“美日芯片同盟”剑指2nm,美半导体朋友圈再缩小

“美日芯片同盟”剑指2nm,美半导体朋友圈再缩小,第1张

电子发烧友网报道(文/吴子鹏)对于美国半导体的“圈子文化”,电子发烧友网曾经有过专门报道,在题为《美国大搞IC圈子文化,多个联盟先后成立,中国芯要警惕这个问题》文章中,笔者着重分析了美国组建各个半导体联盟的目的,并点出了在美国这些联盟中,各成员之间的心并不齐。借用著名电影《无间道》里面的经典台词,那就是:有“内鬼”。

近日,日媒报道称,美国打算和日本两国组建一个“美日芯片同盟”,将此描述为“最安全”的技术同盟。这个联盟有两个主要目的:一是美日联手攻克先进制造工艺2nm研发和量产,摆脱全球芯片先进制造工艺对韩国和中国台湾的依赖;二是美日联盟将打造一个近乎封闭的半导体供应链,杜绝核心关键技术外泄到中国大陆。

这个新联盟的出现无疑印证了笔者此前的推论,在美国建立的所谓“美国半导体联盟SIAC”、“Chip 4联盟”和“Mitre Engenuity联盟”中,包括台积电、三星和欧洲一众IDM厂商,这些公司定然是出工不出力的。回过头来,或者是厂商自己,或者是当地政府又会继续搞自己的技术研究,因为部分政府和企业并不想完全被美国拿捏住。

但我们需要注意到的是,根据相关报道,此次的“美日芯片同盟”是由日本方面发起的,美国虽然可能是最大受益方,但这一次却是受邀方,那么这个新的联盟和新的发起方式会起到不一样的效果吗?

在全面解读“美日芯片同盟”之前,我们说一个结论,这个联盟的出现让此前的Chip 4联盟成了一个笑话,因为这明显是一个“自己人”掉转q头打“自己人”的行为,必然让韩国和中国台湾非常不爽。

那么从另一个方面来说,日本此举算是完全投美国所好,帮助美国完善目前处于第二梯队水平的芯片制造环节。

根据日媒的报道,日本政府之所以主动出击迎合美国政府,一个重要的原因是台积电对于芯片制造技术的管理和保密非常严格,不会在中国台湾岛以外的地方建立尖端工艺的晶圆代工厂。虽然台积电美国工厂规划的工艺是5nm,但这个工厂的进度非常缓慢,预计将会在2024年才会出第一批量产产品,从规划到量产跨越了4年多,这和台湾岛内5nm工厂小于18个月的建设速度完全不可同日而语,以台积电的速度,2025年该公司预计将开始量产2nm,因此美国5nm工厂也差不多满足了工艺至少落后两代的要求。

并且,日媒的评估更为悲观,认为台积电在美国和日本的工厂仍然将会是以10-20nm工艺为主流,这让美日领先的半导体厂商依然要对台积电在台湾岛的先进晶圆代工厂非常依赖。

按照当前的规划,“美日芯片同盟”不仅要攻克2nm的研发和制造,还会建立一个非常安全的供应链体系,在这方面,日本政府手里算是带着诱人筹码的。我们都知道日本在半导体材料和设备方面拥有不俗的实力,尤其是前者。

比如在硅片供应上,根据相关机构截止到2020年9月份的统计数据,日本信越化学在全球硅晶圆制造市场的份额高达29.4%,稳居第一,第二名同样是日本企业,日本胜高(SUMCO)的市场份额为21.9%。虽然环球晶圆在收购Siltronic AG之后超越了胜高,但并不影响日本厂商在硅晶圆制造市场过半的市占比。

而在半导体材料的光刻胶方面,日本JSR、东京应化是唯二两家能够量产所有主流类型光刻胶产品的公司,包括EUV光刻胶。

在半导体设备方面,日本拥有东京电子(TEL)、爱德万测试(Advantest)、SCREEN、KOKUSAI ELECTRIC、日立高新 科技 等众多全球领先厂商。统计数据显示,日本半导体设备厂商大约提供了全球37%的半导体设备,影响力可以说仅次于美国。

根据报道,此次“美日芯片同盟”的筹建,日本方面包括东京电子、佳能和国立先进工业科学技术研究所等企业和组织都有很大的可能参与其中。而美国方面,除了一些半导体设备厂商,IBM和英特尔预计将参与其中。

再算上美国对ASML的影响力,可以说“美日芯片同盟”要设备有设备,要材料有材料,唯独缺的就是技术,如果能够如愿攻克2nm,那么美国在全球半导体市场的影响力将进一步增强。

为什么说美国会欣然接受日本的邀约呢?一项数据表明,美国在过去几年里,对台积电的依赖越来越严重,这是美政府不想看到的,想要极力挽回这样的局面,一切可能的方法都会尝试。

这并非是空口无凭的猜测,而是有真实的数据作为支撑。先看美国自己的官方数据,根据美国半导体行业协会(SIA)的数据统计,2021年美国半导体公司的全球市场依然稳居第一,份额占比达到46%,但过去8年间,美国半导体制造占全球的份额下降了10%以上。

而我们看一下台积电的财报数据,2021年,美国是台积电最大的市场,贡献1.01万亿新台币,同比增长24%,占营收比重为64%。其中,苹果公司作为台积电最大客户,一家就贡献了4054亿新台币,同比增长20.4%,占比总营收从25%提升至26%。

而从全球晶圆代工市场格局来看,截止到2021年Q3的统计数据显示,目前在全球晶圆代工市场,台积电依然占据着过半的市场份额,占比达到53.1%。

台积电不在岛外建尖端晶圆厂的行为,以及张忠谋多次强调台湾岛外无法复刻台积电成功的言论让美政府定然非常不爽,只要有一丝机会能够取而代之,都会去尝试。

笔者曾在《美国大搞IC圈子文化,多个联盟先后成立,中国芯要警惕这个问题》这篇文章中讲过,美国此前组建的“美国半导体联盟SIAC”、“Chip 4联盟”和“Mitre Engenuity联盟”都有bug,盟友之间有太多的芥蒂和心眼,绝非是铁板一块。

我们看,“Chip 4联盟”把之前SIAC联盟中的欧盟和英国给踢掉了。因为,美国看到了欧盟的“二心”,欧盟出台《芯片法案》的核心意图是提升欧盟自身的芯片产业实力,包括确立欧洲在更小、更快、更节能的芯片方面的研究和技术领先地位;加强欧洲在先进芯片设计、制造和封装方面的创新能力;以及建立合适的政策框架,确保欧洲在2030年前大幅提升芯片产能等等。

已经成为既定事实的台积电就够美国烦恼的了,欧盟还要来添乱,说明其心必异。

而让美国政府更加难堪的是,“Chip 4联盟”中的韩国到现在都还在洽谈中,多家韩国媒体报道称,韩国政府和企业很难接受这一提议。

“Chip 4联盟”的另一方就是中国台湾,也就是台积电的大本营。“Chip 4联盟”的出发点是确保美国半导体制造技术拥有全球领先地位,这是要割台积电的肉而肥美国本土半导体制造,台积电会鼎力支持?美政府自己估计都不信。

虽然这些联盟成员肯定都会帮着美国对中国大陆进行技术外泄的封锁,但并不能让美国达到自己半导体从设计到制造全面领先的目的。

笔者赞同很多业者的说法,就剩下美日双边的技术同盟最有可能顺利地开展下去,虽然不一定能够达成目标,但是双方构建安全供应链体系的目标较为一致,算是趣味相投,且彼此都是有利可图。

美、日将联手研发2nm芯片

美、日将联手研发2nm芯片,日美两国将启动次世代芯片(2纳米芯片)的量产研发,力拼在2025年量产,此时间点也与台积电、三星所喊出的2纳米目标一致。美、日将联手研发2nm芯片。

美、日将联手研发2nm芯片1

目前全球能做到2nm工艺的公司没有几家,主要是台积电、Intel及三星,日本公司在设备及材料上竞争力有优势,但先进工艺是其弱点,现在日本要联合美国研发2nm工艺,不依赖台积电,最快2025年量产。

日本与美国合作2nm工艺的消息有段时间了,不过7月29日日本与美国经济领域有高官会面,2nm工艺的合作应该会是其中的重点。

据悉,在2nm工艺研发合作上,日本将在今年内设立次世代半导体制造技术研发中心(暂定名),与美国的国立半导体技术中心NSTC合作,利用后者的设备和人才研发2nm工艺,涉及芯片涉及、制造设备/材料及生产线等3个领域。

这次的研发也不只是学术合作,会招募企业参加,一旦技术可以量产,就会转移给日本国内外的企业,最快会在2025年量产。

对于日美合作2nm并企图绕过台积电一事,此前台积电方面已有回应,台积电称,半导体产业的特性是不管花多少钱、用多少人,都无法模仿的,要经年累月去累积,台积电20年前技术距最先进的技术约2世代,花了20年才超越,这是坚持自主研发的结果。

台积电不会掉以轻心,研发支出会持续增加,台积电3nm制程将会是相当领先,2nm正在发展中,寻找解决方案。

美、日将联手研发2nm芯片2

现在全球最先进的芯片约有9成是由台积电生产,各国想分散风险以确保更稳定的供应,像是日本与美国将在半导体产业进行合作,日经新闻29日报道,日美两国将启动次世代芯片(2纳米芯片)的量产研发,力拼在2025年量产,而此时间点也与台积电、三星所喊出的2纳米目标一致。

报道指出,日美强化供应链合作,日本将在今年新设一个研发据点,其为和美国之间的窗口,并将设置测试产线,值得注意的是,日美也将在本月29日,于华盛顿首度召开外交经济阁僚协议“经济版2+2”,上述2纳米合作将纳入该协议的联合声明。

报道提到,日本将在今年新设次世代半导体制造技术研发中心,并将活用美国国立半导体技术中心的设备和人才,着手进行研发。因美国拥有Nvidia、高通等企业,而在芯片量产不可或缺的.设备、材料上,日本企业包括东京威力科创、Screen Holdgins、信越化学、JSR等拥有很强的竞争力,为日美合作奠下基础。

报道称,全球10纳米以下芯片产能,台湾市占率高达9成,台湾企业也计划在2025年开始生产2纳米芯片,不过日美忧心台海冲突恐升高,两国的目标是即便“台湾有事”,也能确保先进芯片的供应数量。

美、日将联手研发2nm芯片3

据媒体报道,日美两国将通过经济协商,就确保新一代半导体安全来源的共同研究达成协议。7月29日,日本外务大臣林吉正(Yoshimasa Hayashi)和贸易大臣萩生田光一(Koichi Hagiuda)将在华盛顿与美国国务卿布林肯(Antony Blinken)和商务部长雷蒙多(Gina Raimondo)举行第一轮经济“二加二”会谈,预计供应链安全将是一个主要议题。

据悉,日本将于今年年底建立一个联合研发中心“新一代半导体制造技术开发中心(暂定名)”,用于研究2纳米半导体芯片。该中心将包括一条原型生产线,并将于2025年开始量产半导体。建立该中心的协议将列入会议结束后发表的声明中。报道还表示,产业技术综合研究所、理化学研究所、东京大学将是新中心的参与者之一,其他企业也可能被邀请参与。

从产业链来看,美国和日本在半导体领域中有很强的互补性。上世纪80-90年代,日本半导体在美国的打压之下,其半导体制造环节基本从全球半导体制造格局中退出,转而布局上游半导体材料和设备。目前日本在半导体材料和半导体设备领域两大环节拥有优势,特别是半导体材料领域的“垄断”地位。

代表性企业为大硅片(日本信越、Sumco)、掩膜版(日本DNP、Toppan)、光刻胶(日本JSR、东京应化、富士电子材料)、溅射材料(日矿金属、日本东曹、住友化学等)。

美国则在半导体设备业在全球同样处于垄断地位,拥有除光刻机以外几乎所有的设备生产能力,如应用材料。在EDA工具、IP及计算光刻软件等领域,美国处于绝对垄断地位,主要为Cadence、Synopsys、Siemens EDA三大巨头垄断。

整体来看,美国和日本在半导体材料、设备、设计领域占据优势,加之两国“紧密”的政治关系,在先进芯片工艺研发上有先天的优势与基础。在很大程度上,对美国提出“四方芯片联盟”,美日两国有最“坚定”的政治可能和经济基础。

至于为什么急于发展2纳米先进工艺,主要有以下两点:一是芯片是所有高科技产业的“底座”,是综合国力竞争的制高点,加之疫情以来的芯片短缺,让美日进一步认识到半导体制造的重要性;二是东亚晶圆代工实力强劲,规模庞大,除了台积电、三星之外,中国大陆芯片代工发展迅速,比如中芯国际、华虹半导体;三是推动高端产业链本土化回迁,掌控科技竞争主动权。

如今的美国仍是半导体行业发展的优势者,在半导体产业发展之初,美国是如何发展并获得如今的地位?ICViews编译了美国半导体发展的简史,期望从美国半导体的发展历程中找到一些答案。

早期的美国产业政策为各种参与者提供了角色:小公司在技术前沿进行试验,而大公司追求流程改进,来扩大这些创新的规模。美国政府的需求确保了实验在财政上是可行的,而技术转让规定确保了大公司和小公司共享进步。重要的是,定期采购为企业提供了继续迭代所需的流动性,而无需依赖大规模的一次性产品。这种工业政策鼓励创新,确保小公司能够获得国内大规模生产创新设计的机会,同时允许大公司获得大规模生产这些创新设计的好处。

随着行业的成熟和竞争环境的变化,美国政策框架也发生了变化。

自20世纪70年代以来,产业政策逐渐被轻资本的“科学政策”战略所取代,而庞大的龙头企业和轻资产创新者已经取代了一个由大小生产型企业组成的强大生态系统。虽然这一战略最初取得了成功,但它已经造成了一个脆弱的体系。如今,半导体行业一方面受到脆弱的供应链的约束,这些供应链仅为少数拥有庞大资金链的公司量身定制,另一方面又受到许多轻资产设计公司的约束。

尽管美国半导体行业在上世纪90年代重获主导地位,但由于这种政策方针,导致如今美国半导体行业的技术和商业优势比以前更加脆弱。随着台积电的崛起超过英特尔,美国已经失去了前沿技术,美国企业面临着关键的供应瓶颈。疫情暴露出的供应链问题表明:半导体作为一种通用技术,在几乎所有主要供应链中都发挥着作用,且半导体生产是一个至关重要的经济和国家安全问题。虽然政策可以发挥明显作用,但对于技术进步的过程又有其限制性,支持新思想的发展,而不是将新技术转向资本。制程技术的创新是一种实践的过程,需要不断建立与营运新的生产线。但在美国的低资本环境中,半导体产业很难达到边做边学。

半导体供应链的每个部分都有技术创新,并受益于多样化的参与者和动态的劳动力市场。劳动力不仅是技术前沿的成本中心,而且是创新过程的关键投入。在解决目前的短缺问题时,政策制定者应该认识到半导体产业政策的教训,创建一种强劲竞争生态系统来激励创新。

在半导体行业成立之初,美国政府利用产业政策和科学政策帮助培育了半导体企业的多样化生态。财政支出为这个高度投机的行业提供了必要的流动性。为了保持创新和充满活力的竞争生态系统,战略也需要持续的干预。

美国美国国防部(DoD)使用采购协议和准监管措施来确保公司的生态系统和技术进步的广泛传播。美国政府合同为早期的公司创造了一个现成的市场,美国国防部渴望扮演第一客户的角色。由于确信会有大规模半导体生产的需求,对于许多早期的小公司来说产能投资在财务方面是可行的。

作为许多公司的核心客户,美国国防部对行业的最新技术发展有着清晰的看法,并利用这种看法直接促进公司和研究人员之间的对话和知识共享。与此同时,“第二来源”合同要求美国国防部购买的任何芯片都必须由至少两家公司生产,将采购与技术转让联系起来。美国国防部甚至要求贝尔实验室和其他大型研发部门公布技术细节,并广泛授权他们的技术,确保所有可能与美国国防部签约的公司都能获得创新的基石。

这一体系加快了行业的创新步伐,并迅速蔓延。政府采购协议确保了投资者的支出意愿,而且也增加了用于重复生产的资本货物的支出,从而帮助流程得到显著改进。与此同时,工人在整个系统中自由流动,可以在一家公司获得的知识应用于改善其他公司的生产流程。

在这种竞争环境下,结合那个时代的反垄断做法,鼓励大公司发展大型研究实验室,鼓励小公司进行疯狂的实验。成功的实验帮助创建了新的大公司,或者被已经存在的大公司扩大规模。来自美国国防部的行业指导帮助推动技术向新的方向发展,同时保持行业产能的一致性和针对性。至关重要的是,这一战略在隐性上优先考虑的是整个板块新技术的发展,而不是让任何一家公司的收入最大化或成本最小化。如果公司需要投资并持有资本货物的话,也有融资的渠道。政府保护这个行业不受所谓的“市场约束”的影响,以便产业把重点放在创新和生产上,而不是狭义的经济成功上。

然而,到20世纪60年代末,行业发展迅速,导致政府采购以及政府通过第二源合同等实施准监管的能力已经变得相对不重要了。20世纪40年代末,半导体行业的存在是以军事采购为基础的,但到60年代末,军事采购在市场中所占的比例不到四分之一。

20世纪70年代:蓬勃发展的商业市场

这一时期,尽管美国政府采购和指导相对不重要,但由于商业应用的繁荣和缺乏严肃的国际竞争,美国国内半导体公司迎来了黄金时代。

虽然产业政策促进了早期的创新和产能建设,但在20世纪70年代,政策的相对缺失却几乎没有被注意到。可以肯定的是,政府采购在20世纪70年代仍然发挥了一定的作用,但随着私营企业开始将电子产品纳入其供应链,它们成为了更重要的采购商。开始大规模生产计算机也与半导体的发展有着共生关系,因为芯片的需求推动了封装和集成的进步。

事实上,美国国防部的优先级和商业客户的优先级出现了分歧。美国国防部为特定的军事问题寻找合适的解决方案,尤其是基于非硅的或宇宙级的半导体的开发,这些涉及的商业应用很小。政府和半导体公司都认识到,这个行业不再需要直接指导。所以,双方的需求开始出现分歧。

在20世纪70年代,蓬勃发展的非国防市场意味着成功的小公司和大公司在没有政府支持或协调的情况下也能共存。技术的改进转化为工艺的改进,后者反过来又推动了前者的进一步改进。MOS IC、微处理器、DRAM等新发明将行业推向了新的高度,并递归式地提出了进一步的创新路径。

在普遍繁荣和创新的环境下,半导体展现出作为通用技术的重要性,在整个经济中都得到了广泛应用。尽管美国的大型研究实验室以及制造部门持有了大量资产,但在国际上缺少竞争以及市场的蓬勃发展确保了无论是在创新还是利润方面,大多数投资最终都是可行的。

20世纪80年代:国际竞争激烈

然而,这种竞争环境所带来乐观情况在上世纪80年代被打断,当时,在日本国际贸易产业省的产业政策指导下,美国将市场和技术主导地位拱手让给了日本企业。

美国政府最初不得不创建半导体市场,而日本能够围绕一个快速增长且已经存在的市场制定产业政策。因此,日本能够采取比美国严厉得多的建设基础设施的政策,协调计算机和半导体领域的合资企业,因为日本知道自己的产品有现成的商业市场。虽然政府支持和协调投资的战略与美国在五六十年代使用的战略相同,但用于实施该战略的战术是为适应上世纪80年代的竞争环境而量身定做的。

来自日本的竞争对美国公司产生了巨大的影响。在随后的市场动荡中,许多人永久退出了DRAM市场。行业还成立了倡导小组来进行生产协调,并游说政府对关税和实施贸易政策进行干预。半导体工业协会游说要对日本的“倾销”采取保护措施,同时成立了半导体研究公司,组织和资助与商业市场相关但与美国国防部无关的半导体开发方面的学术研究。半导体制造联盟由行业成员与美国国防部共同资助,一开始的目的主要是用较早期的产业政策推动企业之间的横向合作。但是,为了成本的最小化,联盟很快就把重点转向供应商与制造商之间的垂直整合上面。

落后的半导体已经成为商品,可互换,并根据单位成本进行判断。由于技术和经济因素的共同作用,传统的垂直整合公司在20世纪80年代开始解体。鉴于当时美国的经济形势,在竞争激烈得多的全球市场上,人们几乎没有兴趣投资于低附加值活动的产能。

相反,大公司吸纳了小公司仍然拥有的生产力,创建了大企业集团。MOS晶体管作为行业主导设计的出现,公司开始采用类似的设计原则,使专攻制造的“代工厂”变得经济。随后的垂直解体导致了大型、垂直整合的企业集团的出现,与专注于设计的小型“无晶圆厂”公司共存,这些公司进行设计,但不生产芯片。理论上,这些“无晶圆厂”公司在追求创新设计策略的同时最小化成本,且保留了灵活性。20世纪90年代,随着美国公司开创新的产品类别,日本公司面临来自韩国的竞争,美国行业对这一战略的接纳导致了市场份额的复苏。

在政策方面,美国从未回归到国内产业政策。相反,国外产业政策计划的成功是国内整合、垄断、贸易保护主义以及科学研究资金合力来实现的。

20世纪90年代:科学政策,而非产业政策

20世纪80年代本行业面临着技术和竞争环境的变化,90年代则见证了美国新的“科学政策”走向高潮。20世纪90年代,无论是美国过去采取的那种政策,还是更多受到日本通产省影响的做法,美国都没有重返产业政策,而是将“科学政策”的引入视为政府在半导体制造领域采取行动的新范式。科学政策的重点是促进与公司个体的公私合作,让行业研发与学术研发更紧密地结合,保证研究力量的广泛性,形成可支持轻资产运营的创新型公司的行业结构。

政策目标从创建一个具有强大供应链的强大竞争生态系统转变为创建公私机构,以协调研究人员、无晶圆厂设计公司、设备供应商和大型“冠军企业”之间的复杂切换。这样一来,没有企业需要在研发上投入过量的资金,从而保持全球成本竞争力,而政府也可以避免大规模投资支出。下面的图表来自于半导体行业协会制作的1994年美国国家半导体技术路线图,展示了科学政策背后的策略:

“科学政策”的中心主题是非冗余的效率,这与早期的产业政策侧重于冗余和重复,形成对比。早期产业政策大大加快创新步伐,并确保了单个公司的失败不会影响供应链的稳健,但这确实意味着大量的重复投资。尽管这种方法有助于推动流程改进的采用,静态股东价值最大化表明,这种重复在经济上太浪费了。

过去几十年的产业政策促进了大规模就业,这是创新的核心驱动力。而20世纪90年代的“科学政策”为了最低效率而避免了这种做法。员工频繁更换公司,边做边学是创新的核心途径。事实上,《经济地理》中的“非交易的相互依赖”文献在一定程度上解释了半导体行业工人群体的融合对该行业的快节奏创新是多么重要。虽然在一个地方保持大量的工人是许多进步的关键,但在这个新的竞争环境中,这被视为一种浪费。劳动力在单位成本中占有相当大的比例,企业相信,如果他们能有策略地缩小规模,全球竞争力就会恢复。

在半导体行业的早期,相对价格不敏感的政府合同占总销售额的很大一部分,这种低效率被看作是创新的成本。随着外国竞争对手的加入,成本敏感的商业市场成为半导体的主要买家,这种能力的复制似乎像是一个纯粹的成本中心,对很多公司却没有什么好处。对盈利能力的担忧意味着要确保重复的工作要尽可能少,以便在对价格敏感、竞争激烈的环境下控制成本。这造成了一个集体行动的问题,即削减开支符合每个企业的利益,但这样做进一步恶化了美国企业的创新能力。

在20世纪90年代,美国政府没有回到产业政策,而是选择了成本低得多的科学政策项目。理想情况下,“科学政策”将允许政府协调企业相互矛盾的节约愿望,而不会在技术上进一步落后。然而,为了符合时代精神,美国政府也在努力节约,不会为产业政策在新的竞争环境中取得成功提供所需的大规模财政支持。

相反,政府将花费更少的钱,并尝试开创一种劳动分工,允许所有参与者在不牺牲技术前沿的前提下削减成本,以追求利润。为此,它一方面资助学术研究实验室的研发,另一方面资助产业集团将研究转化为商业能力。在某种程度上,这进一步降低了单个公司的研发投资,因为进步只创造了最小的竞争优势。这种结构没有建立具有重叠供应链的生态系统,而是形成了一种分工,每家企业与机构都负责一个明显可分割的单独部分。同时,宽松的贸易政策与密切的贸易网络,让企业能更经济地进入无工厂模式,发展轻资产战略。目的是通过解决一个集体行动问题,减少整个系统的冗余,从而为公共和私营部门以最经济的方式重新夺回技术前沿。

在短期内,这个策略奏效了!到上世纪90年代末,美国半导体和其他技术领域的投资普遍繁荣,美国成功地恢复了技术优势。这个行业得以在保持国际竞争力的同时,又不需要国内产业政策大规模财政支持的情况下进行创新。大多数公司个体把研发重点集中在生产过程开发的下一两个节点上,而更长期的研究则是由政府资助的学术研究人员来组织。产业团体介入,将这种学术研究转化为商业行为,并在很大程度上消除了研发和生产的重复劳动成本。大型集中的研究实验室被掏空,供应链变得更狭隘,仅针对少数核心公司的研究需求。

21世纪:互联网泡沫破灭和收益递减

然而,这种策略的短期成功是以巨大的长期成本为代价的。劳动力和资本的冗余有助于确保公司能够快速改进内部化流程,同时也培训下一代工程师和技术人员。虽然从单一时期股东收益静态最大化的角度来看,这种重复可能是多余的,但它对确保长期创新轨迹至关重要。“消除冗余”和“增加脆弱性”是同一枚硬币的两面。

从长期来看,劳动力和资本投资不足会在某些方面显现出来,无论是在资产负债表上,还是在创新能力上,或者两者兼而有之。就目前情况而言,美国有可能失去其在尖端设计方面的优势,而且在尖端制造领域的霸主地位已在很大程度上被台积电夺走。将投资过程中的一部分分配给每家公司可能会使每家公司的资产负债表看起来更加稳健,但由于持续的投资不足,整个行业已经变得更加脆弱。数十年的劳动力成本最小化使得熟练技术人员和工程师的数量减少,而数十年的产能投资不足也阻碍了国内企业应对目前劳动力短缺的能力。

该行业目前的问题是科学政策战略的长期自然结果,该战略在上世纪90年代末和21世纪初似乎非常成功。整合和垂直整合的驱动力集中在学术实验室的长期研究、庞大的“冠军企业”和轻资产的“无晶圆厂”创新者,创造了一个摇摇欲坠的竞争生态系统。

由于这些冠军企业在竞争格局中占据的比例非常大,它们的研发优先级和中间投入需求为整个行业设定了条件。像英特尔这样的大买家可以或明或暗地利用他们的相对垄断权力,围绕他们的需求来构建供应链。当更广泛的经济需求发生转变时,例如疫情爆发以来,这些脆弱的供应链很容易出现问题。这种脆弱性是供应链优化的结果,但这种优化针对的是短期盈利能力以及消除冗余,而不是针对整个经济的需求。

无论是有意还是无意,这些大型也会围绕自身的财务需求和计划来制定技术发展道路。因此,学术实验室的研发与税收优化和私营企业单位成本最小化相结合的政策组合,创造了重大的技术路径依赖。与此同时,从技术意义上讲,这些企业“太大而不能倒”:如果它们错过了流程改进,同样规模的国内竞争对手的缺席意味着整个行业都错过了这一进步。在这个意义上,技术政策作为一个整体被委托给了私营行为者。

从研发到生产的过程,也出现不一致的反馈。科学政策的关键是将知识产权的创新与生产过程的创新分开;也就是说,科学政策优先考虑研究、设计与创意,而不是实施、生产与投资。因此,专注于设计的无工厂公司兴起,并将制造外包给海外的代工厂。

然而,把研发放在首位反而会降低创新的速度。单是补贴研发跟激励离岸外包没有什么区别:政策奖励的是知识产权的发展,而不是有形资产的所有权。问题在于,过程改进来自于新物理资产所包含的新技术的实施。“边做边学”是技术创新的关键部分。优秀的工程师希望对供应链每一个环节的生产过程的每一个步骤都进行创新。前沿设计的离岸和外包生产给流程周围引入了一个黑箱,导致收益无法实现最大化的类似问题无法得到纠正。只把焦点放在研发上,会把这些过程改进的发展离岸化,导致国内的生产商吃不饱,同时还阻碍了劳动力开发新技能。

学术研究偏离了商业化的道路,无法驱动产业的创新。考虑到学术研究往往围绕着与当前生产相关性低的问题展开,因此有时无法为现有技术的替代应用或替代过程驱动的创新路径提供见解。由于科学政策让这个群体负责整个行业的长期创新战略,这一盲点不能被忽视。事实上,摩尔定律的失败,以及在许多应用中为异质芯片设计独特的转变,这些都很好地说明了创新在任何时候往往都暗示着技术发展存在。

数十年来在工业产能和就业方面的投资失败,造成了美国企业高度依赖外部制造工厂的局面。台积电目前投资于一家中国台湾本土制造工厂的计划,表明该公司试图通过收购来解决这个问题,而不减少我们对单一供应商提供领先设计的依赖。相反,我们应该回顾半导体生产初期的产业政策 历史 ,重新夺回技术前沿,在供应链的每一个节点上推动创新。

如今,美国面临着半导体短缺和创新能力减弱的问题,政策制定者正考虑采取严肃的干预措施。虽然现在解决目前的短缺可能已经太晚了,但可以防止下一次短缺。美国两党对基础设施支出的广泛支持、疫情后重建得更好的必要性,以及对半导体采购的国家安全担忧,都应该鼓励政策制定者认为,现在正是进行雄心勃勃的改革的时候。如上所述,半导体产业政策的 历史 为如何最好地创造高就业、技术创新和强大的国内供应链提供了许多经验教训。

历史 表明,科学政策是产业政策的必要补充,但本身是不够的。协调研发是任何解决方案的必要组成部分,但并非全部解决方案。为了获得工艺改进,并确保劳动力具备在技术前沿 *** 作的足够技能,该行业需要看到持续的产能扩张。然而,正如我们之前所显示的,在低需求环境下,私营企业明显不愿进行不确定的投资。产业政策,通过结合政府采购和融资担保、直接融资等方式,是为该行业提供充足流动性的唯一途径,以确保产能扩张足够快,该行业保持在技术前沿。同时,政府有财政能力让国内企业生产落后的半导体产品,以保障国家安全和供应链的d性理由。从长远来看,以股东最大化为目标的产业外包政策尚未形成。

同样重要的是要认识到强劲的经济需求和因此而紧张的劳动力市场,特别是半导体生产的劳动力市场,对这些政策的成功至关重要。由政府主导的强有力的投资建设将为各种经验和技能水平的人创造良好的就业机会。这将创造高技能的劳动力,以及驱动有意义的过程改进的边做边学的充足机会。在高技能、高资本密集度的行业,劳动力几乎就像另一种形式的资本商品,为投资支付明显的红利。然而,在缺乏足够的就业机会的情况下,这些专业技能会随着工人转向其他行业而消失。这并不是说提高劳动力技能就足够了:如果立法创造了培训项目,却没有同时创造必要的就业机会和投资,那么很快就会弄巧成拙。

在半导体和其他关键行业的产业政策所需的资金投入规模上,一些人可能会犹豫不决。这是一个巨大的市场,有着巨大的价格标签,现代制造工厂的成本高达数十亿美元。然而,半导体是一种关键的通用技术,几乎进入每一个供应链。大规模的产业政策可以防止瓶颈时期拖累经济增长,同时为国家安全需求创建一个强大的国内供应链。相对于最初对半导体技术的投资,回归产业政策的成本要高得多,但回报会更高。作为4万亿美元基础设施或两党供应链法案的一部分,振兴落后和领先的行业,并恢复一个强大的竞争生态系统,是一项不容错过的好投资。

政策目标很简单:制定一个扩大的产业政策工具包,以鼓励创新、国内劳动力市场紧张以及维护关键的供应链基础设施。半导体作为一个产业,由于投资规模和所需的工作岗位,是制定这些政策工具的理想起点。重建一个强劲的创新环境,也将有助于美国持久地回到技术前沿,并创造就业和投资,在未来几年带来回报。半导体在现代工业经济中发挥着至关重要的作用,它们的技术路线太重要了,不能以短期盈利能力为指导。政府有机会也有责任利用产业政策在下一次短缺发生之前阻止它,同时确保美国保持其在技术前沿的地位。


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