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【芯观点】从“卡脖子战略”到“芯片民族主义”,看中美半导体对抗的必然性

来源:爱集微

#半导体#

#芯观点#

04-07 13:18

图源:《外交政策》

集微网消息,美国前总统特朗普在任期间,出台了一系列措施试图阻碍中国半导体产业发展进程。拜登上任后,各界纷纷期待拜登政府是否会放松对中国半导体产业的制裁措施,以重建失序的全球半导体产业链。事实上,拜登1月20上任以来的举措,应该足以证明拜登政府在半导体制造等竞争技术上,与中国展开全面竞争的决心:

-2月,在日益严重的汽车行业芯片荒下,签署行政命令,审查半导体芯片等四种关键产业的全球供应链,以解决半导体的短缺问题,并寻求370亿美元资金,以推动立法,加强美国芯片制造业。

-3月初,路透采访七家包括应材、科林研发(Lam Research)、科磊(KLA)、Entegris、Axcelis、Cymer及母公司ASML等在内的中芯国际供应商,仅有Entegris发言人证实,在提交了10件申请案后,在2月底取得了首桩出货中芯国际相关材料许可证。而中芯国际公告以12亿美元采购ASML光刻设备,后者澄清这批订单其实是2018年时的旧合约,只是双方同意交货时间从2020年延至2021年底,而且也不包含EUV系统。这意味着美国对华出口管制短期内不会有所放松。

-3月31日,宣布2万亿美元基础设施建设提案,特别要求在半导体制造和研究方面投资500亿美元。

-4月初,美国、日本计划成立一个工作小组,将共同合作以确保半导体等战略性电子零组件供应链稳定。此举被认为是想要建立一种体制,使关键电子零组件生产不依赖特定地区,如地缘政治风险高的中国台湾,及正与美国冲突日渐增温的中国。

有鉴于半导体产业已成为全球一体化的运转网络,任何有关脱钩的政策都可能伤及所有经济体,中国和美国的半导体企业都期望能在拜登新政府的运作下看见新的平衡出现。但是拜登团队发出的系列信号,包括布林肯与中国外交使团在阿拉斯加“2+2”会谈上的态度,任命曾在世界贸易组织代表美国对中国起诉达7年之久的凯瑟琳·戴作为贸易代表等等,都暗示了在拜登总统领导下,中美之间在半导体领域的紧张关系将继续存在。

国家政策激励对半导体产业的促进不可欠缺

美国半导体产业最近几十年的发展策略是占据产业链利润最高的环节,把不影响国家安全,利润率低或污染大的部分放到海外去,在半导体产业链中,利润最高的无疑就是最上游的设计端,这部分也被美国牢牢把持住。

但是随着地缘政治冲突加剧,在先进制程方面的缺失,以及全球芯片产能短缺问题凸显,使美国认为自己半导体产业的命脉被亚洲给拿捏住了,从国家安全角度考虑,大力扶持其国内半导体的呼声日益高涨。

去年九月,美国半导体工业协会SIA发布了《政府激励计划与美国半导体制造竞争力报告》,引发全球关注。随后几个月以来,台积电、格芯、英特尔相继确定或宣布在美国境内的晶圆厂投资计划,三星也在选址中。同时不断加码的美国半导体振兴计划通过在即,补足半导体制造领域的短板势在必行。发展以半导体为代表的高端制造业,是符合美国国家利益的国策。

通常情况下,一个新的5nm及以下工艺的先进逻辑晶圆厂,建设费用超过两百亿美元,决定相关公司何时何地兴建工厂的主要因素,市场需求增加自然是重要依据,但是新厂选址的影响因素就会复杂很多。SIA全球政策副主席Jimmy Goodrich在接受集微网采访时指出,包括新址的公共设施、水利基建、是否有完善的专利保护机制,以确保贵重资产和商业机密不受侵害、当地是否有好的大学能够输送人才等都是影响决策的要素。

美国空军的商业和经济分析办公室估计,到2022年,90%的尖端芯片生产将分布在中国台湾地区、韩国和中国大陆,而美国晶圆厂在全球产能中的份额降至8%,中国大陆产能增至35%。美国这种缺乏制造业和整体行业整合的部分原因,来源于建造和维护工厂的巨大成本,建成一个先进制程工厂的成本需要150亿美元到200亿美元不等。总体而言,与中国台湾地区、韩国、新加坡或中国大陆相比,在美国创立一家新晶圆厂,建设并运营十年的成本要增加30%至50%。

除了高昂的资本支出,美国的环境法规如《联邦清洁空气法》等使得大型项目的审核周期可能需要12到18个月,而半导体行业的技术竞争和革新速度至关重要,漫长的许可过程阻碍了美国建成工厂。

“世界上很多政府都有针对半导体制造公司的刺激政策,鼓励他们在自己的国家建造晶圆厂,而美国在过去几十年在这方面有所欠缺。由于联邦政府政策激励的缺失,在美国建立运营一个先进晶圆厂的成本比其他亚洲国家/地区高出28%,甚至欧洲某些地区的建厂成本都比美国更有竞争力。为此我们认为一个专业的半导体行业竞争策略,有必要制定好的刺激政策来鼓励美国国内的制造或者研发投资。”他解释。

Jimmy Goodrich还强调,半导体制造产能预计到2030年将增长56%,如果美国不据此出台应对策略,提供更好的竞争环境以抵消建厂的成本劣势,届时美国只会占该增长额的6%。美国若不及时采取行动,就会导致美国本土新建晶圆厂减少,它们都会被建在别的地方。“台积电已经宣布了要在亚利桑那州建设晶圆厂,三星可能也有意在美国建先进节点的逻辑代工厂,这对美国来说是巨大的胜利,美国应该欢迎来自国内外半导体公司的投资。所有愿意来美国投资建设晶圆制造厂的半导体公司,无论它们来自美国、日本还是韩国,都应该获得补助激励的资格。我们认为美国应该开放国际视角,拥抱来自全球的合作伙伴,和他们一起建设更好的美国半导体生态系统。”

无独有偶,而顾问公司麦肯锡(McKinsey)报告指出,欧洲半导体除了传感器领先世界外,诸如处理器、存储、人工智能等领域,都大幅落后美国和亚洲至少10年,而晶圆代工更落后亚洲5到15年不等。因此近日欧洲也推出了万亿级半导体振兴计划,重点也放先进制程的研发上面,希望在2030年前,使该地区尖端半导体的产量占全球产量的五分之一。

至此,除中美外,欧盟及日韩等国家地区均表露出通过政策扶持本土半导体产业发展的意愿。

扶持本土半导体产业,是“芯片民族主义”吗?

随着越来越多的国家地区对供应链安全乃至国家安全的担忧,自然而然产生强烈的发展本土半导体产业的意愿。德国Stiftung Neue Verantwortung (SNV)智库“技术与地缘政治”部门总监、德国外交部和北约议会顾问Jan-Peter Kleinhans在与集微网的访谈中将其形容为“芯片民族主义”,是是政府试图将部分价值链回归本国,因此看到中国、美国、欧洲等对本土半导体生态和产业进行充分投资。包括大幅度投资本国的公司,或者刺激外国公司在本国境内制造芯片,都是芯片民族主义。

Kleinhans认为“芯片民族主义”对整个半导体产业的影响要从不同角度的衡量。一方面,对于芯片制造这样依赖于大企业以及必要的市场集中化来保证规模经济效率而言,无论是纯晶圆代工厂还是IDM厂,如果公司被地理分割,会造成某种程度的效率降低。“这些公司在他们自己国家或地区能够以最高效经济效益生产芯片,比如台积电在台湾地区,因为在那里有他们的研发系统,有供应链,而在一个新地方重新建立这些自然变得不够高效。”

但是,从另一个角度来看这对整个行业也是一件好事,虽然不那么高效,但是产生了多样化。“一个分散的价值链在应对飓风和地震之类的自然灾害时复原力更强。而如果我们的工业和社会越来越依赖于半导体,价值链有必要变得更多样化。因此就制造来说,越来越多地区开始建立自己的产能是一件好事。”Kleinhans解释,“至于别的领域,比如芯片设计,我们已经看到很多分化,不需要政府的干预。原本不在半导体领域的公司,近年也渐渐开始设计自己的芯片,比如谷歌、阿里巴巴、特斯拉等等,现在都自研芯片。这是一个好现象,因为最终这会创造出更高效、应用上更有针对性的芯片来服务某一领域甚至某一家公司。”

谈到欧盟的半导体振兴计划,Kleinhans解释有关这个话题的讨论远在汽车芯片短缺之前就开始了。欧洲半导体业在近十年里逐渐认识到,在某些领域比如某些芯片设计、存储芯片和处理器,以及先进制造和封装技术部分欧洲已经“彻底赶不上趟,且没有任何地区产能”。他说,一些人认为需要在这些方面向美国看齐,努力建设欧洲境内的先进半导体代工厂;另一些人则认为这是一场必输的游戏,不应该在这方面浪费金钱,而是专注于现有的优势,比如汽车微控制器、功率半导体、手机和基站所需的射频器件等。“欧洲现在都还没明确,是想简单地巩固自己的专营市场以确保欧洲已有的半导体市场竞争潜能达到顶峰,还是为了让部分价值链回归欧洲来获得一些自主产能,比如邀请台积电或者三星在欧洲建厂,来使价值链多样化。”

相比之下,Kleinhans认为本土半导体产业刺激计划,最活跃的还属美国,例如最近通过的《为半导体生产创造有效激励措施法案》(CHIPS for America)专注于先进芯片制造业回归美国本土,因为美国人认为这是卡脖子技术,是他们的弱项。考虑到美国的芯片设计业能够为晶圆厂高效运营提供足够的订单量,“这是美国和欧洲的主要区别之一,欧洲就缺少这样一个蓬勃而昂贵的芯片设计生态。”他指出,“日本的境地与欧洲类似,尽管该地区同样在材料和设备方面处于全球领先地位,但是该地区同样缺少芯片设计生态,在先进制造方面也处于落后水平。至于中国,则极大地受限于美国在设备、知识产权和设计软件等方面的出口限制。”

总而言之,全球很多政府都在关注和判断本国半导体产业的独立性,以及是否需要建立或加强国内产能。“但是复杂如半导体价值链,这是极难做到的,昂贵且耗时,这都不是三五年的计划,而是10到15年。”

Goodrich补充说,在半导体行业,政府长期以来都是一个重要的角色,但不是决定性角色。起决定性作用的始终是市场、技术、管理以及产品这些影响公司成败的因素。“政府能做的,是提供一个鼓励创新的环境,这不仅是给制造厂提供奖励,而是需要一个整体的大局策略,包含创建公平的市场,推行竞争法律,保护知识产权,投资改善大学教育和工作环境,让人才能为全世界的半导体公司服务。还需要鼓励交易,加强全球半导体价值链,因为这些半导体产品是数十个国家合作的成果,需要多方协同合作。”他强调,“除此以外,我们认为政府的另一角色应是鼓励产业成长,这一步需要非常小心权衡。一方面,通过限量拨款和税法刺激来鼓励国内公司发展扩张非常重要,但同时我们也不希望政府插手过多,导致产能溢出或左右市场公平竞争。”

各国在扶持本地行业发展时也会有所侧重。比如欧盟的部分国家决定投资微电子产业,韩国最近决定优先发展AI半导体和先进半导体材料,日本也开始投资先进半导体封装工艺。“但是无论如何我们必须认识到,没有任何一家公司或一个国家能在本国内完全实现半导体供应链的自给自足。试图在一个国家内建立所有生产线所带来的成本和低效率,使得这一举措不切实际。”Goodrich表示,“美国半导体产业绝不支持这种做法,我们不会希望从全球价值链中剥离出来,也不会希望与中国产业链分离。”

近一年多来疫情对产业的冲击已经使全球都意识到一个抗压力强的供应链具有极高的战略重要性,但是这不意味着各国应该从全球产业链剥离或者建立完整的本土产业链。他指出,一个新的晶圆代工厂,无论在美国还是别的地方,都还是需要全球供应链的:来自德国的先进材料,日本的光刻胶,荷兰的先进芯片制造设备,工程师们也来自全球各国,有着杰出的经验背景,能帮助研发更好的制程。而芯片制造本身又会在不同国家同时进行,从前端、制造到装配和测试,直到最终用户消费,都是一个全球性的活动。“即使是台积电这样的公司,要在美国建立工厂,也需要全球供应链支持运作。这不是什么坏事。半导体行业最吸引人的一点就是深度的全球供应链使我们更高效。”

放弃幻想,拥抱“既合作、又对抗”的产业新格局

在可预见的未来,进入数字化转型的AI时代,无论是AR、自动驾驶汽车还是工业4.0,这个世界的转动都离不开半导体产业的迭代更新。半导体是技术的基石,若要讨论量子计算、人工智能、自动驾驶,所有这些前沿科学都是因为先进的半导体技术才成为了可能。没有先进半导体,就不可能有AI,不可能有自动驾驶或者量子计算,各国政府日渐意识到半导体的重要性。

Kleinhans指出,因为半导体具有内在的战略意义,每一个政府都想分一杯羹。而最近的汽车芯片短缺这类危机,使政府意识到了产业链的脆弱,以及过分集中于某些地区可能面临的潜在风险。“安全和供应商可信度、需要分散产业链来规避自然灾害、地理和地缘政治冲突、高度集中的价值链依赖于少数公司等因素,使半导体产业得到政府的空前关注。”

可见半导体的战略地位如此重要,美国想要死守这几十年来的技术优势,中国等后来者也希望攻下这一技术高地。当这两大趋势产生对撞,摩擦自然不可避免。

在面对中国半导体产业崛起的滚滚洪流时,美国政府一方面在制造业层面实行部分“脱离”政策摆脱对中国的依赖,另一方面又给产业链以政策层面的压力,意图扼杀中国半导体产业的发展。

从前期的宣传来看,拜登政府在对华政策层面对比川普政府要更温和一些,但是正如经济学者埃弗奈特所言:“保护主义在美国有悠久的传统,无论下任总统是谁,都会像所有前任一样,在贸易政策上追随国家利益,特朗普在两人中不过是嗓门比较大的那一个”。

因此关于拜登政府会在多大程度上修正特朗普时代的对华高科技“封锁”政策,Goodrich认为现在下结论还太早了。从目前透露的信号来看,拜登政府很可能同意特朗普政府在某些方面的担忧,但站在半导体行业的角度,从商业角度来讲,我们希望政府新策能比过去4年的更明智。此前大部分时候私营公司在决策上都没有话语权,很多新政发布之前也没有被提前告知。”他指出,“我们认为有些政策影响过于广泛。保护国家安全对每一个政府来说都是头等大事,必须严肃对待,但与此同时,他们需要考虑到这些政策带来的意外后果,对供应链、私营公司以及经济带来的意外影响。”

Goodrich还表示,理想来说,拜登政府应该与全球多个政府合作,比如瓦森纳协定这样的模式,而不是单独行动。“因此我们希望拜登政府在出口控制上缩小影响范围,退一步说,我们希望中美两国能坐下好好沟通谈判,尽可能消除差异带来的影响,甚至找到一些可预测且稳定的前进方式。”

不难看出,即便是SIA这样的行业协会,也没有否认中美之间半导体产业必然的对抗性。我们欢迎良性竞争,但不能一厢情愿地认为美国会彻底改变态度,中美之间的科技竞争并不会因美国政局的更迭而消失,不管美国换了谁当总统,也只会代表美国的利益。我们是时候放弃“喘一口气”的幻想了,中国半导体产业想要成功,还有很长的路要走。

责编: Aki

乐川

作者

微信:AileenZhu

邮箱:zhuzl@lunion.com.cn

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