2024年10月，美国智库战略与国际研究中心（CSIS）发布了《半导体出口管制的双刃剑》报告，分析了自2018年以来中国应对美国半导体出口管制的策略，探讨了中国通过“去美化设计”和“规避设计”策略以减少对美国技术依赖的举措，特别是在先进封装技术领域的反制措施。该报告是系列报告中的第一篇，后续的三份报告将分别从半导体制造设备及其子系统和组件、电子设计自动化软件（EDA）、以及芯片设计与IP核等方面，阐述中国的反制策略。

一、自2018年以来中国应对美国半导体出口管制的反制策略

近年来，美国的经济安全战略发生了重大变化，出口管制已成为其中的核心工具。2018年4月，特朗普总统对中兴通讯实施了严格的制裁，几乎将其推向破产边缘。尽管制裁后来有所缓和，但这一事件成为美国扩大出口管制的早期重要节点。2022年，美国国家安全顾问杰克·沙利文（Jake Sullivan）在演讲中指出，美国必须“尽可能保持对中国的技术领先地位”，这标志着美国从长期奉行的“滑动比例”（代际差）措施转向更加严格的口管制。在拜登政府的领导下，美国出台了两轮主要的半导体出口管制政策，主要针对先进半导体供应链，特别是中国等特定国家。

随着美国加强对全球半导体市场的控制，中国的官员和企业迅速做出反应，采用了各种策略应对美国的出口管制。中国的半导体生态系统主要通过两种途径减少对美国技术的依赖：正在采取“去美化设计”（Design out）和“规避设计”（Design around）。“去美化设计”是指寻找美国技术的替代来源，包括中国国内企业或第三国技术。“规避设计”则是开发新技术，绕过美国技术，甚至通过创新彻底消除供应链中对某些受控技术的依赖。

在“去美化设计”方面，中国政策制定者和半导体企业尽可能用替代产品替换美国供应商。非美国生产线正在通过两种方式建设。一方面，中国的中央及地方政府正投入数十亿美元，支持国内企业生产所需的设计、组件和工具。同时，政府对国内公司施加了压力，要求优先采购本土技术。另一方面，第三国的公司也正在填补美国技术退出后留下的市场空白。例如，在中国相关文件中的“Delete A”（即“去美化”或“去美国化”计划），旨在减少中国数字供应链对西方技术的依赖。

在“规避设计”方面，中国致力于开发新技术，寻找替代方案来实现先进芯片的性能，尤其是在先进封装技术的创新上。通过封装技术的突破，中国有望在这一领域占据市场主导地位。出口管制的加剧，反而加速了中国的技术研发，这不仅减少了供应链中对美国技术的依赖，还为中国企业在半导体技术领域的进一步崛起提供了潜在机会。

随着替代供应商和新技术的出现，美国如果不及时调整其出口管制政策，可能会面临出口收入下降和全球影响力削弱的风险。先进封装技术已成中国创新的关键领域，也是削弱美国出口管制影响的战略突破点。

二、先进封装技术的兴起

自半导体技术诞生以来，芯片制造商一直追求更高的计算能力和效率的双重目标。多年来，研究人员和工程师通过在芯片上集成更多的晶体管来实习这一目标，同时不断优化功耗(P)、性能 (P)、芯片面积(A)与成本(C)之间的关键平衡，即所谓的PPAC范式。然而，近年来，晶体管尺寸的缩小速度已逐渐放缓，这对摩尔定律的持续实用性提出了挑战，也催生了对其它提升计算能力和效率策略的需求。

自2000年代末以来，前沿制程节点的名称不再单纯表示芯片的最小特征尺寸。相反，这些节点名称象征着通过晶体管密度的整体提升来推动性能，而这种提升不再主要依赖于缩小晶体管尺寸，而是通过采用新的方法，如精简元件设计或缩短晶体管间间距来实现。然而，即使是这些新方法，在过去十年中也时常难以维持摩尔定律预测的技术进步速度。同时，随着晶体管密度提升，资本成本显著上升，给行业带来了巨大挑战。

先进封装技术通过提升晶体管密度、处理能力和整体效率，成为一种相较于继续缩小晶体管尺寸更具资本效率的替代方案。与传统封装主要集中在下游制造环节不同，先进封装贯穿了上游和下游制造环节，并逐步将更多封装工艺向上游推进。在此过程中，采用了与传统封装完全不同的工艺和技术，旨在通过优化输入/输出（I/O）性能、减少延迟（从发出指令到数据开始传输的等待时间）以及提升功率效率，重新设计芯片及其互连结构。

Chiplet设计是先进封装领域的革命性创新之一，通过将多个具有独立功能的芯片集成到单一封装单元中，实现了异构集成。该封装方法不仅可以提升能效、加速数据传输，还能显著减少信号衰减。Chiplet设计的主要优势在于其应用灵活性极强，可以将系统中需要频繁交互的半导体元件更紧密地布置在一起，从而减少延迟并降低能耗。最重要的是，Chiplet技术使得在无需依赖最先进芯片制造工艺的情况下，开发出性能接近先进工艺芯片的微电子系统成为可能。

三、美国对先进封装技术的出口管制

对先进封装技术实施出口管制面临诸多挑战，因为这些技术通常依赖于广泛使用且相对容易获得的设备和材料。与纳米级别的半导体制造不同，先进封装工艺主要在微米级进行，所需的技术设备相对不那么精密。然而，一些关键的技术投入仍然至关重要，比如混合键合和先进基板，它们对于实现高性能的先进封装起到了决定性作用。

混合键合技术是推动先进封装创新的前沿技术之一，允许半导体晶圆进行垂直连接，从而实现3D晶圆堆叠，这对延续摩尔定律在功率和性能方面的进展至关重要。混合键合可以通过晶圆对晶圆（W2W）或晶粒对晶圆（D2W）的方式完成，这两种方法都需要专门的制造设备。荷兰公司Besi是混合键合领域的主要参与者之一，占据全球先进芯片贴装市场的主要份额。混合键合工艺主要在晶圆厂内完成，而非外包给半导体组装与测试（OSAT）OSAT厂商。主要的开发者包括台积电、三星、英特尔和SK海力士等领先的芯片制造商，以及中国的中芯国际和长江存储技术公司。

先进基板在芯片制造和封装中扮演着至关重要的角色，它们不仅是微加工的基础表面，也是芯片计算单元与外部电气连接的关键接口。随着5G、高性能计算和电动汽车等专业应用的快速增长，市场对能够承受高信号频率、温度及数据吞吐量的半导体需求不断增加。先进基板，尤其是基于砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）的基板，变得愈发重要。目前，全球先进基板的供应链主要集中在中国台湾地区、日本和韩国，这三个地区的公司占据了全球88%的市场份额。然而，中国通过深南电路和珠海越亚等新企业，积极扩展其在该领域的市场份额。美国也通过《芯片和科学法案》的政府补贴，寻求在这一市场中占据一席之地。

总体来看，尽管美国希望通过出口管制保持其在半导体领域的领先地位，但中国在先进封装领域的迅速发展，特别是在混合键合和先进基板方面的投资，可能会改变现有的全球供应链格局。这些技术的发展和应用，有可能进一步加速全球半导体领域的竞争和合作。

四、中国在先进封装技术方面的反制策略

美国的出口管制无意中激励了中国企业加快技术创新，从而对全球半导体市场的竞争格局构成潜在威胁。中国从过去以复制为主的商业模式转向创新，这种隐含的文化转变成为中美技术竞争中的重要变化。在美国开始对封装工具和先进基板等技术实施管制后，中国的“规避设计”策略引起了广泛的关注。

在“规避设计”策略下，中国正依托其传统的封装能力，构建先进的封装生态系统，以规避美国的出口管制。中国的OSAT厂商越来越多地转向先进的后道工艺，例如Chiplet技术。中国政府与私营企业共同支持先进封装技术的研发。例如，2023年8月，中国科技部宣布将资助多达30个基于Chiplet技术的研究项目，总额超过640万美元。同时，无锡市承诺投资1400万美元打造“Chiplet Valley”，以此向硅谷致敬。

中国的代工厂和芯片设计公司也在将先进的封装方法融入其半导体制造业务。华为通过其子公司海思与封装设备供应商建立合作，并开始探索3D芯片堆叠设计，以绕过美国的制裁限制。中芯国际作为中国的先进代工厂，积极推动其他中国企业采用先进封装技术，并与华为合作开发芯片。

长江存储等中国企业也正在通过先进封装技术来规避美国的法规。长江存储采用先进的封装工艺开发了世界领先的存储芯片，吸引了包括苹果公司在内的国际客户。此外，中国声龙公司的Jasminer X4利用DRAM到逻辑混合键合技术成果实现了异构集成的实际应用，成为行业内的一个标志性案例。虽然中国对Chiplet生态系统进行了巨额资资，但实现规模化生产仍是一个挑战。然而，鉴于美国在封装领域并不占据重要地位，中国在这个领域有望迅速赶上甚至超越美国。

在“去美化设计”策略方面，碳化硅（SiC）晶圆衬底市场是一个显著的例子。中国长期以来一直致力于扩大SiC市场，并在其“十四五”规划中明确提出对SiC的支持，展示了政府主导的战略。通过公私合作，中国企业与中国科学院等主要科研机构合作，助力中国成为SiC专利领域的领先者。与此同时，电动汽车巨头比亚迪和蔚来等公司的大量私人资本投资也推动了TanKeBlue、SICC和三安等新兴企业的崛起。这种“全供应链”方法表明，中国正在通过创新来逐步摆脱对美国技术的依赖，并在全球半导体市场中争取更大的自主性和影响力。尽管美国公司在SiC市场仍占据主导地位，但中国企业在政府支持下的迅速崛起，预计将在未来对美国企业构成重大挑战。

五、先进封装技术现状

当前，全球半导体先进封装市场正处于关键时刻。尽管中国的政策制定者和企业正在优先推动封装技术的创新并取得了显著进展，但美国及其他国家也在采取类似的措施。其中包括私营部门增加在Chiplets和先进基板等领域的研发投入，以及通过产业政策进行投资，如美国的《芯片法案》。正如前文所述，中国在某些方面具有优势，特别是在传统封装能力方面，以及在宽禁带半导体的下游应用制造领域（如电动汽车和太阳能电池板）处于领先地位。尽管如此，中国在先进封装领域并未掌握全部主动权，其在该领域的长期领导地位也尚未得到保证。

目前，中国台湾地区被广泛认为是先进封装领域的全球领导者，这主要归功于台积电领先的CoWoS技术以及中国台湾地区的设备和封装材料供应商生态系统。台积电的先进封装能力依赖于与美国无晶圆厂公司（如Nvidia和AMD）在系统设计方面的紧密合作，Nvidia的Hopper H200和AMD的Ryzen-16核心封装在市场中占据重要地位。在OSAT竞争方面，美国的Amkor和中国台湾地区的日月光在先进封装技术上仍领先于中国大陆地区的长电科技和通富微电子。随着中美关系的日益紧张，主要OSAT厂商也在将生产从中国逐步转移至东南亚等地区。

中外观察人士普遍认为，美国的出口管制加速了中国先进封装生态系统的创新步伐。中国对先进封装的投资力度显著，反映了政府对该领域的高度重视，这一趋势甚至在2022年10月美国加强出口管制之前就已显现。最值得关注的是，与全球半导体生态系统的大多数国家不同，美国和中国在先进封装技术领域几乎处于相同的“起跑线”。未来哪一方能够在封装行业实现长期领导地位，很大程度上取决于各国能否在广泛的参与者之间进行有效协调，包括OSAT厂商、集成设备制造商（IDM）、设计公司和EDA企业、代工厂和原始设备制造商（OEM）。在这方面，中国整个半导体（和电子制造）生态系统为应对美国出口管制所进行的日益紧密合作，可能成为其未来竞争中的一大优势。

六、美国先进封装出口管制建议

促进而非保护。据报道，针对先进封装技术的进一步管制措施正在考虑中，但可能难以取得显著成效。封装行业进入门槛较低、全球供应链分布广泛，且中国已有大量封装设施和技术积累。出口管制可能难以有效遏制中国企业的发展，反而对希望扩展业务的美国企业带来更多负面影响。因此，美国应对中国在封装技术领域进步的最有效策略，可能在于“促进”经济安全，而非单纯依赖技术“保护”。

提升美国国内封装能力。由于利润较低且劳动密集，传统封装行业长期以来缺乏对美国投资者的吸引力。然而，随着先进封装附加值增加以及工厂自动化的普及，这一情况正在转变。虽然美国提升封装技术的本土化不足以使其掌控该领域的关键瓶颈技术，但这一举措可以降低美国及盟国企业被中国超越的风险。通过加速本土化，美国还能阻止中国企业通过主导全球技术标准的制定，来锁定未来的封装领导地位，并影响先进封装技术的全球采用。

避免扩大出口管制范围。中国在先进封装方面的目标及成就是围绕美国对先进芯片和相关制造设备的管制而制定的。由于美国本身并不是封装领域的主要领导者，因此难以有效遏制中国在这一行业的崛起。美国在半导体出口管制上曾采用“滑动比例”措施，成功抑制了相关国家耗费大量时间和资源去超越美国及其盟国。然而，美国当前实施的“硬上限”出口管制措施，反而激励受影响国家和企业加速技术创新，以减少对美国及其盟国的技术依赖。

重视多边合作。在当前政治环境下，恢复“滑动比例”策略可能不可行，且难以修复对美国行业已造成的损害。当前出口管制的影响主要体现在中国产业和政府对外国技术（尤其是美国技术）的信任度下降，因其供应链容易受到管控。美国逐渐将经济安全和国家安全混为一谈，这使得尖端关键技术容易受到出口管制的影响，进而降低了其对中国买家的吸引力。为应对这一局面，美国应加强与盟国和合作伙伴的合作，协调国家主导的投资、制造扩展和联合研发项目，并通过更积极的贸易政策拓展全球市场，以抵消在中国市场失去的商业机会。

                                                                                                 （来源：战略科技前沿）