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半導體制造業(yè)回流美國!反全球化的美帝國野心

2020-07-16 08:53 智東西

導讀:在貿(mào)易戰(zhàn)及疫情的催化下,世界創(chuàng)新秩序的齒輪轉(zhuǎn)動,2020年或許將是各國核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈走向自給自足的新開端。

如果將時間倒流到20年前,無論經(jīng)濟如何承壓,美國絕不會放任半導體制造業(yè)流向亞洲。

亞洲半導體制造業(yè)的擴張,中國的通信與半導體等技術(shù)的追趕規(guī)劃,美國自身產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的隱憂,成為美國如今攪出一片貿(mào)易腥風血雨的催化劑。

就在最近兩個月,美國連傳扶持半導體制造業(yè)的兩項新法案、新建廠、新擴廠計劃,大有要將流向亞洲的芯片制造能力引回美國之勢。

▲英特爾在美國亞利桑那州的芯片制造工廠

一個全球化趨勢中的最大受益者,為何今日卻成推進“逆全球化”的主角?強大的美國半導體產(chǎn)業(yè),為何難容其他地區(qū)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)興起?

地緣政治沖突正給科技創(chuàng)新劃分國界。美國重振半導體制造業(yè)的計劃并非突如其來,逆全球化和貿(mào)易戰(zhàn)的外衣之下,無形的科技戰(zhàn)爭早已開打,而美國容不下任何其他地區(qū)撼動其對核心技術(shù)命脈的絕對控制。

一、美國政企加速聯(lián)動,催化半導體制造回流

2020年5月15日,全球晶圓代工老大臺積電宣布在美建5nm芯片廠的新聞一度刷屏。

在美國政府和亞利桑納州支持下,臺積電擬投資120美元在該州建設(shè)與運營一家采用5nm制程工藝的晶圓廠,月產(chǎn)量約為2片晶圓。

這是臺積電將在美國建設(shè)的第二座晶圓廠。此前臺積電僅在美國華盛頓州卡瑪斯市有一座8英寸晶圓廠,在德州奧斯汀和加州圣何塞有設(shè)計中心。

▲臺積電在美國華盛頓州卡瑪斯市的晶圓廠

而這只是美國集中發(fā)力其本土半導體制造業(yè)振興計劃的典型事件之一。

過去兩個月間,美國國會兩黨、地方政府、美國半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SIA)及芯片企業(yè)正達成同一目標,大力助推美國半導體制造業(yè)發(fā)展。

這廂美國政府拉英特爾、臺積電、三星等主要芯片制造商商討在美建廠,那廂美國國會兩黨議員聯(lián)合提出《為半導體生產(chǎn)創(chuàng)造有益的激勵措施法案(CHIPS)》和《2020美國晶圓代工法案(AFA)》這兩項法案,合計將為美國芯片制造項目提供至少350億美元的援助。

芯片制造商也在發(fā)力,英特爾發(fā)言人在5月表示“可以運營一家美國擁有的商業(yè)晶圓代工廠”, 全球晶圓代工老三格芯在7月宣布將擴建其在紐約州馬爾他鎮(zhèn)的Fab 8晶圓廠,該晶圓廠以格芯最先進的14/12nm FinFET工藝為主。

其核心目的,都是刺激美國芯片制造廠的建設(shè),改善美國半導體技術(shù)資源。

但從整體產(chǎn)業(yè)布局來看,半導體是美國第五大出口產(chǎn)品。自1997年以來,美國半導體行業(yè)已開始以每年約50%的市場份額主導全球半導體市場,是無可爭議的全球芯片老大。

美國半導體產(chǎn)業(yè)也并沒有像其他電子領(lǐng)域那樣把低利潤制造業(yè)完全遷移到海外,相反在美國本土保留了大部分半導體制造工廠。

在美國,有70多個高度先進的制造工廠或晶圓廠遍布美國19個州。2019年,美國公司約有44的半導體晶圓產(chǎn)能位于美國,新加坡、中國臺灣、歐洲、日本、中國大陸等亞洲地區(qū)合占另外50.8%的產(chǎn)能。

▲美國半導體公司晶圓產(chǎn)能地區(qū)分布情況(來源:SIA)

既然不缺芯片制造廠,為什么美國此時如此頻繁地將扶持半導體制造業(yè)的規(guī)劃提上日程?

美國一系列密集行動的背后,一場產(chǎn)業(yè)格局重構(gòu)的新變局正拉開序幕。

二、美國的焦慮:薄弱的芯片供給與創(chuàng)新乏力

美國重振半導體制造業(yè)計劃,有新冠肺炎疫情、依賴亞洲芯片制造業(yè)、創(chuàng)新乏力等多重因素共同催化。

首先是疫情阻隔了各國的物理距離,由此暴露芯片供應(yīng)鏈短板,加劇了美國對依賴亞洲芯片制造業(yè)的擔憂。

盡管美國本土有很多晶圓廠,比如英特爾、美光等公司都主要在美國制造芯片,但經(jīng)過上世紀的產(chǎn)業(yè)鏈轉(zhuǎn)移后,亞洲已成為全球半導體制造生產(chǎn)的樞紐。

在先進芯片制程工藝的賽道上,臺灣臺積電和韓國三星跑得最快,占據(jù)全球約70%的晶圓代工市場。蘋果、高通、英偉達等美國無晶圓廠芯片巨頭,都把其芯片代工訂單交給了臺灣臺積電和韓國三星。

美國在全球半導體生產(chǎn)總量中所占的比例僅有12.5%,不僅如此,2019年全球新建的六家半導體晶圓廠有四家在中國,沒有一家在美國。根據(jù)SIA預測,亞洲晶圓產(chǎn)能占比將從2019年的79%到2030年增至83%

▲2019-2030年亞洲晶圓產(chǎn)能占比變化預測(來源:SIA)

SIA曾屢次強調(diào):“由于半導體供應(yīng)鏈高度全球化,一個地區(qū)的操作限制所造成的半導體短缺,不能輕易地由其他地區(qū)的生產(chǎn)來彌補。

而完善本土供應(yīng)鏈,或許是抵御類似于疫情的“黑天鵝”事件最直接有效的解法。

其次是創(chuàng)新乏力所帶來的挑戰(zhàn)。過去五十年,半導體領(lǐng)域都在研究一件事:怎樣在更小的芯片上盡可能集成更多的元件、降低芯片成本?

但隨著物理限制越來越難以突破,先進芯片制造技術(shù)的創(chuàng)新與進化速度趨緩,芯片公司們正面臨著持續(xù)走高的研發(fā)及生產(chǎn)成本壓力。隨著海外競爭的加劇,美國的領(lǐng)先地位正被削弱。

比如28nm制程的芯片設(shè)計成本約為5130萬美元,到5nm節(jié)點時,成本已飆至逾5億美元。

▲隨著制程節(jié)點進化,芯片成本快速增長(來源:Semi engineering)

不過美國近期一系列扶持本土半導體制造業(yè)回流的計劃看似大刀闊斧,“療效”短期內(nèi)未必看得出來。

一座先進芯片制造廠的造價高達150-200億美元,現(xiàn)在世界上最貴最強的福特號核動力航母每艘造價也不過150億美元。而在美國建造的新工廠五年內(nèi)建造和運營成本,要比在海外建造的新工廠高數(shù)十億美元。相比之下,美國近期提出法案的資金補助仍是杯水車薪。

臺積電在亞利桑納州新建的5nm晶圓廠即便如期建成,也不是業(yè)界最先進水平。按照臺積電此前透露的3nm研發(fā)進展,預計2021年風險試產(chǎn)、2022年量產(chǎn),而亞利桑納州晶圓廠至少要到2024年才能全面開工。

三、美國半導體制造業(yè)回流背后:貿(mào)易保護主義早有端倪

半導體集成電路產(chǎn)業(yè)是世界上最高度研發(fā)密集型產(chǎn)業(yè)之一,也是一切電子及信息技術(shù)發(fā)展的根基,這是一個必須牢牢把控技術(shù)領(lǐng)先性和產(chǎn)業(yè)話語權(quán)的領(lǐng)域,半導體制造也必須在安全自主知識產(chǎn)權(quán)環(huán)境下進行。

美國作為半導體產(chǎn)業(yè)誕生之地,始終竭力維持芯片霸主之位,其貿(mào)易保護主義也早有端倪。

歷史多次事件證明,美國無法容忍任何其他國家挑戰(zhàn)它在半導體領(lǐng)域的權(quán)威。例如在上世紀80年代日本芯片產(chǎn)業(yè)崛起時,美國采用制裁企業(yè)、限制出口、征收高稅等重重貿(mào)易制裁手段狠狠打壓日本,將日本拽下“芯片第一強國”的神壇。

▲上世紀80年代美國對日本的一系列貿(mào)易制裁

但歷史上多地區(qū)在芯片供應(yīng)鏈核心環(huán)節(jié)的興起,也都有美國助推的身影。

比如美國曾在1978年成立半導體制造技術(shù)研究聯(lián)盟(SEMATECH),啟動資金來自美國政府和業(yè)界,最初成員有IBM、英特爾等14家主要的半導體公司,代表美國85%的半導體制造能力,后來該聯(lián)盟允許外國半導體公司參加聯(lián)合開發(fā)研究,比如韓國的現(xiàn)代、歐洲的飛利浦和西門子等企業(yè)均陸續(xù)加入。

再比如韓國存儲芯片巨頭三星、荷蘭光刻機霸主ASML成長背后,都有美國資本的介入;臺積電1997年美國上市時,外資控股超80%,其中多數(shù)亦是美資,此外根據(jù)臺積電2019年財報,美國地區(qū)營收占其總營收的60%。

可為什么對半導體始終高度重視的美國,會放任這些企業(yè)的興起呢?答案或許可用兩個詞加以概之:“利益”與“威脅”。

誰能使美國獲利,美國就拉誰一起發(fā)展;誰讓美國感到威脅,美國就要對誰圍追堵截。

在全球化趨勢下及數(shù)次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移后,世界各地區(qū)分工格局逐漸形成,美國執(zhí)掌邏輯芯片設(shè)計和關(guān)鍵軟件工具,日本主控半導體設(shè)備及材料,韓國扛起存儲芯片半壁江山,臺灣掌舵芯片制造,而大陸擁有最廣闊的芯片市場。

其中,集中發(fā)力高利潤產(chǎn)業(yè)、將低廉生產(chǎn)環(huán)節(jié)遷移到其他國家的美國是最大的受益者。

▲1989-2019年世界各國家/地區(qū)半導體產(chǎn)業(yè)市場份額變化

但2008年的金融危機、今年的新冠肺炎疫情等事件都暴露了全球化的負面沖擊,而對于美國來說,新的不穩(wěn)定因素還在出現(xiàn)——中國正加強核心半導體技術(shù)追趕的步伐。

在市場方面,隨著2001年電子設(shè)備生產(chǎn)轉(zhuǎn)移至亞太地區(qū),亞太市場逐漸成為全球最大半導體市場,規(guī)模從不到400億美元增至2019年的2580億美元,其中中國占亞太地區(qū)市場的56%,占全球總市場的35%,已成全球芯片公司必爭之地。

▲2019年中國半導體市場占全球總市場的35%

在產(chǎn)業(yè)和技術(shù)投資方面,中國也在加大火力。2014年9月,國內(nèi)規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)投資基金國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金股份有限公司(簡稱“大基金”)設(shè)立,首期募資了1387億元。

在接下來的幾年間,大基金一期公開投資了23家半導體企業(yè),累計有效投資項目達70個,積極推動著32/28nm工藝產(chǎn)能建設(shè)、硅材料向12英寸生產(chǎn)線應(yīng)用、封測企業(yè)并購等半導體產(chǎn)業(yè)上中下游各個環(huán)節(jié)的建設(shè)。

顯然,新的技術(shù)威脅,已讓美國如坐針氈。

四、新技術(shù)威脅:中國國產(chǎn)替代風吹來

國產(chǎn)替代的東風,撥動了大洋彼岸美國敏感的神經(jīng)。2017年1月,美國總統(tǒng)奧巴馬卸任、特朗普上任前不久,當時的總統(tǒng)科技顧問委員會發(fā)布了一份《確保美國在半導體領(lǐng)域的長期領(lǐng)導地位》的報告,正文首頁赫然寫著:

中國正通過產(chǎn)業(yè)政策及超過1000億美元的資金支持,按照對自身有利的意圖協(xié)力重塑半導體市場這威脅到美國半導體產(chǎn)業(yè)的競爭力及全球利益相關(guān)方。

▲美國《確保美國在半導體領(lǐng)域的長期領(lǐng)導地位》報告封面及正文首頁

這份報告背后,集聚了美國政企精英階層。牽頭者是時任美國總統(tǒng)科技助理兼白宮科技政策辦公室主任的John Holdren,小組成員均是在美國芯片產(chǎn)業(yè)界舉足輕重的資深人士。

該報告提出三個主要策略:一是抑制中國半導體產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新政策,二是改善美國芯片企業(yè)的商業(yè)環(huán)境,三是催化未來十年革命性的半導體創(chuàng)新。

其中長篇大論列數(shù)中國推動本土半導體技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)移所帶來的種種威脅:借政策扶持和巨資補貼趕上世界先進產(chǎn)業(yè)的步伐、降低對國外企業(yè)的依賴、減弱美國企業(yè)創(chuàng)新能力、侵蝕美國企業(yè)市場份額、學習到美國的先進技術(shù)……

2020年7月,美國美中經(jīng)濟和安全審查委員會(USCC)在新報告中,再次強調(diào)自2000年以來,美國公司在華業(yè)務(wù)從制造業(yè)迅速轉(zhuǎn)向研發(fā)等高價值的活動,可能“無意間使中國實現(xiàn)工業(yè)政策目標”、“強化某些對美國國家安全有影響的行業(yè)對中國優(yōu)勢的依賴”、“提高多元供應(yīng)鏈成本”,從而威脅到美國的工業(yè)競爭力和長期以來的科技領(lǐng)先地位。

有提防心固然沒錯,但從美國最近數(shù)年對中國的一系列打壓來看,毫無大國的氣度和風范。

就好比連年考第一的學霸,看見眾所周知成績落后的學生準備發(fā)憤圖強補足短板了,不友好幫扶促進良性競爭也就罷了,還打著“威脅安全”的旗號,跑來按住他的紙筆,并且不讓其他同學講題,從多角度來避免這個學生進步。

一方面,美國國防高級研究計劃局(DARPA)從2017年6月啟動電子復興計劃(ERI),擬在未來五年投入超過20美元,聯(lián)合國防工業(yè)基地、學術(shù)界、國家實驗室和其他創(chuàng)新溫床,開啟下一次電子革命,旨在把控下一個十年乃至百年的頂尖技術(shù)領(lǐng)先性。

另一方面,美國故技重施,再次動用禁運和加征關(guān)稅等非市場力量。從2018年中興事件起,針對中興、華為、福建晉華等中國企業(yè)啟動一系列貿(mào)易限制措施,不惜犧牲美國芯片公司的利益,以精準打擊通信、芯片等中國高科技產(chǎn)業(yè)的進一步崛起。

▲美方對華實施的一系列科技霸權(quán)政策

而美國加強其本土半導體制造業(yè)發(fā)展,力圖解決美國芯片供應(yīng)鏈發(fā)展不平衡的問題,表面看是對本土芯片生態(tài)的強化和對亞洲芯片業(yè)崛起的警覺,背后也暗藏了隨著其他地區(qū)逐漸突圍美國技術(shù)鐵幕后,美國在全球競爭環(huán)境中的不自信。

結(jié)語

無論是三十多年前打壓日本芯片業(yè),還是當下對中國科技企業(yè)的貿(mào)易圍堵,都正處于新一輪科技創(chuàng)新的浪潮之中。

當年日本電子制造業(yè)因為沒能抓住個人電腦和互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的關(guān)鍵時期而日薄西山,如今AI、5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新興技術(shù)正交相輝映,打響新一輪科技革命,占據(jù)新興技術(shù)高地的機遇正向所有國家敞開大門。

無論應(yīng)用層的需求如何變化,半導體產(chǎn)業(yè)都承擔著核心支柱作用。即便美國持續(xù)施加貿(mào)易制裁手段,短期內(nèi)挫傷中國的元氣,也只會讓中國更加警醒自主研發(fā)能力和本土產(chǎn)業(yè)生態(tài)完善的重要性,進一步提速國產(chǎn)化的大潮。

半導體制造業(yè)的主導地位,不過是面對新興技術(shù)革命所必爭的核心戰(zhàn)略制高點之一。

在貿(mào)易戰(zhàn)及疫情的催化下,世界創(chuàng)新秩序的齒輪轉(zhuǎn)動,2020年或許將是各國核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈走向自給自足的新開端。