芯片製造:熱搶、獨立、孤立
全球從來沒像現在這樣,如此在意芯片製造。
2022年11月15日,傳出消息,巴菲特(伯克希爾哈撒韋)罕見地買了40億美元「台積電」股票。消息帶動着A股半導體板塊也集體崛起。「帶貨效果」,不輸馬斯克與新能源。
眾所周知,巴菲特年輕時並不喜歡科技股,哪怕和比爾蓋茨是好朋友,也不買微軟。但越老越「妖」。2017年,已86歲的巴菲特,開始買入蘋果,並在幾年後用驚艷的漲幅,證明了「巴大爺還是大爺」。
那麼,巴菲特到底看好台積電什麼呢?當時我們做了一個討論活動,認可較多的觀點是「台積電終究會變成美積電」。輿論認為,台積電正把「人、設備、技術」都轉移到美國。
果然,沒幾天後,台積電在美國亞利桑那州舉辦了一場聲勢浩大的「遷機儀式」。美國總統、商務部長、蘋果的庫克、英偉達的老黃、AMD的蘇媽等等900名政界人士出席活動。
美國對半導體的重視,可見一斑。
歐洲也在搶半導體。今年年初便公布了《歐盟芯片法案》,給錢430億歐元、從設計到封裝多國公司結盟,最終希望建立一個「最先進的歐洲芯片生態系統」。
日本也沒閒着。先和美國簽署了半導體合作備忘錄,又啟動了新一代半導體國產計劃。豐田、NTT等8家日本巨頭公司一起出資73億日元,成立了半導體公司Rapidus,該公司也獲得了政府700億元補貼支持。Rapidus在拉丁語裡意為「迅速「」。新公司成立後也迅速提出了5年計劃,對尖端製造技術實現量產。
韓國在半導體領域也持續發力。雖然有三星這樣的代工廠,但在光刻膠領域還是被日本卡了脖子,以至於2019年和日本發生衝突時,韓國總統都出來喊話,希望展開有誠意的磋商。而過去幾年,韓國也在潛心研發,據說EUV光刻膠也已經有國產測試了。
印度也瞄向了半導體,希望分一點羹。享受着這波製造業轉移的熱浪,印度企業的胃口也大了起來。大型財閥塔塔集團(Tata)在12月也表示,將很快在印度國內啟動半導體生產業務。先涉足半導體生產的後工序,將來考慮前工序。
全球紛紛發力半導體。怎麼說呢,整個晉西北都亂成一鍋粥。
01.歐洲豎牆又開窗
雖然芯片發源於美國,但歐洲依託紮實的工業體系,尤其汽車、電力方面的強大實力,也是半導體領域的重要玩家。在上世紀90年代的時候,歐洲在全球芯片市場份額市占率也達到了40%。
然而,隨着資本全球化流動、以及東亞地區勞動力成本優勢的吸引,歐洲芯片製造商不斷收縮本土規模,全球半導體製造重心遷移。目前歐洲在芯片生產中的市場份額僅為8%。而在芯片製造環節,10nm以下的先進工藝,則以中國台灣、韓國為主。歐洲份額幾乎為0。
但歐洲芯片產業並不算弱。英飛凌、意法半導體、恩智浦等公司,雖然全球芯片整體排名中處於前十名之外,但是在模擬半導體領域,依然是霸主地位。IDM一體化,掌握核心工藝和發展路徑。
模擬芯片領域,製造工藝並不像數字芯片那樣,追求線寬從15nm到5nm、3nm不斷縮小;而是更注重材料改進和生產工藝提升。這就有點像做飯一樣,鹽少許、油適量,非常需要經驗和積累。競爭者想超越,並非一朝一夕。因而,這也是歐洲芯片的底氣。
在汽車、電力、通信等領域,都離不開歐洲這幾家公司。就連我們頗為自豪的光伏領域,逆變器的核心IGBT模塊,所用芯片依然是歐洲公司為主。但要說到手機、電腦、AI等領域使用的數字芯片,無論在設計、還是製造環節,歐洲的存在感都弱很多。
不過,在《歐盟芯片法案》公布後,歐洲芯片實力正迎來提升,半導體巨頭公司們也在加大歐洲投資。
比如美國英特爾就計劃在德國投資170億歐元,建立兩家半導體製造工廠,而且採用的還是最先進的晶體管工藝。德國也投桃報李,宣布計劃至2024年,為英特爾提供68億歐元財政支持。美國格羅方德公司也宣布,和意法半導體一起,在法國投資57億歐元建廠。
展望來看,雖然有輿論認為,歐洲缺乏芯片設計人才,但中國的發展過程說明,芯片設計是容易補的板子。而需要在意的是,數字芯片的先進工藝,並不是邏輯芯片巨頭們所需要的。或許本土巨頭們會想,養大了美國公司,與我何干。
而另一個關鍵點,則在於「荷蘭ASML」。
荷蘭ASML光刻機對於半導體、對於中國半導體的重要性都不言而喻,所以美國早早就要求用於7nm及以下線寬先進工藝的EUV產品,對華禁售。而最近,美國又在「慫恿」荷蘭,對並不那麼先進的DUV也限制出口中國。
雖然荷蘭還在糾結,畢竟高峰時中國大陸貢獻了ASML三分之一收入,但如果美國找到了更誘人的條件,比如找到訂單的接盤方,那或許荷蘭也就「順從」了。而這是否會引起中方的應對,就不得而知了。
但從正在發生的現實來看,歐洲也有意在半導體領域「豎牆」。
比如,在10月27號左右,有消息稱,德國政府計劃批准瑞典Silex收購德國Elmos的汽車芯片產線。Silex是中國公司賽微電子的控股子公司。結果,兩周後,德國內閣最終還是以國家安全為由把這個議案否掉了。而英國政府也要求我國企業聞泰科技子公司安世半導體玻璃英國晶圓廠股權。
給你一堵牆,給他一扇窗。歐洲的半導體自主策略,並非一碗水端平。
02.日本也怦然心動
日本半導體的發展,如果用一句話總結,就是:成也美國、敗也美國。
1950s年代,日本被選作了美國的亞洲戰略根據地、亞洲工廠。隨後的美國,對日本敞開了懷抱,資金、技術統統給。伴隨着冷戰的推進,美國科研力量開始向軍用電子產品傾斜,日本趁機成為了民用電子的承接者,美國甚至派工程師到日本手把手傳授生產小竅門。
1953年,東京通信工業(SONY前身)創始人盛田昭夫飛往紐約,競買貝爾實驗室的晶體管專利,兩年後研發出了全球第一台晶體管收音機。1960s,日本NEC向美國仙童公司購買平面光刻工藝,日本集成電路製造能力提升。
伴隨着日本政府和企業舉國之力,日本半導體節節攀升。技術、市占率都開始超越美國。以至於1980年,惠普公布了一份DRAM存儲芯片採購質量對比書,美國巨頭英特爾、德州儀器和莫斯泰克的不合格率,竟比日本NEC、日立和富士通等三家企業整整高出6倍。尼康的光刻機,也成為設備領域王者。
美國半導體企業被日本公司擠壓地喘不過氣。野心越來越大的日本,開始向美國本土擴張。比如,在影視娛樂方面,1989年索尼收購了美國哥倫比亞公司。而在半導體領域,日本竟然希望收購仙童公司股份。不誇張地說,仙童是美國半導體的靈魂所在。是可忍孰不可忍。
從1950s年代起,美國便對日本紡織、鋼鐵、彩電、汽車等產業進行了制裁。而對半導體的制裁,則要從1985年開始,跟隨在國家安全、廣場協議、301K等大旗之下。
再加上韓國的強勢「上位表態」,最終,日本半導體產業大幅滑落,DRAM存儲芯片市占率從1985年左右的80%,下跌到2005年的10%左右。光刻機,也被排在美國主導的聯盟之外,最終被濕法工藝取代。
日本只好收縮在材料領域,不斷夯實。而和材料相關度很高的功率半導體領域,日本瑞薩電子,依然是第一梯隊玩家。圖像傳感器領域,索尼也依然是第一。但這個結果,對美國而言,也已經達成目標了,只是「教訓」一下而已,並非「清理門戶」。畢竟,目光已經瞄向了正崛起的中國大陸半導體。
原以為日本就這樣守着一方水土安然下去,但也許是看到各國都對半導體製造如此傾心,全齊局面也又「混亂」了些 ,於是,便也怦然心動。但政府的700億日元補貼,折合人民幣也就35億元,對半導體製造而言,也只是灑灑水。
網上有個討論,關於日本如何丟了光伏產業。日本也是最早引入光伏產業的國家之一,幾乎和德國同步。在2007年之前,製造能力也是前列。但結果現在已經很清楚了,日本光伏產業,遠遠落後於中國。
有說法認為,日本的膽小、保守、短視導致了這一結果。
但實際也並不然。
日本膽小嗎?軍事上覬覦東亞、偷襲珍珠港,商業上收購哥倫比亞、窺視仙童,這都不算膽小,反而是野心很大,甚至是魯莽。
日本保守嗎?在1965s年代,日本的口號是「趁着世界技術革新的東風,讓日本走向新的建國之路」。日本戰後經濟快速發展,其實恰恰是「開放」。
日本短視嗎?以半導體為例,1976年通產省牽頭的VLSI技術研究所,在當時就合計投入720億日元,最終孵化出1557件專利,從而實現技術逆襲美國。汽車領域,豐田的氫能源戰略,也是前瞻領先。
所以,日本未必膽小、保守、短視,但日本的戰略空間,和中美歐相比,確實有限。國土面積、產業縱深、主權安全、需求市場等等,都沒有太多折騰空間、時間。
比如光伏,我國可以先不考慮棄光率,而先發展光伏電站,隨後再用特高壓來解決。技術十字路口,我們也可以多重下注,全都嘗試。而美國擁有全球市場,創新高地,試錯的收益也優於成本。何況,很多時候,技術可以直接拿,就像台積電的5nm、3nm工廠一樣。
所以,日本儘管有心,但是,隨着半導體製造業要求的技術、資金都越來越高,日本想占據一席之地,難度也是非常大(也許最終還是,抱美國大腿、聽指揮)。
面對中美歐競爭者,用《蝙蝠俠》裡的話來說,不要用你全部的積蓄,挑戰別人的零花錢。
03.中國台灣想守住護體神山
中國台灣很清楚台積電的價值,當年藉助產業分工的歷史進程,結合張忠謀等技術人才的自我奮鬥,最終成就了在芯片製造領域遙遙領先的台積電。台積電成為台灣經濟的驅動力,也成為地緣政治中的博弈點,可謂是「護體神山」。
倘若沒了台積電,會怎麼樣?這個問題,相信台灣省當局也反覆思考過很多次,當然不希望「身體被掏空」。所以當局提出,要遵循台灣省之外的晶圓廠,技術工藝要比台灣地區的晶圓廠落後一代,也就是「N-1」的原則。
這個原則,一度也成為大陸引入台積電工廠、提供產業政策時,輿論討論的焦點。而這次台積電搬遷到美國,台灣當局也表示,N-1原則,必須堅持,關鍵技術必須以台灣為據點。但,現實如何呢?
在亞利桑那州的工廠,原計劃是5nm工藝,但目前消息來看,一個工廠計劃是2024年量產4nm,另一個是2026年量產3nm。當然和台灣晶圓廠相比,依然落後兩年左右,但可以看出,美國還是提出了更高要求。
在亞利桑那州遷機儀式上,張忠謀講了個「噩夢」,大意就是1995年曾嘗試在美國建廠,但美國工廠成本太高、進展非常糟糕。但這一次,台積電的投資金額還是從120億美元,增加到了400億美元。成為亞利桑那州、甚至美國歷史上,規模最大的外資直接投資案例之一。
毫無疑問,台灣省當局想保留「台積電」這張底牌。而某種意義上講,半導體在美國也算是「夕陽產業」了,和生物製藥、生命科學相比,風投更青睞後者。如果不是大陸的崛起,也許美國也就安於現狀了。但如今,美國卻也真的想把牌桌、甚至牌房都收進來。
這似乎是一個需要時間但又確定的趨勢。至於成本、效率,在安全和國家意志面前,都只能靠後了。
但芯片產業早已全球化。從設計到生產、組裝、封測等等,包括了1000多個步驟,需要300多種材料;而設備等領域更是數以十萬計的零部件。全產業鏈有1.5萬家分布全球的供應商,一顆完整的芯片,甚至需要數十次跨境貿易。
全球化現狀下,美國真的要建立本土自主產業鏈也是不可能的,但建立一個「聽話」的產業鏈,則是五角大樓希望做到、也在不斷努力的。
而印度等國,正好趁勢來分一點羹,目前不是、未來很長一段時間內,也不會成為產業重要影響者。但如果消費電子製造業不斷成熟,那發展匹配相應的芯片製造,也就順其自然了。
對台積電而言,美國的強行割裂,也許是一場噩夢,但張忠謀也說,這次準備更充分,(美國建廠)的夢想將會成功實現。
04.尾聲:商業和自主
最近,也一直有消息稱,日本、荷蘭將跟隨美國規定,限制中國半導體產業。與其說美國希望芯片自主「獨立」,倒不如說,美國嘗試將大陸芯片產業「孤立」。
雖然說歐洲、日本、美國,要建立獨立的先進芯片製造業都有難度,但總歸歐洲有模擬半導體、有荷蘭光刻機;日本有半導體材料、光刻機工業;美國更是有技術標準、終端品牌,甚至軍事大棒。他們都有能對產業產生一定程度「卡脖子」的能力。
相比之下,我國要建立獨立先進芯片製造業的難度則更大,但卻也是不得不做、迫切性更強。核彈、北斗等等,許多領域我國也都是這樣過來的。而對於商業性更強的半導體而言,也許現在要做的卻是「暫時忽略商業性」:
先不考慮先進性工藝,而是完備性鏈條。建立一條完全國產的製造產線,開動起來。而不是在幾個環節,通過驗收,做個答辯之類,就結束了。從無到有、從有到優,有時候也確實急不得。
2003年,中國曾出資了2.3億歐元,和歐盟合作,參與伽利略系統建設。但在實際運作過程中,核心數據、信息,卻都不讓中國接觸。後來,歐盟又以安全為由,各種阻擾中國參與。2007年合作就作罷了。
中國研發人員知恥後勇,從二代到三代,一步步改進,最終有了55顆衛星構建的北斗導航系統。不僅定位技術可以和美國GPS、歐洲伽利略抗衡,也先後和近140個國家簽署了合作協議,服務面向全球。
我們有開放的心態,但要做到「世界以痛吻我,我要報之以歌「,關鍵還是要有自主崛起的底氣和能力。-來源:遠川科技評論-