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中国将加速半导体产业国产化,持续应对美国芯片法案影响

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中国半导体产业链中短期内可以用两种方式来应对,长期还需蓄力追赶先进制程工艺


文 | 陈伊凡 顾翎羽
编辑 | 谢丽容

当地时间8月9日,美国总统拜登签署了《芯片与科学法案》,这意味着经过近三年的利益博弈,这份对美国本土芯片制造业发展意义重大的法案靴子落地,正式成为法律。

多位半导体行业资深人士认为,美国的这一轮行动,反过来将加速中国半导体产业国产化进程,中国还可以在成熟制程上进一步进行布局来应对。

《芯片与科学法案》一共分为三部分:A部分为“2022年芯片法案”;B部分是“研发、竞争与创新法案”;C部分为“2022 年最高法院安全资金法案”。


法案重点支持的是半导体制造环节,其将为半导体和无线电行业提供542亿美元的补充资金,其中有527亿美元专门拨给美国半导体行业。该法案还包括了用于半导体制造以及半导体制造设备的25%投资税收抵扣。未来十年,美国政府还将拨款2000亿美元以促进在人工智能、机器人、量子计算等方面的科学研究。

对于身处其中的半导体龙头企业来说,法案的签署并不意外。英特尔 CEO Pat Gelsinger评价称,芯片法案可能是二战以来美国出台的最重要的工业政策,旨在扭转美国在全球芯片制造业中所占份额从1990年的38%下降到10%的趋势。

“只要睁开眼睛,就能看到这件事以及其所产生的影响。”一位跨国公司高管向《财经十一人》表示。他们在几年前就感受到这样的征兆,并做提前的布局。

由于此前美国从未出台过类似的产业政策,该法案的通过不仅对美国乃至全球半导体产业影响巨大,也是美国对华战略竞争的具象表现。芯片法案之外,美国还在推动联合日本、韩国和中国台湾,构建一个芯片四方联盟(Chip4)。多位半导体行业人士向《财经十一人》表示,相较于这个法案,Chip4联盟如果落实,影响可能更大。


527亿美元怎么花

这份酝酿已久的法案将为半导体和无线行业提供542亿美元的补充资金,其中包括 527 亿美元专门针对美国半导体的赠款和激励行业措施。

这527亿美元怎么花?

首先,商务部将提供390亿美元财政援助,以激励对半导体设施的投资,在这项激励计划中,60亿美元可用于直接贷款以及贷款担保的成本。

另有110亿美元用于先进半导体的研发,其中囊括了多个计划,包括筹建国家半导体技术中心(NSTC)、国家先进封装制造计划以及其他研发和劳动力发展计划。

此外,2亿美元的拨款用于美国劳动力和教育基金,培育半导体人才;20亿美元用于美国芯片国防基金,以支持实验室科研成果的转化;5亿美元用于美国芯片国际技术安全和创新基金,旨在建立安全可靠的半导体供应链。

除了财政拨款,这项法案还包括25%的投资税收抵免,用于抵免在半导体制造和设备上的支出。在这项投资税收抵免中,有一条指出,如果接受方在中国或其他相关外国进行涉及半导体制造能力实质性扩张的重大交易,将导致该接受方丧失抵免额。该政策将于2022年12月21日生效。

“过去美国政府一直号称自己没有产业政策,而这部法案是非常典型的产业政策。”中国人民大学国际关系学院教授、经济外交研究中心主任李巍告诉《财经十一人》。


美国政府的考量

近年来,受到持续的“缺芯潮”波及,美国本土制造业的颓势不断凸显。该芯片法案重要目标之一,便是重振美国本土的芯片制造业。

半导体产业诞生于美国,产业主要有设计、设备、材料、封装、制造几个环节。1980年以来,半导体产业逐渐走向全球分工。但美国迄今为止仍然在半导体设计领域占据绝对优势地位。根据第三方数据分析机构IC Insights统计,2021年全球半导体市场份额中,美国的半导体IC设计企业占据市场份额的68%。英伟达、AMD、高通、赛灵思等企业占据了全球CPU、GPU、FPGA的主要市场份额,并建立起牢固的专利壁垒。其他国家的芯片设计企业想要绕过美国企业很不容易。

在半导体设备领域,美国企业的市场份额同样领先。在2017年半导体协会SEMI统计的全球前12的半导体设备厂商中,美国厂商就占据了三席。全球光刻机龙头,荷兰的阿斯麦公司,背后也有强大的美国资本。2020年美国资本集团以及贝莱德集团一共持有阿斯麦公司将近四分之一的股份,且这两者所持有的大部分股份都具有投票决议权。这使得美国能够直接参与到阿斯麦公司的一些决策,例如是否对中国出售最先进光刻机设备。

在半导体设计和设备等关键领域,美国依旧拥有绝对优势,不过,在制造环节,全球半导体制造业的重心正在逐渐向日本、韩国、中国转移。在这一背景下,美国本土的半导体生产和制造相对衰落了。

依据市场规律,芯片这种资本密集型和人才密集型的产业最终将会在东亚地区形成产业集群。目前来看,美国政府并不愿意这种情况发生。

美国近些年来一直在推动本土芯片供应链的重塑。2020年,全球第一大晶圆代工厂台积电赴美国亚利桑那州设厂,采用5纳米先进制程技术,投入约120亿美元。三星也在今年5月宣布赴美设厂的计划。一直走IDM模式(IDM是指集芯片设计、芯片制造、芯片封装、测试到销售的一条龙式产业链模式)的英特尔也宣布在美国亚利桑那州建立晶圆代工厂。

美光公司是全球存储巨头之一,该公司在8月9日的一份声明中表示:“随着《芯片与科学法案》(CHIPS and Science Act)预期的拨款政策成为可能,这项投资将使美国拥有世界上最先进的存储制造技术。”该公司表示,生产将在2025年下半年开始,最终将为美国创造多达4万个新就业岗位,美光就会新产生5000个技术和运营岗位。

8月8日,高通和芯片代工厂格罗方德(GlobalFoundries)宣布达成一项新的合作伙伴关系,其中包括,高通将为格罗方德纽约北部工厂的扩建提供42亿美元的芯片制造资金。高通也宣布计划在未来五年内将美国的半导体产量提高50%。

多位资深芯片研发人士向《财经十一人》分析评价称,美国最终能够建立高端本土芯片供应链,但是过程可能不会很顺利,其主要原因还是在于美国并不具备发展半导体制造业的优势土壤。

台积电创始人张忠谋早前提到,中国台湾在晶圆制造上的优势,一是有大量优秀敬业的工程师、技工和作业员,且愿意投身制造。而美国制造业已经不再吃香,很难有愿意投身制造业的优秀工程师。其次是中国台湾的地理位置以及在新竹、台中和台南形成的产业集群。这是美国目前无法做到的。

新法案可能会刺激更多专业人士投入到半导体产业,但关于产业集群的形成,显然需要更多时间。

对于一直走IDM模式的英特尔,该资深芯片研发人士表示,英特尔的技术也很强,只是其成本过高,工厂效率和成本管控没有台积电强。英特尔走通代工的模式同样需要时间。代工和IDM,是两种截然不同的商业模式。

这项法案对美国的半导体产业起到了重要引导意义,毕竟,不论对于整个半导体产业,或是企业来说,500多亿美元都是杯水车薪,更何况这500多亿美元还要分配给不同的企业。有半导体产业资深人士向《财经十一人》评价认为,更重要的还是地方政府的一些免税政策、各类联邦政府的拨款、投资机构的钱,这几个部分构成了美国发展半导体产业的主要部分。”一位半导体业内人士表示。

这项法案其中一个条款指出,禁止获得联邦资金的公司在中国大幅增产先进制程芯片,期限为十年,违反禁令或未能修正这一违规情况的公司,可能需要全额退还联邦政府的补助。

李巍认为,美国通过此法案逼迫芯片企业在中美之间选边站队,体现了美国一方面要扶持本土的芯片制造,另外一方面要抑制中国的产业升级,这是中美战略竞争的主要方式之一。

他告诉《财经十一人》,无论是20世纪80年代钳制日本半导体产业的种种手段,还是近年来美国在半导体领域对中国高科技企业的强力打压,均体现了借助技术控制、金融控制和市场控制,美国在全球半导体产业的霸权可以被用作打击对手的战略工具。

他认为,半导体是中美产业与科技竞争乃至整个大国战略竞争的必争之地。美国会在继续强化自身技术控制、金融控制与市场控制能力的同时,通过内政外交双管齐下,极力避免美国在这一战略性产业领域出现任何霸权衰落的蛛丝马迹。

一方面,美国在国内通过政界与商界的合力,加快产业回流,复兴本土的半导体制造能力,进一步升级半导体研发能力,努力减少自身对海外半导体供应链的生产依赖,避免半导体产业“空心化”;另一方面,美国正在积极通过经济外交构筑把中国排除在外的半导体产业联盟,试图借用其盟友伙伴的力量来扩大其产业权力的辐射范围,既要保障自身的供应链安全,又要阻止中国的半导体产业崛起。

相比于美国前任总统特朗普大而全的打压方式,拜登“小院高墙”的科技政策更加“精准”,但对华政策的大方向不会改变。这项芯片法案签署之前,美国商务部就通知美国设备制造商,对其向中国出口14纳米甚至更先进设备的许可。14纳米制程是中国大陆目前能够达到的最先进的制程。


中国的两个应对方式

多位半导体行业资深人士认为,美国的这一轮行动,反过来将加速中国半导体产业国产化进程,中国还可以在成熟制程上进一步进行布局来应对。

出于供应链安全的考虑,许多中国芯片设计公司近几年已经出现优先考虑国内供应商的趋势。设计公司寻求代工厂共同研发产线,随之带动了国产设备的市场。中国半导体产业链的应对,已经持续了数年。

此前,多位国产设备商、零部件厂商员工告诉《财经十一人》,如果没有大量客户,设备和产品就没有持续快速迭代的机会,难以发展。这两年,这样的情况正在改变,国产设备中标率明显提升。这为国产设备商的技术改进提供了良好的土壤。

一家国产零部件厂商的研发负责人告诉《财经十一人》,过去,他们给中微半导体的MOCVD设备供货。MOCVD是LED制造中的重要设备,采购金额一般占LED生产线总投入一半以上。如今,他们不仅做进了三安光电的供应链,还给德国的一家头部MOCVD厂商供货。

加大在成熟制程上的布局,是中国企业选择的另一条路径。28纳米通常被认为是一条分界线,28纳米及以下工艺被称为“先进工艺;28纳米以上被称为“成熟工艺”。(注:28纳米有时也被划分到成熟工艺)。需要用到先进制程的电子产品主要是智能手机,其他电子设备需要的芯片 比如5G射频芯片、蓝牙芯片、可穿戴设备、指纹芯片、车用芯片等,大部分在成熟制程的范畴。

第三方数据机构IBS显示,2020年半导体代工市场中,28纳米及以上工艺的市场份额占据大约三分之二,未来五年,先进工艺的市场将不断扩大,但成熟工艺的市场份额仍将不低于50%。这对于中国半导体产业来说,意味着广阔的机会。

当更多设计公司选择中国大陆的代工厂共同迭代产品时,将会形成一个良性循环,中国大陆的芯片代工厂之所以发展缓慢,其原因之一在于缺乏客户和他们共同走完这个试错和升级流程。

“加速国产化,不得不做,也是个好方式。”一位芯片代工厂研发专家表示。


催生中国之外的市场

这一法案的另一影响,可能会使得那些业务可辐射到中国市场的,且相对中立的地区和国家获益。

根据第三方数据咨询BCG和SIA的数据,中国市场的最终消费占了全球芯片产品的24%,与最大需求方美国市场相当。如果再加上中国购买的芯片制造成产品再出口到全球,这部分的市场规模则是35%。这是任何一个半导体产业链公司都不可忽视的一点。从商业的角度,他们需要在靠近客户的地方进行布局。然而,在当下,商业因素中夹杂了政治因素,投资和布局又要重新考虑。

“这件事需要从全球的角度出发看问题。”一位半导体业内人士表示,如果是站在一个半导体企业CEO的角度思考问题,“进入中国市场,不代表只有投资中国这一个方法。”例如最近,他发现,新加坡正在成为了投资的热门,距离中国市场近、有发展半导体的基础,以及推动技术创新的优惠政策。尤其是在地缘政治风险逐渐增高的情况下,这种区位优势更加凸显出来。

20世纪90年代,新加坡政府推动半导体产业的国产化。1991年,新加坡成立微电子研究所(IME),这个机构是新加坡政府和国家大学赞助成立的,从事微电子领域的研究和开发,一些开发项目与企业联合,还有一些项目直接服务于企业。20世纪90年代末,新加坡已经建立了一个包括IC设计、晶圆代工、封装和测试诸多环节,较为完整的半导体产业生态。

过去数十年,包括英飞凌、ST、美光等全球半导体大厂纷纷选择在新加坡设厂。根据新加坡半导体工业协会统计,半导体业作为新加坡电子领域增长最快的部分,2021年产值同比增长30%。2018年新加坡半导体行业协会称,新加坡已经占据了全世界半导体设备约四分之一的出口份额。

一个夸张的说法是,现在在新加坡,可能“闭着眼睛都有钱砸下来。”很多跨国公司也会建议自己投资的企业可以在新加坡建厂。

作者为《财经》记者

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