文︱關品方

根據最新的統計信息，2024年全球芯片制造設備銷售額大幅增長，創歷史新高。中國市場銷售額暴增，連續五年成為全球最大芯片設備市場。中國臺灣地區市場的銷售額則大減。根據日本半導體制造裝置協會（SEAJ）上月10日公布的統計數據，去年全球銷售額高達1171.4億（美元，下同）。其中，中國市場銷售額暴增35％至495.5億，韓國204.7億，中國臺灣地區165.6億，北美136.9億，日本78.3億，歐洲48.5億。芯片市場需求涵蓋全部未來產業，并不單是通訊設備、電動車和人工智能。有關未來產業，筆者早前已經介紹過，可以翻查點新聞。

中美之間現時的關稅貿易戰，關鍵問題不在大宗商品和一般消費品（例如圣誕裝飾、禮品玩具、衣服鞋襪）而是芯片，因為關聯到高端科技戰。特朗普現時主動求和、希望對話，中國的反應是“正在評估”。關稅貿易戰牽連甚廣，筆者估計起碼會拖到11月，屆時美國明年的中期選舉開始熱身。時間在中國這邊，現正擴大先手，運子取勢，在將要展開的談判中布局（何時？未知。早晚會有），先取得較大的主導權。這離不開芯片產業。

筆者有好朋友、港理大榮休教授李博士，在芯片產業方面的觀察堪稱專家。最近留意到有報道，北大已開發出“無硅晶片”，由彭海琳教授團隊領導，用一種新材料做出了不用硅的芯片，性能起飛，速度快40％，功耗降10％，達到1.2nm。中國的無硅芯一出，全球芯片產業將要重寫。無硅芯片現在仍只在實驗室階段，只能做出極少樣本，價錢10倍于硅芯片，據說局部應用還未能全面取代硅芯片。李教授告知，華為現在想要攻克的仍然是硅芯片，正努力解決以極短的紫外光光源進行刻光，尋找新的高階刻光方法。美國或會首先開發出3nm，但當中國的7nm量產到成為白菜價之后，和早前成熟芯片（28nm，14nm）市場被中國攻克一樣，世界芯片市場將會出現顛覆性改變。

歐洲的芯片法規挨批，原來漏洞百出，還沒想清楚已經匆匆推出。現時歐洲大約30％的成熟芯片（14、28nm）需求依靠從中國進口，是因為美國近年對中國芯片技術的出口管制，促使中國將戰略重心轉向成熟芯片市場，進而改變全球供應鏈格局。李教授認為，中國的芯片創新技術如噴泉涌現，再有10年和平發展環境，有望阻嚇美國對華發動戰爭。中美各自擁有核武，正常情況下，戰爭不考慮熱戰。因此，無核武的戰爭將更不擇手段。

美國國會現時無力阻止特朗普的行為和言論，被他以個人情緒和幻想妄圖管治全球。筆者認為，高端科技戰爭誰勝誰負將有決定性的影響，現時的關鍵是芯片戰。

究竟納米芯片有多小？一納米（nm）等于頭發直徑的大約6至12萬分之一。頭發直徑存在個體差異，不同類型頭發的直徑各有不同。頭發可分為粗發、普通發和細發。細發直徑是 60 毫米（mm），1 納米是 6 萬分之一。普通發直徑是90 微米，1 納米是9萬分之一。粗發直徑是120 微米，1 納米是12 萬分之一。

納米芯片的厚度視乎芯片類型、應用場景和制造工藝，各有不同、因此存在差異。二維（2D）半導體微處理器芯片的厚度不到1納米。用于破壞癌細胞繁殖的硅納米芯片的厚度，50到500納米不等。超薄帶芯片（一般使用）的厚度達到1.4萬至1.8萬納米。石墨烯納米芯片（電子應用）的厚度在1至5納米之間。

在芯片產業經常提及的例如3、5、14、28nm芯片，并非芯片的厚度，而是芯片的制程工藝，代表晶體管等元件的特征尺寸大小。隨著技術開發，研究人員正嘗試使用超薄二維材料《只有三個原子（atom）堆疊起來的厚度》來制造更強大的芯片。

納米級芯片制程工藝的術語 : 納米是指晶體管柵極的最小線寬。這一數值越小，代表晶體管的尺寸越小，單位面積可集成的晶體管的數量越多。例如，10nm工藝的芯片每平方微米（μm）可容納大約1億個晶體管，5nm工藝的芯片可達3億個，并非簡單的正比例，也不是一般的指數函數比例。

芯片制程從早期的微米級（例如0.5μm）逐步發展到納米級（例如28nm），再到當前主流的5nm，以至前沿的3nm芯片工藝，這些飛躍性的進步推動了計算性能以指數函數級快速提升。

納米芯片的技術競爭優勢究竟在哪里？主要是三方面 : 性能、功耗和集成度。為了達到更高性能，更小的晶體管間距可以縮短電子傳輸路徑，從而提升運算速度。例如5nm芯片比7nm芯片的性能可以提升大約15%。為了達到更低功耗，納米級晶體管的開關速度越快，越能夠降低功耗（5nm比7nm降低30%以上），可以顯著地延長移動設備的續航時間。為了達到

更強集成度，通過納米光刻技術和自動組裝工藝，可以在芯片上實現復雜的三維結構，支持AI計算的高性能需求。

納米芯片的應用領域涵蓋智能手機、數據中心、自動駕駛及 AI醫療等領域，關鍵是依賴納米芯片的高能效特性。現時的前沿發展方向是探索 1nm以下的芯片制程工藝，結合新型非硅材料（例如本文上面提及的二維半導體）突破物理的“三維極限”，催生量子芯片的新一代技術。一旦中國最早研發出來并量產應用，將會把競爭者遠遠拋在腦后（包括臺積電）。

最后要提到的是，納米數（從1nm到28nm）并不是芯片的唯一性能指標，芯片架構（如ARM與x86之間的差異）和材料創新（如硅基與碳基之間的應用）同樣關鍵。本文已太長，其他有關中美芯片戰爭的情況，下周如有時間，筆者繼續分析。

總而言之，現時中美之間的關稅貿易戰并不簡單，牽連甚廣。別的不說，除了芯片技術管制之外，或會影響國際航道港口運營權的競爭，中歐相互開放市場的安排，甚至臺積電遷美的前途命運；值得高度關注。