芯片半导体成为美国、中国、欧洲、日本和韩国等主要经济体博弈的新焦点,谁掌控了芯片半导体技术和产业链,谁就掌握了未来技术的主动权,谁失去了芯片半导体的优势,就可能陷入受制于人的被动局面。美国拨款520亿元强化芯片半导体产业链,就是一种抢芯的动作,欧盟也通过《芯片法案》,拨款大约450亿欧元用于支持芯片生产、试点项目和初创企业,最重要的是建设大型芯片制造工厂,欧美一系列动作将带来整个芯片半导体产业链出现难以估测的变化,我们该如何应对。
美国这一举动实际上就是要在国家之间建立一道阻隔墙,尤其是限制中国获得先进的芯片半导体技术和产品,制约中国高 科技 发展,我们没有能力去改变美国在意识形态上的分歧和 科技 战略,我们如何应对,就成为芯片半导体博弈的关键,
美国为了强化芯片半导体的供应链掌控权,曾经一度强迫芯片半导体厂家提供数据,引发全球热议,美国商务部工业安全局和技术评估办公室发布《半导体供应链风险公开征求意见》的通知,要求在美国的芯片这些产业链企业包括但不仅限于台积电、三星、SK海力士、英特尔、美光、福特、通用等芯片设计企业、芯片制造商、材料供应商、设备供应商和终端应用企业等,提交过去三年企业的订单出货情况、库存情况、供货能力、客户信息、生产计划、材料及设备的采购情况等,美国只要掌控了客户信息,就可以更加精准的打压竞争对手,尤其是在意识形态左右决策下,很不利于某些国家获得先进芯片半导体技术和产品,造成供应链无端中断,严重影响企业发展,典型的就是中国的华为,即使换了一届总统,也没有放宽对华为的制裁,据媒体报道,白宫将延长针对华为的行政令,并计划加大制裁力度,全面封杀国产和国际对华为的芯片出口。
为了控制芯片半导体,也为了避免先进技术和产品的扩散,2021年5月11日,美国联合世界半导体企业成立了美国半导体联盟(SIAC),成员可以说是非常显赫豪华的,包括英特尔、AMD、英伟达、高通、IBM等芯片研究和制造企业,联盟一方面是敦促美国国会加快520亿元拨款,另一方面美国也需要通过拨款进一步控制先进半导体企业,这就是一种相互利用,一旦使用了美国拨款,企业就等于被美国政府控制,先进产品销售就需要得到美国批准。
在美国威逼利诱下,台积电在美国新建的生产线投资总额高达120亿美元,预计2024年投产,将采用目前最先进的5纳米技术。美国政府希望借此保持在全球芯片产业的技术优势。可是台积电在国内只是投资扩产28NM产品,并没有投巨资溅射5纳米技术,可见其产能策略布局是存在一些难以言说的奥秘的。
华为在美国的封锁之下,不得不认痛出售荣耀手机,这也不能改变华为手机5G芯片的严重短缺,华为手机从名列前茅,不得不让出市场份额,让苹果手机在高端手机领域占据了先机,获得巨大发展机遇,盈利和股价一起大涨,而华为经营收入出现大幅下滑,华为发布的业绩预告现实2021年全年营收约为6340亿元,同比下滑28.9%,预计每股分红1.58元,比2020年的股票分红每股1.86元缩水明显。利润会不会缩水,暂时未知,按照10%左右的利润率计算,大约是630余亿元。
我国宏观经济政策总是在保经济增长和 科技 创新之间摇摆不定,一旦经济面临下滑压力,保经济增长的要求就会升高,加大投资就成为共识,各地正陆续印发2022年重大项目清单。截至2月6日,已有八个省市发布了2022年重大项目投资清单,共6501个项目,总投资额合计至少超15.6万亿元。虽然不清楚具体重大项目工程,但应该都是以基础设施建设为主,基建投资拉动地产发展,推动经济增长见效最快,毕竟我国有基建狂魔的称谓。我国加大基建投资规模,可是美国却在芯片半导体上投资3000多亿元,而基建投资方面有些裹足不前,两国经济模式就显示了不同,造就美国基础设施不如我国,但是在尖端技术方面领先我国,尤其是基础研究方面差距依然很大。
芯片半导体投资周期长、风险大、投资规模巨大,动辄都是百亿元级别,对于企业而言,风险不小,尤其是投资芯片半导体的底层技术、产品研发风险更大,很多企业无力承担底层技术产品的研发投资,希望依赖美国核心技术的产业路径和发展惯性,捡一个现成的便宜,可是美国现在不让中国企业捡现成了,就人为设置障碍,阻碍中国获得芯片半导体的先进技术和产品,企业发展瓶颈马上显现出来。
经济发展不仅仅需要速度,更需要质量,尤其是在高精端 科技 方面,更是需要跟上世界潮流,才不至于受制于人,在欧美大量大手笔投资芯片半导体浪潮下,我们是不是也可以从财政方面,加大投入力度,协调企业、研究机构和学校共同攻克芯片半导体的关键技术、关键配件,减少对美国产品和技术的依赖。我们不缺钱,关键是钱的投入方向。
工情报 Author 黄鑫
机工情报
装备制造业竞争力情报和贸易风险问题研究
2月18日,美国信息技术和创新基金会(ITIF)发布《摩尔定律被破坏:中国政策对全球半导体创新的影响》报告(以下简称“报告”)。报告概述了全球半导体行业的 发展情况 ;分析了半导体行业 持续创新的动力和条件 ;探讨了 中国的半导体行业 政策及其影响。
紧接着,美国总统拜登签署 美国供应链行政令 (Executive Order on America’s Supply Chains),指示对 半导体、医疗用品、关键矿产及高容量电池 的供应链进行广泛评估。
由此可见,半导体行业对美国制造业、经济和国家安全的重要性不可言喻。
当前全球半导体行业的竞争格局
1. 美国企业销售额占全球近50%,但生产能力较弱
2019年,总部位于 美国的半导体企业 在全球半导体行业的 销售额中占据了47%的市场份额 (与2012年的51.8%相比下降了约5%),紧随其后的是韩国(19%)、日本和欧洲(各占10%)、中国台湾(6%)及中国大陆(5%)。
然而,截至2019年,美国仅占全球半导体制造市场的11%,而 韩国 该比例为28%,中国台湾为22% ,日本为16%,中国大陆为12%,欧洲为3%。 2015 2019年,中国大陆在全球半导体制造市场的占比几乎翻了一番 。直到2020年底,美国只有20家半导体制造厂(FAB)在运营。
2. 美、欧、韩在半导体行业的不同领域处于领先地位
逻辑芯片(logic chips)、存储器(memory chips)、模拟芯片(analog chips)和分立器件(discrete chips)是半导体行业的四大领域。从全球半导体行业每个主要细分领域的市场份额来看,2019年,美国在逻辑芯片和模拟芯片方面明显领先;韩国在存储器方面领先(美国紧随其后);欧洲在分立器件方面领先。总部位于 中国的企业在逻辑芯片市场的占有率为9% , 在分立器件市场的占有率为5%。
就具体企业而言,英特尔是全球逻辑芯片的领导者;截至2020年第一季度,德州仪器(Texas Instruments)、ADI和英飞凌(Infineon)是模拟芯片的领导者,其市场份额分别为19%、10%和7%;三星(Samsung)、SK海力士(SK Hynix)和美光(Micron)在动态随机存取存储器(DRAM)领域处于领先地位,分别占全球市场份额的44%、29%和21%。
3. 全球半导体产业链参与程度高,各国均有不同的价值优势
半导体行业高度全球化,大量国家/地区的企业在半导体生产的多个方面展开竞争,从半导体设计到制造,再到ATP(组装、测试和封装)。在半导体价值链(value chain)的每个环节上,平均有来自25个国家的企业参与直接供应链(direct supply chain),23个国家的企业参与支撑工作(support function)。超过12个国家拥有直接从事半导体芯片设计的企业,39个国家至少拥有1家半导体制造工厂,超过25个国家拥有从事ATP的企业。
半导体生产过程中的每个环节都创造了相当大的价值。据美国国际贸易委员会(ITC)的估计,半导体芯片90%的价值存在于设计和制造阶段,10%的价值来自ATP。
全球半导体行业的一个关键驱动力是专业化 ,因为企业——甚至国家内部的整个产业生态集群——都选择将精力集中在掌握半导体生产过程的关键环节上。例如,荷兰在极紫外(EUV)光刻方面的优势;日本在化学品和生产设备方面的优势;韩国在存储芯片方面的优势;中国台湾在代工厂上的优势;马来西亚和越南在ATP方面的优势。
4. 美国半导体专利申请全球领先
根据美国专利商标局(USPTO)追踪其授予的半导体专利数据可知,虽然美国在全球半导体专利中的份额从1998年的43%下降到2018年的29%,但仍然领先;日本的份额下降了大约1/3,从33%下降到23%;随后是中国台湾和韩国;欧盟排在第五位;中国大陆排名第六,约占全球专利的6%。如果 计算每10亿美元GDP中的专利数,中国的滞后就更为严重 。每10亿美元的GDP中,有310项专利授予美国半导体企业,仅有 77项专利授予中国半导体企业 。
5. 中国占全球半导体行业增加值的份额不断攀升
就全球半导体行业增加值的份额而言, 2001 2016年,中国大陆的增长率几乎增长了四倍,从8%增长到31% ;美国的份额从28%下降到22%;日本的份额下降了2/3以上,从30%下降到8%;中国台湾的份额从8%增长到15%;韩国的份额从5%增长到10%;德国和马来西亚各占2%的份额。
6. 除日本和美国外,全球主要国家(地区)半导体行业出口均有所增长
2005 2019年,中国大陆半导体行业出口从278亿美元增长到1380亿美元;中国台湾从359亿美元增长到1110亿美元;韩国从309亿美元增长到924亿美元;欧盟27国+英国从694亿美元增长到816亿美元。与此同时,美国的出口大致保持不变,2005年为531亿美元,2019年为529亿美元;日本的出口略有下降,从479亿美元降至469亿美元。
7. 半导体是全球研发最密集的行业之一
半导体与生物制药是全球研发最密集的行业。在2019年欧盟工业研发投资记分牌(2019 EU Industrial R&D Investment Scoreboard)上,排名前13位的半导体企业在研发方面的投入占销售额的18.4%,超过了生物制药行业。其中,前三名分别是美国的高通、中国台湾的联发科和美国的AMD。而在实际投入(actual investment)方面,三星以148亿欧元(约合176亿美元)领先,华为以127亿欧元(约合150亿美元)紧随其后,英特尔(Intel)以118亿欧元(约合137亿美元)排名第三。
截至2018年,总部位于美国企业的半导体研发投入占销售额的比重为17.4%,欧洲为13.9%,中国台湾为9.9%,日本为8.8%,中国大陆为8.4%,韩国为7.3%。欧洲半导体行业的研发强度已从2010年的16.5%下降到如今的13.9%。相反,中国半导体企业的研发强度从2012年的6.3%上升到2018年的8.4%。
8. 半导体行业资本投入高
半导体也属于资本密集型行业。2019年,美国半导体行业的全球资本支出(CapEx)总计319亿美元,占销售额的比例达到12.5%,仅次于美国的替代能源行业(alternative-energy sector)。在全球资本支出方面,2019年,总部位于韩国的企业对半导体行业的资本支出占全球该行业资本支出的31%,其次是美国(28%)、中国台湾(17%)、中国大陆(10%)、日本(5%)和欧洲(4%)。
开发新的半导体设计或建立新的半导体晶圆厂所需的专业知识、资金和规模非常高,而且还在不断增加。例如,将芯片设计从10 nm推进到7nm的成本增加了1亿美元以上,而从7 nm推进到5 nm的成本可能又翻了一番,从3亿美元增加到近5.5亿美元。但这仅是设计芯片的成本。据估计,截至2020年,新建14 16nm晶圆厂的平均成本为130亿美元;10nm晶圆厂的建造成本为150亿美元;7nm晶圆厂的建造成本为180亿美元;5nm晶圆厂的建造成本为200亿美元。
中国在全球半导体行业中举足轻重
1. 中国半导体实力不断增强
无论从芯片设计还是制造的角度来看,中国的半导体实力都在迅速增长。例如,2010 2015年,中国IC设计企业的数量就从485家增加到715家。2005 2015年,中国半导体行业复合年增长率为18.7%,半导体消费增长率为14.3%,全球半导体市场复合年增长率仅为4.0%。
目前,全球约有20%的无晶圆厂IC设计公司位于中国。正如德勤(Deloitte)的一份报告所述,“在集成电路设计方面,中国大陆的能力在过去5年里激增,并开始赶上中国台湾和韩国,成为亚太地区IC设计的主要参与者。”
2. 中国市场对美国半导体企业而言十分重要
中国市场相当重要,在许多美国半导体企业的收入中占据了相当大的比例。例如,2018年前四个月,中国市场占高通收入的60%以上,美光的50%以上,博通的45%左右,德州仪器的40%以上。2018年,美国半导体企业约36%的收入,即750亿美元,来自对中国的销售。
3. 中国半导体行业收入快速增长,但净利润率低
截至2019年底,全球136家最大的半导体企业创造的收入总计5718亿美元。其中,总部位于中国的企业为413亿美元,占全球收入的7.2%以上。中国企业占全球封装测试服务(OSAT)收入的21%(60亿美元);占代工收入的8%(45亿美元);占芯片设计和制造收入的7%(296亿美元)。2015年,中国企业占全球半导体行业收入的4%。由此可见,2015 2019年,中国企业的收入占比几乎翻了一番。
尽管中国半导体行业的收入发展迅速,但其净利润率只有英特尔(Intel)、三星(Samsung)、台积电(TSMC)、SK海力士(SK Hynix)和美光(Micron)等企业的一小部分。平均而言,2019年,非中国半导体企业的净利润率为19.4%,而 中国半导体企业的净利润率为12.1% 。
智库提议未来应采取哪些针对中国的措施
报告称,中国通过“重商主义”政策扭曲全球市场,阻碍创新型企业发展和研发投入,破坏半导体行业的“摩尔定律”。报告为应对“中国挑战”提出了国际层面和美国国内层面(落实《为芯片生产创造有益的激励措施法案》(CHIPS)、增加半导体研发的联邦投资)的建议。其中,国际层面的建议包括:
1. 扩大世贸组织有关补贴的内容
根据世贸组织的规定,将财政援助确定为补贴需要具备三个要素:1)财政捐款;2)由政府或公共机构给予;3)给予这种捐助的收益。
因此, 美国应与志同道合的国家和世贸组织合作,更新其规则,对激进的工业补贴施加更严厉的条件和惩罚。 首先 澄清“公共机构”的定义 ,将其扩大到包括国有企业和私营企业等受国家影响的实体。同时,要求给予国有企业的补贴不会对其他国家造成伤害。
志同道合的国家应专注于大幅 提高全球补贴的透明度 ,包括坚持及时、完整地通告补贴行为,并 对未及时通报的补贴建立损害推定 。各国还应召开世贸组织成员和世贸组织上诉机构之间的年度会议,讨论与过度使用补贴相关的模式和挑战。
2. 盟国应在半导体出口管制方面进行合作
对于全球半导体行业,中国既是一个重要的市场,也是一个重要的生产地。对支撑中国经济和军事崛起的核心技术的出口管制无疑将成为政策制定者认真考虑的工具。然而,正如ITIF曾经提出的,美国应尽最大可能与志同道合的国家合作, 协调出口管制措施 ,“因为出口管制制度在国际协调的情况下最为成功。”正如《出口管制改革法案》(Export Control Reform Act)第4811(5)条所述,“ 出口管制应与多边出口管制制度相协调。多边的出口管制是最有效的 ,应该将重点放在那些能够用来对美国及其盟友构成严重国家安全威胁的核心技术和其他物项上。”
报告提出,之前美国为了寻求实现经济或贸易政策目标,不断推行单边出口管制。其与代表特定半导体(包括半导体制造设备)行业和更广泛先进技术的传统瓦森纳协定(瓦协)之间需要形成一种新的管制方式。因此, 美国应避免实施单边出口管制,并寻求制定更雄心勃勃和更有效的诸边(plurilateral)办法,与德国、日本、韩国、中国台湾、荷兰和英国等具有本土半导体产能的国家(地区)共同实施出口管制。
这些国家应共同努力,就非市场经济国家的企业对全球半导体行业构成的威胁以及半导体技术的发展速度和进展达成共识。然后,这些国家 应在“瓦协”之外建立工作组,即“小瓦协”,对半导体技术和相关管制物项(现有管制物项范围之外)进行定义,并制定共同的许可政策。
3. 统一外商直接投资审查程序
《2018年外国投资风险审查现代化法案》(FIRRMA)指示美国海外投资委员会(CFIUS)建立一个正式程序,与盟国政府分享信息,并在投资安全问题上进行协调与合作。因此,美国应继续与志同道合的国家合作, 协调投资审查程序,并考虑扩大其例外国(excepted foreign states)名单, 将法国、德国、荷兰、意大利、日本和韩国等国包括在内。
4. 加强信息共享,打击对外经济间谍活动以及知识产权、技术或商业秘密盗窃
美国应该带领更多志同道合的国家建立一个更广泛的“五眼联盟”,专门致力于合作打击由国家资助的先进技术领域中的间谍活动。该组织可以 编制一份企图进行知识产权盗窃的企业及个人名单,同时制定机制,限制这些企业和个人在盟国市场上竞争。
5. 在半导体研发中实现盟国间合作
半导体创新的广泛性和复杂性意味着有机会招募来自志同道合的国家参与长期、高潜力的研发计划,如“semiconductor moon shots”(半导体登月计划)。这实际上是美国两党《芯片法案》(CHIPS for America Act)所预期的,它呼吁 设立一个7.5亿美元的多边安全基金 ,以支持安全微电子技术的发展和采用。在这方面, 确保微电子供应链的安全将是第一步 ,国会将在今年秋天审查《国防授权法案》(National Defense Authorization Act)的重新授权时,为这一条款拨出资金。
小结
根据宾夕法尼亚大学发布的2020年《全球智库指数报告》,ITIF排在当年美国顶级智库(Top Think Tanks)第39位,全球顶级 科技 政策智库(Top Science and Technology Policy Think Tanks)第4位。其主席阿特金森(Rob Atkinson)具有丰富的政府部门工作经历,其观点在政界具有一定的影响力。此前,ITIF的很多建议和倡导均被美国政府采纳。
ITIF一直对我国的 科技 创新政策持批评态度,并主张对我国采取强硬的反制措施。此份报告在半导体领域的建议与拜登政府联合盟国,发展国内制造业,遏制中国的思路不谋而合,因此很有可能被美国政府采纳。
我认为半导体产业具有非常光明的发展前景。
因为半导体产业不仅仅国家的经济提升有非常明显的作用。而且这是一项高科技技术。半导体产业链的完成并非是一个国家在短短几年之内就能研制出来的,如果想要拥有完整的产业链以及先进的市场技术,必须要在这方面花很多的精力与时间持续投入研发,才能慢慢取得一点点的成果。从全世界目前的范围来看,只有极少数的国家才能完整的掌握半导体产业链。所以掌握半导体产业链的国家才是拥有高科技的国家,才能在国际社会当中存在一定的话语权。
美国决定投资520亿美元发展半导体产业,目的就是守住自己的高科技。因为其他的国家都在努力发展相关类似的产业,如果自己在这方面失去了技术上面的优势。我认为对于美国而言无疑会造成巨大的打击,这样不仅会严重影响自己的经济发展,更重要的是还会让自己失去高科技领先优势。作为一个国家慢慢在市场上失去了技术优势,我认为这是一件很难面对的事。
中国作为现在一个崛起的大国,对半导体产业也正在努力的发展当中。因为中国改革开放时间比较短,半导体产业相对于其他发达国家存在一定落后的情况。因此很多与半导体相关的产业链始终发展不起来,这就导致中国的一些经济还存在薄弱环节。只有把半导体产业链快速发展起来之后,才能更好的让国家经济提升上来,增强中国经济的优势。
总结:半导体产业不仅影响着国家的前途命运,更影响着一个国家的科技未来。我们一定要保持好谦虚的心态,加大在这个产业上面的持续投入。只有这样才能缩小与国外的差距,让自己掌握技术上面的话语权。
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