以及材料价格高昂等多种因素，该工厂的生产成本大约是台南新竹园区的三倍，我判断该工厂生产的芯片成本将会完全失去控制。
美国亦在强力促使台湾企业将技术转向日本，然而日本国内需求并不旺盛。台积电赴日，主要源于日本企业的邀请，其本质仍是为索尼服务。该产业链上下游配套设施完备，可在相对“安逸”的环境中完成生产，但最终产能仍仅能满足日本的市场需求。相较之下，在短期内，台岛依然依靠其健全的产业生态以及供应链上的优势，维持着其作为高效、连续运作“最佳战场”的领先地位。
成熟制程芯片已经饱和
观察者网指出，目前来看，随着我国半导体产业的融入，先进制程的半导体生产能力似乎正接近饱和状态，这一现象对欧美半导体产业将产生怎样的冲击？它又将如何影响全球半导体行业的格局？
芯声：在我看来，成熟制程的芯片产能并非即将达到饱和，实际上它已经完全饱和。现在，你经常会听到欧美媒体批评中国存在“产能过剩”的问题，这种批评是从全球的角度对产能问题进行的评价。但是，我们还需考虑到极端情况，比如在极端状况下，我国在半导体设备和原材料方面可能无法从外部获取。
在这种极端的环境下，即便技术成熟的制造流程，其在中国大陆的产能是否充足，亦需进行一番考量。若条件并非极端严苛，那么竞争焦点将重新聚焦于技术和成本的实际能力。一般来说，成熟制程的技术要求并不算高，产能的多少和优势的归属，主要取决于各方的实际能力。届时，败者或许不得不削减那些落后或过剩的产能，以此减轻产能过剩的问题。
观察当前形势，欧美企业在成熟的半导体产业中面临着有限的拓展空间。在过去的数年间，无论是美国的德州仪器、微芯科技，亦或是欧洲的恩智浦、英飞凌等知名企业，它们在成熟制程技术上的亏损已达到20%至50%的幅度。这种连续的亏损状况，终将导致它们不得不缩减生产规模。
若它们选择转向尖端制造领域，便将遭遇由台积电和英伟达等企业构筑的坚固竞争防线。面对这场新的竞争浪潮，我们既抱有期待，也由衷地祝愿这些欧洲和美洲的厂商能够成功突破重围，向台积电和英伟达的领先地位发起挑战。
短期内，西方企业在AI芯片领域的投资暂未受到成熟制程芯片产能饱和的显著影响。英伟达自身并未拥有成熟的晶圆制造工厂，其产品设计和生产主要依赖委托代工；故而，成熟产能的波动对其造成的冲击相对较小。
华为部分芯片示意图
英特尔主要依靠14nm工艺实现盈利，同时将10nm工艺的产能投入到个人电脑和服务器芯片的制造中，因此对成熟工艺产能过剩的影响相对较小。真正受到冲击的，是那些依赖成熟工艺作为主要盈利手段的传统半导体企业——一旦它们的核心盈利渠道受到压缩，它们将首当其冲承受压力。展望未来，我们只能对他们抱以“祝好运”的祝愿。
中国半导体发展的上限和下限
观察者网报道，近期关于碳基芯片等新型芯片技术的研究话题异常热烈。从您的视角来看，碳纳米管等新路径的发展前景如何？与此同时，与国外相比，我们在这些领域存在的差距究竟有多大？
芯声：碳纳米管技术之所以至今未能成为主流，其根本原因在于当前芯片的价格尚未达到足够的高度。根据我的个人预测，碳纳米管技术路线与硅基半导体技术路线的盈亏平衡点，预计将在硅基芯片制造工艺达到1nm等效水平时显现，这大约发生在2030年左右。因此，我认为2030年将是一个关键的转折点。
北大的彭练矛院士是我国碳基芯片的领军人物之一
在成功掌握14纳米安全化技术路径之后，我们将加快实施双管齐下的策略，绝不能让碳纳米管技术的研究进程受到拖慢。展望到2035年，我们或许会选用其他架构或材料来替换现有的硅晶圆，以规避西方半导体产业高昂的成本路径。
而且鉴于美国在碳纳米管领域的管控力度不如硅基半导体领域严格，我认为，与光刻机相比，我国在碳纳米管技术上的落后程度大约仅为世界先进水平的3年左右，而光刻机则落后约20年。
观察者网：展望未来，您如何看待中国半导体发展的上限和下限？
芯声：2035年，对于我国来说，这个“上限”标志着我们必须全面攻克半导体产业链的难关，从成熟制程迈向3nm、5nm制程芯片的大规模生产。届时，我国芯片产业将如同造船和集装箱领域一般，展现出强大的产业优势，如同洪水般迅猛，无人能敌。
“下限”意味着在确保我国半导体产业具备一定前沿技术的同时，将消费电子产品全面推向大众市场。即便我们短期内无法实现3nm、5nm芯片的大规模生产，只要我们保持7nm芯片的充足产能，并且大规模维护14nm的生产节点，就能够迫使欧美企业将资源投入到最为尖端的领域。
在这种背景下，欧美若持续向2纳米以下工艺节点迈进，对中国国家安全的冲击微乎其微。然而，届时他们面临的一大挑战是：巨额的投资和昂贵的价格，却鲜有消费者愿意为此买单。
2022年Marvell公司的报告详细阐述了不同工艺节点下芯片的开发成本，具体来看，28纳米工艺的开发成本约为4280万美元，而22纳米工艺的成本则上升至6300万美元，至于16纳米工艺，其开发成本更是高达8960万美元。更先进的工艺研发费用不断攀升，7纳米工艺的研发投入高达2.486亿美元，5纳米工艺的研发费用更是达到了4.487亿美元，3纳米工艺的研发成本更是升至5.811亿美元，至于2纳米工艺的研发资金更是高达7.248亿美元。展望未来，芯片研发费用突破百亿人民币将不再是遥不可及的梦想。
届时，考虑到可能产生的额外关税，购买一台苹果手机的价格可能不再是大约一万元人民币，而是高达一万美元。
