美國(guó)“重振”半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的棋局

時(shí)間:2021-11-12

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導(dǎo)語(yǔ):今年9月,美國(guó)商務(wù)部以應(yīng)對(duì)全球芯片危機(jī)為名,要求包括臺(tái)積電、三星在內(nèi)的20多家芯片相關(guān)企業(yè)在11月8號(hào)之前提供商業(yè)機(jī)密數(shù)據(jù)。

  截止至目前,根據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道顯示,包括臺(tái)積電在內(nèi)的中國(guó)臺(tái)灣廠(chǎng)商,以及包括三星、SK海力士在內(nèi)的韓國(guó)廠(chǎng)商均已提交資料,但他們表示,在提交的材料中不會(huì)披露客戶(hù)的關(guān)鍵資料。

  從美國(guó)重提他們?cè)诎雽?dǎo)體行業(yè)的地位,到美國(guó)鼓勵(lì)半導(dǎo)體廠(chǎng)商在美國(guó)本土建廠(chǎng),再到美國(guó)要求晶圓代工廠(chǎng)“自愿”提交數(shù)據(jù),美國(guó)圍繞著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了很多布局。

  美國(guó)“重奪”半導(dǎo)體市場(chǎng)地位的經(jīng)驗(yàn)

  從肖克利半導(dǎo)體實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)的“八叛逆”,讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)逐漸走向了商業(yè)化。他們圍繞著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成功創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷,吸引著越來(lái)越多的半導(dǎo)體初創(chuàng)企業(yè)聚集到硅谷,硅谷也成為了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最初騰飛的地方。

  上世紀(jì)80年代中期前,美國(guó)一直穩(wěn)坐世界半導(dǎo)體老大的位置,并占據(jù)世界半導(dǎo)體市場(chǎng)50%以上的份額。后來(lái),日本以DRAM存儲(chǔ)產(chǎn)品為突破點(diǎn),在當(dāng)時(shí)日本汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和全球大型計(jì)算機(jī)市場(chǎng)的東風(fēng)下得以迅速崛起——根據(jù)相關(guān)報(bào)道顯示,20世紀(jì)70年代美國(guó)曾經(jīng)占據(jù)全球半導(dǎo)體市場(chǎng)70%的份額,但后來(lái)日本通過(guò)官產(chǎn)學(xué)合作取得技術(shù)上的突破,在微電子、半導(dǎo)體、存儲(chǔ)器等領(lǐng)域超越了美國(guó),一度使美國(guó)在世界半導(dǎo)體市場(chǎng)所占份額降低到37%。

  為了重奪半導(dǎo)體市場(chǎng),美國(guó)政府不僅以反傾銷(xiāo)名義令日本政府調(diào)整產(chǎn)業(yè)政策。在技術(shù)趕超層面上,美國(guó)政府還在1987年聯(lián)合了14家企業(yè)建立了半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)盟(即Sematech)主攻IC制造工藝及其設(shè)備,以對(duì)抗日本在存儲(chǔ)方面的先進(jìn)技術(shù)。其使命有二:其一,提高半導(dǎo)體技術(shù)的研究數(shù)量;其二,為聯(lián)盟內(nèi)的成員企業(yè)提供研發(fā)資源,使其能夠分享成果、減少重復(fù)研究造成的浪費(fèi)。

  根據(jù)維基百科顯示,1990年代中期以來(lái),通過(guò)該聯(lián)盟已經(jīng)獲得成效。1996年聯(lián)盟董事會(huì)決定中止財(cái)政補(bǔ)貼后,并開(kāi)始將起工作重點(diǎn)從美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到更大的國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

  通過(guò)這些方式的布局,美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)重新回到世界第一的地位。這一點(diǎn)從當(dāng)時(shí)Gartner所統(tǒng)計(jì)的全球前十大半導(dǎo)體企業(yè)的排名中便可看到這種變化。

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  1990年Gartner所統(tǒng)計(jì)的全球前十大半導(dǎo)體企業(yè)。圖片來(lái)源:維基百科

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  1996年Gartner所統(tǒng)計(jì)的全球前十大半導(dǎo)體企業(yè)。圖片來(lái)源:維基百科

  從電子復(fù)興計(jì)劃到CHIPS法案

  在與日本爭(zhēng)奪半導(dǎo)體市場(chǎng)的競(jìng)賽中,美國(guó)恢復(fù)了其在全球市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。隨后,隨著電子產(chǎn)品在全球范圍內(nèi)的發(fā)展,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也再次發(fā)生了遷移,韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣在這個(gè)期間成長(zhǎng)了起來(lái),但他們的在這個(gè)階段的成長(zhǎng)并沒(méi)有影響到美國(guó)在全球半導(dǎo)體市場(chǎng)的地位。

  直到摩爾定律開(kāi)始出現(xiàn)瓶頸,新技術(shù)開(kāi)始在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)當(dāng)中迸發(fā),這不僅為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī),也意味著有些半導(dǎo)體企業(yè)會(huì)乘勢(shì)而起。

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  2020年,美國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)份額。圖片來(lái)源:SIA

  因此在這種情況下,美國(guó)開(kāi)始重新重視半導(dǎo)體技術(shù)方面的提升。2017年,美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)提出了“電子復(fù)興計(jì)劃”,并在隨后五年內(nèi)投資約15億美元,計(jì)劃旨在解決摩爾定律延續(xù)面臨的障礙以及電子技術(shù)快速發(fā)展50年來(lái)面臨的挑戰(zhàn)?!半娮訌?fù)興計(jì)劃”的第一階段關(guān)注新型電路材料、新體系架構(gòu)和軟硬件設(shè)計(jì)創(chuàng)新,下一階段則側(cè)重于國(guó)防企業(yè)的技術(shù)需求和能力與電子行業(yè)的商業(yè)和制造現(xiàn)實(shí)的結(jié)合。意在保持美國(guó)在半導(dǎo)體技術(shù)的領(lǐng)先地位、并為美國(guó)下一波半導(dǎo)體發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

  尤其是伴隨著5G、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展,美國(guó)開(kāi)始有針對(duì)性地進(jìn)行了布局,他們所煽動(dòng)的蝴蝶翅膀,也影響了接下來(lái)全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的變革。特別是在產(chǎn)能短缺的問(wèn)題持續(xù)影響著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的情況下,使得美國(guó)開(kāi)始重提半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的重要性。

  2020年6月,美國(guó)國(guó)會(huì)議員正提出《CHIPS Act》,計(jì)劃以5年250億美元的研究與建設(shè)資金并稅收抵免優(yōu)惠,以加強(qiáng)美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)建立完整生產(chǎn)工廠(chǎng)。法案包括一項(xiàng)計(jì)劃,即要求州和商務(wù)部制定一項(xiàng)聯(lián)邦計(jì)劃,該計(jì)劃將與州政府對(duì)晶圓制造代工廠(chǎng)的公司提供的激勵(lì)措施,對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備給予40%的可退還所得稅扣抵,以吸引產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)群聚效果,在美國(guó)建立先進(jìn)且完整的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈體系。7月,美國(guó)推出了一項(xiàng)旨在振興美國(guó)本土芯片產(chǎn)業(yè)的法案——《美國(guó)晶圓代工業(yè)法案》(American Foundries Act of 2020.AFA)。

  今年2月,美國(guó)發(fā)起了100 天半導(dǎo)體供應(yīng)鏈審查。作為審查的一部分,美國(guó)商務(wù)部對(duì)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)(從設(shè)計(jì)和制造到組裝、測(cè)試和封裝,以及材料和半導(dǎo)體設(shè)備)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析,并為解決這些風(fēng)險(xiǎn),包括長(zhǎng)期和短期。在6月公布的審查結(jié)果顯示,在過(guò)去的20 年中,美國(guó)已從占全球半導(dǎo)體產(chǎn)量的37%下降到了12%。

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  美國(guó)半導(dǎo)體制造份額。圖片來(lái)源:SIA

  在這樣的情況下,美國(guó)或許已經(jīng)將半導(dǎo)體制造視為是本輪全球半導(dǎo)體競(jìng)賽中的重點(diǎn)。

  美國(guó)再次上演“重振”半導(dǎo)體行業(yè)地位?

  從半導(dǎo)體企業(yè)的類(lèi)型上看,以IDM模式運(yùn)營(yíng)的半導(dǎo)體公司和晶圓代工廠(chǎng)均擁有生產(chǎn)芯片的能力。從目前市場(chǎng)情況上看,無(wú)論是成熟工藝擴(kuò)產(chǎn)還是先進(jìn)工藝布局,都受到了業(yè)界的關(guān)注。其中,根據(jù)Yole在2020年發(fā)布的一則報(bào)告中,顯示出了在先進(jìn)工藝向前發(fā)展的過(guò)程中,致力于先進(jìn)工藝的廠(chǎng)商越來(lái)越少(這也是晶圓代工領(lǐng)域的崛起為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的變化之一)。

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  130mm~5/3nm晶圓制造廠(chǎng)商變化。圖片來(lái)源:Yole

  高端芯片對(duì)先進(jìn)工藝的需求較大,尤其是在5G的較量當(dāng)中,先進(jìn)工藝對(duì)其發(fā)展起到了重要的作用。因此,美國(guó)在芯片制造方面不僅在呼吁美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)在本土建立芯片制造工廠(chǎng),還在鼓勵(lì)臺(tái)積電、三星等致力于先進(jìn)工藝的半導(dǎo)體企業(yè)在美建廠(chǎng)。根據(jù)外媒在今年5月的報(bào)道顯示,按照美國(guó)政府的計(jì)劃,未來(lái)將會(huì)有6~7家半導(dǎo)體工廠(chǎng)在美國(guó)本土建設(shè),這其中包括5nm、3nm產(chǎn)線(xiàn)。

  而后,英特爾、臺(tái)積電、三星、格芯等公司在美建廠(chǎng)的計(jì)劃均浮出水面。另一方面,在美國(guó)政府的呼吁之下,我們也看到美國(guó)各州也開(kāi)啟了半導(dǎo)體的“爭(zhēng)奪戰(zhàn)”。

  美國(guó)的亞利桑那州是英特爾最大的生產(chǎn)基地,基于他們?cè)?980年便在此處進(jìn)行芯片制造,使得該地區(qū)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈較為完整,而這也是吸引半導(dǎo)體廠(chǎng)商來(lái)此建廠(chǎng)的原因之一。

  除了亞利桑那州以外,今年10月,德克薩斯州州長(zhǎng)Greg Abbott宣布成立國(guó)家半導(dǎo)體中心德克薩斯工作組。這是為了協(xié)調(diào)向美國(guó)商務(wù)部提出的將德州建設(shè)為國(guó)家半導(dǎo)體技術(shù)中心(NSTC)和國(guó)家先進(jìn)封裝制造工程(NAPMP)未來(lái)基地的提案。據(jù)外媒報(bào)道顯示,德克薩斯州有200多家半導(dǎo)體制造企業(yè),自2015年以來(lái),該州的半導(dǎo)體制造企業(yè)增長(zhǎng)了近35%。而這也使得德州成為了芯片制造的熱選建廠(chǎng)地址之一。

  從各家的選址上看,臺(tái)積電選擇了在美國(guó)亞利桑那州菲尼克斯建設(shè)一座300mm晶圓廠(chǎng);今年3月,英特爾首席執(zhí)行官帕特·蓋爾辛格在演講中提到,英特爾將投資200億美元在亞利桑那州新建兩座晶圓廠(chǎng);今年7月,格芯宣布將在其總部紐約州馬耳他市附近建設(shè)第二座工廠(chǎng),并將投資10億美元提高產(chǎn)能;三星在美國(guó)的芯片制造工廠(chǎng)雖然還未正式敲定,但地點(diǎn)大概率會(huì)在德州、亞利桑那州和紐約州之一。

  但從最近的一些報(bào)道上看,臺(tái)積電、三星、英特爾都在爭(zhēng)取美國(guó)政府在芯片制造上的補(bǔ)貼,同樣美國(guó)各州也在極力爭(zhēng)取美國(guó)政府的芯片制造政策向其傾斜。但從美國(guó)的政策補(bǔ)貼情況上看,他們所能提供的依舊是杯水車(chē)薪。

  正如張忠謀在前不久的演講中所說(shuō)的,美國(guó)過(guò)去半導(dǎo)體制造市場(chǎng)占有率曾達(dá)42%,目前降至17%,美國(guó)政府積極推動(dòng)半導(dǎo)體在美國(guó)制造,希望讓半導(dǎo)體制造市場(chǎng)占有率回升。但目前美國(guó)供應(yīng)鏈不完整,且生產(chǎn)成本高,這可能也會(huì)導(dǎo)致美國(guó)半導(dǎo)體在本地制造的計(jì)劃不會(huì)成功。

  另一方面,對(duì)于先進(jìn)工藝本身而言,工藝越前發(fā)展所要的研發(fā)投入也就越高——三星準(zhǔn)備投入1160億美元在3nm制程的研發(fā)和生產(chǎn)。從這一點(diǎn)上看,先進(jìn)工藝的玩家越少,各大廠(chǎng)商肯投入的資本也越來(lái)越高,跑在前面的廠(chǎng)商也得到的回報(bào)也會(huì)越大。尤其是在全球都在重視先進(jìn)工藝的發(fā)展之時(shí),當(dāng)?shù)氐南嚓P(guān)政策也會(huì)進(jìn)行一定的幫助(例如韓國(guó)的K半導(dǎo)體戰(zhàn)略計(jì)劃就是針對(duì)韓國(guó)在未來(lái)芯片制造領(lǐng)域的地位而制定的計(jì)劃)。而這也意味著,美國(guó)要想再次“重振”其芯片制造在半導(dǎo)體地位之旅不會(huì)很容易。


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