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晶片之争下,完整的産業鍊才是優勢的核心

晶片之争下,完整的産業鍊才是優勢的核心

圖檔來源@視覺中國

文丨陳根

受疫情影響,全球晶片短缺遲遲不見緩解,導緻越來越多的供應中斷、工廠停工,在全球晶片短缺的背景下,歐盟正在加大對晶片領域的投資。

當地時間2月8日,歐盟委員會公布備受外界關注的《晶片法案》,計劃大幅提升歐盟在全球的晶片生産份額。到2030年,歐盟計劃将在全球晶片生産的份額從目前的10%增加到20%。根據法案,歐盟将投入超過430億歐元(約合人民币3127億元)公共和私有資金,用于支援晶片生産、試點項目和初創企業。

《晶片法案》一經公布,立時引起産業關注。在數字經濟大行其道的今天,晶片能力已經成為一個國家的核心競争力。全球範圍内,晶片生産和供給之争再更新,風雨欲來。

歐盟加入晶片戰場

歐盟出台《晶片法案》,可以說是預料之内的事情。

目前,晶片已經成為市場的靈魂,也是資訊産業的三要素之一,晶片起則科技起,科技興則國家興。小到日常生活的電視機、洗衣機、行動電話、計算機等家用消費品,還是大到傳統工業的各類數控機床和國防工業的飛彈、衛星、火箭、軍艦等,都離不開晶片。晶片市場從1987年的330億美元增長到2020年的4330億美元,數字化的增加意味着持續的高增長潛力。

然而,自2020年下半年以來,“缺芯”的不安與焦慮就發酵與蔓延在半導體行業之中。晶片短缺所造成的影響遍及多個行業,汽車停産、小家電缺芯、顯示卡漲價、手機缺貨相繼發生。

受到晶片供應持續短缺的影響,汽車這一歐洲重要産業也受到巨大沖擊:大衆汽車等制造商不得不頻繁進行減産;一些歐盟成員國的汽車産量甚至下滑了三分之一;由于缺少庫存,歐洲一些消費者需要等待數月甚至一年才能提車,凸顯出歐盟對境外晶片供應商的過度依賴。

事實上,20世紀90年代,歐盟曾占據全球晶片市場40%以上的份額。然而,在2010年,歐盟在全球半導體貿易中所占的份額,就已經下降到13%,随後在2017年更是降至9%。歐洲仍然提供尖端的投入(晶圓和制造裝置),但歐洲公司卻沒有制造最高端的晶片。歐洲的晶圓代工廠沒有投入足夠的資金來跟上行業的快速創新步伐,2020年,歐洲晶圓代工廠的投資總額隻占全球的3%。

其中,歐洲的主要晶圓代工廠,包括德國的Global foundries、法國和意大利的STMicroelectronics、德國的博世、德國的英飛淩和荷蘭的恩智浦,在全球産能和産量中所占份額很小,約占全球産量的10%。歐洲能生産現代晶片的隻有Global foundries和STMicroelectronics,但即便是它們的産品,也比台灣、南韓和美國最新的産品落後了好幾代。

事實上,歐洲晶片産業的現狀源于其工業和創新生态系統。長期以來,歐洲晶片創新的特點是強大的基礎研究、大型消費品公司占主導地位,這支援了消費行業的發展。最初,歐洲的半導體産業掌握在荷蘭的飛利浦和德國的西門子等大型綜合性公司手中,與日本類似,這些技術最初被用于商業用途。

由于專注于消費電子市場,因而錯過了投資于電腦和電子裝置晶片的生産。顯然,聚焦于消費類電子産品,更有利于大規模生産而非科技企業的初創,而規模經濟和領軍企業的發展則受到歐洲市場分割的限制。同時,與美國和亞洲相比,歐洲企業受到國家層面的關注與支援也較少。此外,由于風險資本市場相對較小且分散,歐洲公司獲得資金的途徑較少。

在這些曆史上的工業原因和系統特征下,歐洲并不是資訊通信技術的上司者。是以,為了加強在晶片行業的自主性,也就不難了解歐盟委員進一步整合晶片研發産業,建設自己的産能的希望了。

晶片之争下,完整的産業鍊才是優勢的核心

晶片産業風雨欲來

當地時間2月8日,歐盟宣布《晶片法案》問世。《晶片法案》提出了一套全面的措施,以確定歐盟在半導體技術和應用方面的供應安全、彈性和技術領先地位。包括增加對晶片領域的投資,以及建構確定供應安全的新架構。

從增加對晶片領域的投資來看,根據法案,到2030年,除了計劃扶持現有的半導體研究和創新項目的300億歐元公共投資,歐盟還将增加150億歐元的公共和私人投資,共計投入約450億歐元,用于支援晶片生産、試點項目和初創企業,最重要的是建設大型晶片制造工廠。

此外,法案還包括“歐洲晶片倡議”、確定供應安全的新架構,以及促進融資管道的晶片基金在内的一系列政策主張,包括:在歐洲各地部署前沿晶片的原型設計、測試和實驗的設計工具和試點生産線;制定節能和安全晶片的認證程式,保證關鍵應用的品質和安全;吸引投資者在歐洲建立晶片生産設施;支援創新型初創企業、規模化企業和中小企業獲得股權融資;培養微電子領域的技能、人才和創新能力;制定用于預測和應對半導體短缺和危機的政策工具箱,確定供應安全;以及與志同道合的國家建立半導體國際夥伴關系等。

其中,成員國和委員會之間的協調機制,用于監測半導體供應、估計需求和預測短缺。它将通過收集公司的關鍵情報來繪制主要弱點和瓶頸,進而監控半導體價值鍊。它将彙集共同的危機評估并協調從新的緊急工具箱中采取的行動。它還将通過充分利用國家和歐盟的文書,共同做出迅速而果斷的反應。

法案的目标則是到2030年,将歐盟在全球晶片生産的份額從目前的10%增加至20%,并能夠生産2nm及以下的晶片,滿足自身和世界市場需求。歐盟的《晶片法案》無疑是歐盟加入晶片戰場的信号,但是仔細觀察下來,《晶片法案》的目标和方法似乎依然很模糊。

首先,歐盟委員會宣稱的目标是将歐盟在高端晶片市場的份額翻倍,從10%增加到20%。但是,目前歐盟高端晶片制造的份額實際上為0,歐盟在整體半導體生産能力方面占有10%的市場佔有率,但大多處于技術标準的低端。

在歐盟這個“高端晶片”的标準内,隻有三星和台積電生産的最新一代晶片(5nm)符合,而另外隻有三家公司開發了第二代(10nm以下)的生産能力(三星、台積電和英特爾),而它們中沒有一家目前在歐盟擁有高端晶圓代工廠。

實際上,目前歐盟廠商的制程工藝仍停留在22nm及以上,而在前沿晶片(7nm及以下)則沒有。歐盟廠商的晶片在設計、包裝群組裝方面也有很強的依賴性,那種認為歐盟本地廠商能夠從22納米追上2納米的想法具有明顯的不現實性。

此外,盡管不能直接比較不同國家的補貼制度,但美國和中國已宣布的相關公共投資規模要大得多。拜登的基礎設施計劃包括一項針對半導體行業的500億美元公共投資計劃,而中國政府計劃在2014年至2024年期間投入1700億美元。歐洲各國政府缺乏能夠與美國或中國的補貼相媲美的激勵機制或資源,畢竟歐盟本身缺乏足夠的資源或稅收權力來提供補貼,它支援晶片行業的主要工具一直是允許各國政府提供其它被禁止的國家援助。

并且,要知道,半導體産業的技術更新是一項重大資本支出的投入,是依靠巨大資金堆積出來的。ASML一台極紫外光刻機(Extreme Ultravidet Lithography),售價就是驚人的1.2億美元。

并且,這還隻是一台裝置,并不是整條生産線。一條生産線,除了光刻機,還需要刻蝕機、薄膜沉積裝置、單晶爐、CVD、顯影機、離子注入機、CMP抛光機等等。算成本的時候,記得算上每年20%的維護費用,也可以不算,因為如果你想保持在隊伍最前列,基本每年都要更新。在巨大的資本支出下,歐盟450億歐元的投資能收獲的效果還尚未可知。

當然,無論如何,歐盟的《晶片法案》都給晶片産業的競争帶來了新的變數,晶片産業風雨欲來。

晶片之争下,完整的産業鍊才是優勢的核心

完整的産業鍊才是優勢的核心

目前,半導體産業鍊其實是以美國為主導的一種壟斷模式。從20世紀90年代至今,美國半導體公司在微處理器和其他領先裝置中就保持了競争優勢,并在其他産品領域繼續保持領先地位。此外,美國半導體公司在研發,設計和工藝技術方面也保持領先地位。

根據美國半導體協會SIA《2020Factbook》報告,2019年美國公司擁有最大的市場佔有率,達到47%。其他國家或地區的行業在全球市場中占有5%至19%的份額;美國半導體公司約占全部半導體晶圓制造能力的81%;此外,亞太地區的半導體公司占美國産能餘下的大部分,約為10%。約有44%的美國公司的前端半導體晶圓産能位于美國,其他依次是新加坡、中國台灣、歐洲和日本。

事實上,美國之是以能夠擁有壟斷晶片的能力,不僅因為美國擁有核心技術的壟斷,更是因為美國掌控着全球産業鍊。晶片産業是非常依賴全球化的産業體系。目前,全球有23個國家和地區具備參與半導體産業多個環節的能力。

以光刻機為例,一台最高端的EUV光刻機裡有十萬多零部件,全球供應商超過5000家。從光刻機構成分析,美國光源占27%,荷蘭腔體和英國真空占32%,日本材料占27%,德國光學系統占14%。光刻機是全球化的結晶,如果讓一個國家或者一個地區做一個光刻機是不現實的。是以,研發光刻機還不能成為唯一目标,大國博弈中,打造半導體的完整産業鍊才是核心。

在這樣的情況下,全球晶片産業處在利益鍊互相覆寫,發展訴求彼此環套的精密平衡之中。也正是是以,晶片才成為了中美科技戰的關鍵戰場近四年來,美國政府先後對華為、中芯國際、龍芯等國内企業采取列入實體清單、打壓等措施,讓中國半導體産業發展不斷受阻。

美國限制向中國轉讓技術的措施讓中國的晶片産業呈現出奮力追趕之勢。實際上,在過去的幾十年中,中國已經花費了數百億美元,試圖在半導體、更快速的計算機和智能手機以及更尖端裝置的競争中脫穎而出。目前,中國正通過将美國進口晶片替換為國産晶片和從非美國公司采購的晶片。根據投資銀行瑞銀的報告,早在2019年推出的華為手機,就已經不包含任何美國晶片。

但即便如此,在關鍵品類上,大陸也幾乎空白。中國仍然缺乏高端晶片的生産能力。可以說,從設計軟體到制造晶片的各種零部件,以及晶片制造過程中所需要的光刻膠、特種氣體等,我們目前都難以滿足更高端晶片的制造需求,完全自主的技術依然遲滞在28nm處。

這也就不難了解為什麼美國會對歐盟的《晶片法案》如此提防,在《晶片法案》釋出不久,美國商務部長雷蒙多緊急發表了一份聲明,表示美國的半導體供應鍊雖然全球領先,但其實仍然脆弱,美商務部長希望美國國會必須盡快準許,拜登總統提議的投資520億美元加大國内晶片研發制造的方案。

此外,包括中國、歐洲在内,南韓、日本也在發力半導體領域。而中國、歐盟以及世界其他大國,能否後來居上,還要取決于核心技術和打造晶片産業鍊的能力。可以預見,未來十年,全球半導體領域,特别是圍繞晶片展開的各個環節,還将迎來一場席卷全球的大厮殺,這也是一場考驗創新、冷靜和堅持的持久戰。

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