在歷經美中貿易戰自2019年起將華為列入實體清單進行封鎖後,華為的處境,正如華為常董余乘東所形容的:「華為自己的晶片沒辦法生產,別人的晶片也不能賣給華為。華為作為5G全球領導者,在5G時代卻是唯一一家賣4G手機的廠商,這是個笑話」。然而,在2023年8月,華為突然推出最新的5G手機Mate 60 Pro,這不僅是商業行為,更具濃厚地緣政治色彩,背後的地緣政治意涵和美中科技競爭的全球影響成為國際社會關心焦點。本文提出三項觀察並解析隱匿在華為5G新手機發表背後的美中地緣政治博弈賽局,深入剖析華為Mate 60 Pro的技術突破與困境、地緣政治背景及美中科技競爭對全球產業與台灣的深遠影響,探討華為是否已成功突破美國科技封鎖及是否會導致美方收緊管制措施。中國積極尋求突破美國主導的科技圍堵並建立自主技術體系,美國則不斷加碼管制與制裁,形成一場複雜的政治角力與科技競逐。
一、中國5G技術能量的五項進展與三大困境
華為推出的5G新手機是否成功突破美國科技封鎖引起廣泛討論。依據加拿大逆工程公司TechInsights 拆解華為新手機所提出報告,發現手機晶片是由中芯國際的7奈米(N+2)製程製造並提出三項論述[1]。首先,發現中芯國際代工證據包括晶片識別特徵、晶片臨界尺寸測量比對,認為麒麟9000s晶片已經具備7奈米特徵。接者,TechInsights認為中國半導體在沒有極紫外光(EUV)微影設備的情況下也能取得技術突破,雖然體現中國晶片技術能力的韌性,但可能因此招致美國對中國採取更嚴格的管制與限制,以下是對中國5G技術能量的深入探討。
進展一 中芯國際7奈米製程良率的提升:中芯國際不是用EUV微影設備,而是用DUV微影設備四重曝光成為準7奈米製程,但晶片良率會降低,台積電前研發副總林本堅認為華為手機採用中國自製晶片,但因訂單夠大使中芯有改善良率機會,良率估計已從15%提升到50%[2]。
進展二 中芯國際跳級先進製程並拉開與聯電差距:半導體產業將具備先進製程,也就是7奈米及以下的台積電、三星列為同一層級,兩家先進製程領先公司即獨占全球晶圓代工將近七成的市占率。格羅方德、聯電、中芯國際,以成熟製程為主力在同一層級,但是在中芯國際有能力以7奈米為華為代工新手機,代表中芯國際已具備跳級先進製程能力,拉開與格羅方德及聯電差距,將中國半導體產業推進到先進製程梯隊。
進展三 華為海思麒麟9000s晶片的IC設計突破:華為海思自行設計的麒麟9000s晶片(參見圖1),具備國產泰山CPU、馬良GPU與達文西NPU,代表中國IC設計可能已經突破美國封鎖。美國雖限制中國使用ARM v9指令集架構,但華為海思在維持使用ARM v8指令集授權情況下,自行研發泰山CPU,同時馬良GPU架構運用達文西神經網路處理器(Neural network Processing Unit,NPU)為傳統ARM核心加上AI加速器,使麒麟晶片性能可以挑戰聯發科天璣晶片和高通驍龍晶片[3]。從華為主要晶片產品的演進可以發現,華為早在2018年就已開發達文西架構的低功耗昇騰310邊緣端AI晶片,然後在2019年開發也是達文西架構的高算力昇騰910雲端AI晶片。因此,需要留意華為的5G新手機或許並不是為了在手機重返榮耀,而是要確保避開美國制裁,繼續製造可量產的高速運算晶片以提高中國AI晶片的國產自製能力,藉以因應美國對AI晶片的持續加嚴管制。

資料來源:Bloomberg (2023),Huawei Teardown Shows Chip Breakthrough in Blow to US Sanctions,https://www.bloomberg.com/news/features/2023-09-04/look-inside-huawei-mate-60-pro-phone-powered-by-made-in-china-chip#xj4y7vzkg, 最終檢索日期:2023/10/26。
圖1 華為新款手機 Mate 60 Pro拆解顯示內含海思麒麟晶片
進展四 領先蘋果手機具備雙衛星通話功能:華為的5G新手機在技術上領先蘋果手機,具備雙衛星通話功能。這意味著手機可以利用天通一號衛星進行撥接衛星電話和使用北斗衛星連接衛星訊息生成軌跡地圖。華為運用中國發射的天通一號高軌衛星的三顆同步軌道衛星進行衛星通話,繞過由美國SpaceX主導的成千上萬顆低軌衛星星鏈。同時華為在天線技術、功耗控制技術也可能取得突破,採用創新天線技術將天線縮小並放到手機內部。
進展五 國產化可能高達九成:華為5G手機至少有46家供應商的一萬種零件來自中國,是目前使用中國零件比例最高手機。顯示華為在半導體領域積極進行自主可控,主要透過海思半導體的IC設計、中芯國際的晶圓代工,以及江蘇長電科技的封裝測試來實現國產化。
困境一 使用將被淘汰DUV,缺少EUV技術:中國半導體晶圓廠受到美國對ASML EUV設備禁令的影響,無法使用EUV設備。缺少EUV技術使得中國在未來半導體發展面臨巨大的技術障礙,目前僅能透過DUV多重曝光來彌補缺乏EUV技術的不足,但使用DUV技術對於晶片設計增加許多複雜性,需要更多層光罩,導致用DUV為7奈米晶片進行四重曝光圖案化,將使製程成本和良率都不具有競爭力。相形之下,EUV設備只需曝光一次晶片,即可將晶片圖案放置在晶圓表面,EUV技術成為7奈米及更小節點的重要支柱。美國地緣政治對中國的整體封鎖,導致中國現有DUV未來會因無法維修而停止運作,同時也可能被封鎖EDA軟體。
困境二 晶片高功耗過熱可能影響商業化量產:中芯國際以DUV四重曝光製造的麒麟9000s晶片,功耗和散熱無法與台積電4奈米製程製造的高通驍龍8晶片相媲美。比較台積電2020年以5奈米製造Mate 50麒麟9000晶片,麒麟9000s晶片運算時脈約慢百分之廿,晶片面積大至少三分之一,整體功耗變成一點五倍。因此,中芯國際雖然使用DUV多重微影技術做到極致的7奈米(N+2)製程表現,但是Mate 60 Pro手機散熱規格超越一般標準,散熱板面積是Mate 50的數倍,晶片高功耗過熱可能會影響到未來手機的商業化量產。
困境三 美國出口禁令正在發揮作用:由於美國出口禁令,華為的尖端手機只能依賴中芯國際的晶片。但美國的出口管制也禁止ASML向中國出售EUV,使得中芯國際只能使用DUV製造晶片,導致良率不佳並造成高成本負擔。華為智慧手機業務正面臨生死存亡的境地,華為執行長任正非在2022年8月內部講話提到面對日益嚴峻的挑戰,生存是華為首要短期目標[4]。晶片禁令導致華為銷售量大幅下滑,蘋果在中國智慧手機市占率從2020年的8%大幅增長到 2023年第一季的20%。因應蘋果奪回華為失去的市場,中國政府試圖幫助華為搶回市占率,但基於民族主義狂熱的銷售不太可能持續,美國對晶片和設備的出口管制讓華為智慧手機業務陷入生死存亡。中國政府雖全力以赴幫助華為企業生存,在發展中國家推廣華為手機,政府也計劃對蘋果手機進行管制,命令政府官員不得在工作中使用iPhone,禁令可能擴大到地方政府和國企員工,卻也可能付出犧牲整個國家經濟繁榮為代價,因為數百萬中國人在蘋果的供應鏈工作,管制蘋果手機同時也可能影響整個中國經濟的繁榮。總結來說,華為在5G新手機的發展雖然取得一些進展,但同時也引起美國的警覺,採取更嚴格的封鎖與管制,使得中國面臨來自技術、成本和國際政治的多重困境。
二、美國對中國貿易制裁及小院高牆關鍵科技封鎖成效與影響
美國商務部「工業及安全局」在2019年將華為及其海外關係企業列入實體清單,任何要出口美國產品給華為企業必須事先取得美國出口許可證。但是華為透過委託海外的代工廠繞道使用美國軟體和技術的半導體產品。因此,美國在2020年馬上修正美國《出口管制規則》的《外國直接產品規則》,切斷華為半導體來源,讓全球所有半導體都受制美國法律[5]。貿易制裁對中國與華為的影響,很明顯的是華為從2019年的全球市占率11%與蘋果市占率13%相近,跌到2022年全球市占率只占2%。預期美國將採取更嚴格的管制措施以根除中國的整個先進技術生態系統,企圖「阻斷」或「拖慢」中國發展AI晶片的進程。但是否會適得其反,反而造成中國建構自有的半導體產業生態系,就如同華為輪值董事長徐直軍所說:「儘管大陸生產的晶片比國外的生產有差距。但如果不去用,這個差距永遠是差距,落後永遠是落後。但如果大規模去使用它,就可能拉動和推動中國整個技術的進步、產品的進步,然後慢慢追上去」,我國需要審慎觀察後續的效應,尤其是中芯國際在2023年第三季以後的營收與獲利率變化。
拜登政府在2023年8月簽署白宮形容為「小院高牆」(small yard, high fence)的行政命令,禁止美國投資中國大陸的量子運算、半導體和部分人工智慧(AI)領域,打擊中國整個半導體產業以確保解放軍不會透過美國科技和資本推動軍事現代化並威脅美國國家安全。「小院」指與美國國家安全直接相關的核心特定技術和研究領域,「高牆」則指採取更嚴密與更強力度進行封鎖,但在小院之外的其他高科技領域則可對中國開放。「小院高牆」意在防堵過去的法規漏洞,阻止中國大陸的軍事發展,限制中國取得對軍事應用極為關鍵的AI和先進半導體技術,但無意在經濟方面傷害中國。但是商務部長雷蒙多認為華為在晶片技術取得突破非常令人不安,美國需要採取更多方法落實對中國出口管制,因此在10月17日宣布新規定限制更多先進晶片和晶片生產工具輸出中國,例如禁止輝達的先進人工智慧H800及A800晶片輸出中國,並把中國IC設計公司摩爾線程和壁仞科技也列入黑名單,美國白宮國家安全顧問蘇利文宣稱美國應繼續對中國實施「小院高牆」封鎖與管制措施,但實際上的作為可能走向「院擴大、牆變高」。
三、從美中台矽三角看地緣政治與美中科技競爭發展趨勢
華為5G新手機在商務部長雷蒙多訪中時發表,具有高度政治意涵,除向美國示威並凝聚中國民心士氣,背後的動機可能在挑戰美國的地緣政治,宣示中國有能力突破美國科技圍堵並建構去美化技術生態系統,例如建構中國自有鴻蒙作業系統、雙衛星通訊系統、泰山CPU等,形成一個世界兩個系統。但是中國也面臨缺少EUV技術、缺乏量產先進製程晶片能力。不過,中芯國際跳級進入7奈米製程及海思半導體自主設計泰山處理器等,都會對我國科技競爭產生一定程度壓力,例如聯電成熟製程、IC設計產業等。綜上所述,華為5G新手機的發表,顯示中國致力突破由美國所主導科技圍堵並試圖建立自主技術生態系,雖然中芯國際以DUV勉強生產7nm晶片,成本與良率並沒有競爭力,但是中國運用舉國體制及補貼建立半導體晶片國產替代生態系,加快發展自主可控技術以突破美國封鎖的企圖心不容小看。但也引起美國採取更嚴格科技制裁,擴大實施「小院高牆」圍堵中國,擴及更多AI晶片、IC設計EDA軟體、ASML 微影設備等。我國需留意中國提高晶片自主率對台廠的直接影響,及美國擴大半導體管制對台廠的間接影響。
從美中台「矽三角」[6]關係思考,美中台被束縛在一個「矽三角」內,美國和中國長期以來都依賴台灣半導體製造能力,即使在美中關係日益緊張,美中仍然是彼此最大的客戶,但也是最大競爭對手和威脅。然而,美國已經開始思考如何在經濟與中國脫鉤及去風險以減少當美中潛在衝突發生時,中國對美國的地緣政治影響力以及減輕衝突時的經濟損失。美中科技對抗會影響全球經濟的未來發展朝向自由流動或集團化以及未來關鍵技術創新的全球領導地位將由美國或中國所主導。在美中台的矽三角動態競爭過程,我國須妥善因應美國法規及輸出中國的產銷決策,因為半導體地緣政治將國家安全、經濟繁榮、技術競爭力連結在一起,我國需要在兼顧台灣安全穩定情況下,強化與美國的半導體供應鏈合作,同時也要找到方法來因應中國、台灣和美國之間危險複雜的「矽三角」連動敏感關係,隨時保持靈活應對可能出現的變數。