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        深度:2800億美元《芯片法案》,究竟安的什么心?

        每日經濟新聞 2022-08-14 21:03:40

        當下,全球芯片產業鏈早已深度融合,完全“脫鉤”純屬逆流而動,并不現實。

        每經記者 朱成祥  王晶    每經編輯 梁梟    

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        曾經的自由貿易倡導者,如今卻把產業當作地緣政治工具,大搞經濟脅迫。

        北京時間8月9日晚間,美國總統拜登正式簽署《2022芯片與科學法案》(以下簡稱芯片法案)。該法案整體涉及金額約2800億美元,包括向半導體行業提供約527億美元的資金支持,為企業提供價值240億美元的投資稅抵免,鼓勵企業在美國研發和制造芯片,并在未來幾年提供約2000億美元的科研經費支持等。

        此外,芯片法案還特別要求,接受財政補助的廠商不得在中國新建、擴展先進制程工藝。這一“胡蘿卜加大棒”的招數,無疑將迫使國際芯片巨頭們在建設先進制程時“二選一”,要么選擇中國,要么選擇美國。

        對于拜登簽署芯片法案,在8月10日舉行的中國外交部例行記者會上,發言人汪文斌表示,搞限制“脫鉤”只會損人害己。任何限制打壓都阻擋不了中國科技發展和產業進步的步伐。

        當下,全球芯片產業鏈早已深度融合,完全“脫鉤”純屬逆流而動,并不現實。也有業內觀點認為,目前國產芯片的當務之急仍是做好成熟工藝。此外,中國半導體還可借助Chiplet[1]技術實現“彎道超車”。

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        “一箭三雕”的如意算盤能實現嗎?

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        芯片法案包含兩個核心內容:一是向半導體行業提供約527億美元的資金支持,并為企業提供價值240億美元的投資稅抵免,鼓勵企業在美國研發和制造芯片;二是在未來幾年提供約2000億美元的科研經費支持,重點支持人工智能、機器人技術、量子計算等前沿科技。

        而最引人關注的,當屬527億美元資金支持半導體行業。其中大頭為CHIPS for America Fund(美國芯片基金),共計500億美元。而這500億美元中,390億美元用于半導體制造、組裝、測試、先進封裝,或研發的國內設施和設備。其中20億美元用于成熟半導體制造。這意味著,芯片法案涉及制造部分的絕大部分資金或將用于先進制程工藝以及先進封裝。

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        圖片來源:德邦證券研報截圖

        或是為了阻礙中國先進制程的發展,芯片法案還添加了與中國相關的條款,即為了所謂的美國技術領導地位和供應鏈安全,要求財政援助的接受者,加入一項禁止在中國或其他有關國家對半導體制造進行某些實質性擴張的協議。這些限制將適用于任何新工廠,除非該工廠主要為該國生產“legacy semiconductors(已過時但因使用范圍廣而難以替代的半導體)”。

        簡而言之,就是一項“二選一”條款,禁止獲得聯邦資金的公司在中國大幅增產先進制程芯片,期限為10年。

        在電子創新網CEO張國斌看來,芯片法案是想通過美元補助吸引全球半導體制造資源回籠美國,一方面解決美國企業缺芯問題;另一方面也試圖抽干中國的半導體制造資源;順帶限制其他國家、地區半導體公司在中國的投資,“一箭三雕”。

        “未來的芯片產業將是美國制造”——這是美國總統拜登的“芯”愿。如意算盤打得響,但美國真的能如愿嗎?答案是未必。

        的確,半導體起源于美國。1947年,晶體管在美國貝爾實驗室誕生,標志著半導體時代的開啟。歷經七十余年發展,半導體產業逐漸形成多個國家和地區參與的全球化分工。美國強在設備、材料、軟件和芯片設計;韓國、中國臺灣地區強在先進晶圓制造;中國大陸則擁有全球最大的芯片應用市場。

        “中國是全球最大的IC[2]消費市場,全球三分之二的半導體消耗在中國。(芯片法案)可能把龐大的IC市場拱手讓給中國本土晶圓廠商。”張國斌補充表示。

        阻礙自由競爭,將會帶來資源錯配,效率損失,這并非美國此前標榜的自由貿易原則。強行“揠苗助長”晶圓制造,可能會帶來美國芯片產業內部的資源錯配。

        1990年時,美國晶圓制造產能全球占比仍高達37%,而到目前已然降至12%。這是長期市場競爭和全球化分工的結果。“以鄰為壑”,遏制中國半導體行業發展,很有可能損人害己。

        人民網援引美國智庫戰略國際研究中心分析稱,在復雜和高度依存的全球價值鏈中,美國和中國的半導體企業早已深度融合,要使供應鏈完全本地化,將付出巨大的經濟和技術成本。因此,全球半導體行業完全“脫鉤”是非常不切實際的。違背自由競爭原則,強行“二選一”,結果很可能是“竹籃打水一場空”。

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        美國晶圓制造的內在問題

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        盡管美國芯片制造存在成本高等諸多難點,“脫鉤”非常不切實際,但對于跨國經營的芯片制造巨頭而言,在芯片法案出臺后,可能將不得不面臨“二選一”的難題。要么選擇中國,要么選擇美國。

        近日,阿斯麥公司首席執行官彼得·溫尼克發出警告:“世界不能忽視的事實是,中國大陸的半導體制造能力對于滿足全球市場需求至關重要。”

        美國國際戰略聯盟公司創始人顧屏山(George Koo)在接受《中國日報》采訪時表示,在美國作出不讓中國獲得半導體技術的決定前,半導體產業是全球化的市場,每個供應商都能基于自身比較優勢參與競爭。如今,美國人為創造了一個以美國為中心的市場,將中國排除在外。這樣一來,沒有人是贏家。

        臺積電創始人張忠謀也不止一次發表看法稱,不看好美國做半導體制造,缺少芯片制造人才,最終將是白忙一場。日前,張忠謀又重申了這一看法:不看好美國、日本又開始搞半導體制造。

        美國的圖謀,是打造一個以美國為核心的半導體產業鏈,一切“美國優先”。

        芯謀研究認為,美國芯片法案的核心目的是增強本土半導體產業的競爭力,關鍵措施是以制造業為核心,強化本土芯片制造能力,而主要手段是通過扶持龍頭企業建產線、擴產能、帶動全產業鏈發展。

        當下,美國芯片制造龍頭當屬英特爾,它扶得起來嗎?

        十年前,英特爾是巋然不動的芯片王者。如今,英特爾在先進工藝方面不如臺積電、三星。

        強大的芯片設計能力、強大的芯片制造能力,是英特爾的兩道護城河。在PC時代,英特爾的對手幾乎只有AMD[3]。然而進入智能手機時代,手機芯片迸發出對更先進工藝的需求,令后來者有了追趕的希望。

        2012年,英特爾以“王者之姿”推出第三代酷睿,22納米芯片傲視群雄。相比之下,同一年發布的蘋果A6處理器,仍采用三星代工的32納米技術。

        由于技術儲備過于雄厚,每次只愿意“釋放”一點點技術升級,英特爾甚至被廣大用戶戲稱為“牙膏廠”,即像牙膏一樣,每次只愿意擠一點點。

        然而,英特爾的“王者地位”并非牢不可破。2012年,蘇姿豐加入AMD,在她的帶領下,AMD逐漸“起死回生”。2012年,以蘋果A6處理器為代表的手機芯片,也在制程上向英特爾發起追趕。

        2012年~2020年,蘋果A系列處理器制程水平持續升級,從32納米一直升級到5納米。而英特爾,本來應按照“Tick-Tock”[4]?鐘擺模型的迭代策略,一年更新制程工藝,一年更新微處理器架構,即兩年更新一次制程工藝。然而,英特爾2015年開始使用14納米,直到2021年,還是使用14納米及其衍生系列。

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        雖然英特爾在制程命名上與三星、臺積電存在差異,但多年停滯不前,也令英特爾與三星、臺積電差距越拉越大。英特爾在10納米領域多年“蹉跎”,是否也反映出美國在芯片制造本地化生產上存在一些問題呢?

        事實上,不同國家和地區有著不同的資源稟賦,在芯片產業鏈上的分工也不同,美國試圖通過芯片法案強行扭轉芯片行業全球產業分工的做法,或將擾亂全球芯片產業鏈。并且,憑借美國的現實條件,能否依靠補貼建立起大規模先進晶圓工廠也是個疑問。

        美國晶圓制造行業的衰落,是自由競爭的結果。當下,上市公司都以利潤為導向,發展重資產的晶圓制造并不能給芯片股的財務報表增色。

        在這種思維導向下,芯片巨頭AMD就于2008年把自家晶圓廠賣給了中東財團,這便是目前位列全球第四大代工廠的格羅方德。

        頭豹研究院8月11日書面回復《每日經濟新聞》記者時表示,美國芯片制造本地化主要難點在于成本高與配套基礎設施仍待更新。一方面,晶圓制造的資金投入巨大,2021年采用IDM[5]模式的英特爾固定資產為632.45億美元,采用Fabless[6]模式的英偉達固定資產則為27.78億美元,出于經濟效益方面的考慮,若美國建廠收益不符預期,廠商在美國本土產能擴建的步伐仍會受到阻力。另一方面,美國很多基礎設施缺乏投入、仍待更新,對于工廠投產及日常運營存在著潛在影響。

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        借芯片法案打壓中國是“搬起石頭砸自己的腳

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        “在美國芯片產業鏈版圖中,晶圓制造因在本土建造成本高(包括投入、稅率、員工薪資等)而有所缺失,為提高經濟效益,芯片廠商產能主要布局在海外或選擇Fabless模式找亞洲代工廠代工。”頭豹研究院表示。

        可以看出,美國晶圓制造產業經歷三十年衰退的原因是,在自由市場競爭下,美國公司優先發展經濟收益更好的芯片設計以及設備、材料,這是芯片產業鏈全球化分工的結果。

        如今,美國為何又要強行逆轉全球化分工呢?

        臺積電和三星是美國所需芯片的主要生產商,但這兩家企業的主要制造工廠都在東亞地區。芯謀研究認為:“由于東亞特殊的地緣政治,當全球大國以底線思維考量供應鏈安全時,美國吸引臺積電、三星到本土設廠,既有以先進制造完善美國半導體生態的考量,又有極限狀態下供應鏈安全的考量。”

        頭豹研究院也表示:“在經過疫情沖擊之后,從行業角度來看,產業鏈安全重要性凸顯,多個國家都開始重視起產業鏈本土化的發展;從國家經濟來看,晶圓制造屬于先進制造,推動晶圓制造有助于提振經濟。”

        不過,美國晶圓制造的衰落是其自身原因,重振晶圓制造產業也應該從“內因”著手。強行搞“二選一”,很可能擾亂全球產業鏈。

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        圖片來源:攝圖網-501123322

        以處理、存儲芯片為例,先進的處理器芯片、存儲芯片產能主要位于東亞;IC消費市場也主要在中國。而美國,主要提供芯片設計、IP[7]、設備、材料以及EDA[8]軟件等等。從這個角度看,美國強在上游,而中下游主要以東亞地區為主。

        美國通過芯片法案,欲把晶圓制造產業帶回,可能的結果反而是三星、臺積電這些廠商失去中國市場。

        頭豹研究院認為:“三星中國工廠最近的擴產計劃已在近期完成擴建、SK海力士暫無明確在美建廠的計劃,短期無明顯影響。后續若站隊美國后沒做好針對中國市場的戰略部署,或會因受到建廠資金壓力,顯著降低其產品在中國市場的競爭力。”

        頭豹研究院還表示,目前在中國大陸和美國兩地均有新建或擴建產能計劃的晶圓廠主要是中國臺灣的臺積電,而臺積電在大陸的工廠產線主要為28納米及16納米產線,正在擴產的產線為28納米,主要用于滿足國內規半導體的需求。國內新能源車市場是全球最大的市場,若臺積電擴產受到影響,影響或會較大。

        芯片法案強行“二選一”,一方面,沒有解決美國晶圓制造衰落的根本問題,另一方面很可能搬起石頭砸自己的腳。

        方正證券科技首席陳杭曾在2021年6月的一份研報中認為,當下中國成熟工藝缺得更多,8英寸比12英寸緊缺,12英寸的90/55nm比7/5nm緊缺。當務之急反倒不是7/5/3nm,而是先做好成熟工藝。

        補貼本土晶圓工廠,限制中國先進制程,芯片法案可能打錯了算盤。在先進制程領域,美國真正的對手是韓國,以及中國臺灣地區,而中國大陸正蓬勃發展成熟制程。

        電子創新網CEO張國斌8月10日告訴《每日經濟新聞》記者:“高端工藝只有一些處理器芯片用得著,80%的芯片需求28納米及以上制程都可以滿足。比如MCU[9],很多才到40納米。此外,一些模擬工藝更是不需要先進制程。”

        上述研報也顯示,一部手機里面除了AP[10]和DRAM[11]外,其他絕大多數芯片都是成熟工藝。電動汽車需要的芯片,特別是功率半導體芯片/MCU芯片都是12英寸或是8英寸。

        而中國另一大優勢在于消費市場。“中國是全球最大的IC消費市場,全球三分之二的半導體消耗在中國。(芯片法案)可能把龐大的IC市場拱手讓給中國本土晶圓廠商”張國斌補充表示。

        若是如此,芯片法案可能補貼了晶圓制造廠商,卻傷害了美國的芯片設計廠商。而芯片設計恰恰是美國的優勢所在。英偉達、高通、博通、德州儀器、亞諾德、美光等廠商,每年有大量芯片銷往中國。

        Counterpoint Research高級研究分析師Ivan Lam通過微信接受記者采訪時也表示:“半導體產業不是獨角戲,需要全球分工合作,沒有中國的參與,將給市場帶來較大影響。”

        頭豹研究院也表示:“國內晶圓廠能更好地滿足本土需求,將有望獲得更多機會,同時為保證國內產能穩定,業內各方將加強協作,預期國家也將推出更多芯片相關政策,推動中國供應本土化快速發展。”

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        中國芯片有哪些機會?

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        芯片法案原本是為促進美國芯片產業發展,但華爾街并未將之視為“利好”,美國芯片企業股價不漲反跌。8月9日,美國費城半導體報收2866.90點,大跌4.57%。高通下跌3.59%、博通下跌2.33%、美光下跌3.74%、英特爾下跌2.43%。

        反倒是芯片法案發布前后,A股Chiplet概念股連續大漲。8月9日~8月11日,東方財富Chiplet概念分別上漲6.68%、2.08%和3.51%。即便芯片法案有可能暫時限制中國先進制程的發展,中國也可以通過發展Chiplet實現“彎道超車”,通過Chiplet提升芯片性能、降低成本、提升良率,也是可行的技術路徑。

        此外,芯片法案推出或還將倒逼國內芯片設備、材料產業的發展。“(芯片法案)打掉一些人的幻想,不要老覺得我們買國外的設備,省心又省事,還是要真抓實干研發自己的東西。”這是張國斌的看法。

        關于應對之法,芯謀研究分析師嚴波表示:“國內晶圓廠,尤其是晶圓制造龍頭企業,加大先進工藝研發投入、提高成熟產能供給能力,將是應對這一大事件的必要途徑。芯片法案將在半導體產業給中國帶來一個相對封閉的環境,在邏輯芯片、模擬芯片、DRAM、3D NAND Flash[12]、MEMS[13]以及化合物半導體等產品領域,都應加快扶持特定產品領域的龍頭企業,以應對越來越苛刻的外部環境。”

        在芯片法案的沖擊下,中國或將更加重視建設自主產業鏈。那么,芯片產業鏈細分領域存在哪些機會?

        頭豹研究院認為:“材料方面,光刻膠技術與全球領先水平存在一定差距,但是國內企業研發投入持續提升,技術水平有望快速提高,且也將受到重點關注迎來快速發展;設備方面,目前刻蝕機、薄膜沉積、CMP[14]拋光設備已逐步進入國產化階段,在芯片法案催化之下,國產滲透率將有望得到加速。”

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        記者手記|美國強推芯片法案打錯了算盤

        美國晶圓制造產業的衰退,是其內在原因。一方面是資本的選擇,重資產的晶圓制造業務拖累財務表現;另一方面,先進制程生產已經超過1500步工序,任何工序都不能出錯。而晶圓工廠是7×24小時運行,需要大量高素質且勤勉的工程師。

        此外,晶圓制造主要集中在東亞,是全球化專業分工的選擇,也是東亞“工程師紅利”的結果。這不是芯片法案搞補貼、搞“二選一”能夠逆轉的。相反,強推“二選一”,很有可能擾亂全球芯片供應鏈。

        對中國而言,當務之急也并非發展先進制程,而是使用成熟制程的特色工藝。縱觀上一輪缺芯潮,MCU芯片、顯示驅動芯片等等,均不需要特別先進的制程。因此,我們當下應立足于成熟制程,建立、完善成熟制程產業鏈。從設備、材料、EDA軟件等方面入手,一步一步“強筋健骨”。只要建立起自主產業鏈,就不怕任何限制與封鎖。

        名詞注釋 Definitions

        [1] Chiplet:芯粒,小芯片

        [2]?ICIntegrated?Circuit集成電路

        [3]?AMD美國超威半導體公

        [4] Tick-Tock:英特爾芯片設計制造業務的一種發展戰略模式

        [5] IDM:Integrated Device Manufacturer,垂直整合制造工廠,是集芯片設計、芯片制造、封裝測試及產品銷售于一體的整合元件制造商

        [6] Fabless:Fabrication和Less的組合,指沒有制造業務、只專注于設計的一種運作模式,也指未擁有芯片制造工廠的IC設計公司

        [7]?IP:即半導體IP,指已驗證的、可重復利用的、具有某種確定功能的集成電路模塊

        [8]?EDAElectronic Design?Automation,電子設計自動化軟件工具

        [9]?MCU:Micro Controller Unit,微控制單元

        [10]?AP:Application processor,手機中的應用處理器

        [11]?DRAM:Dynamic Random Access Memory,動態隨機存取存儲器

        [12]?3D NAND Flash:一種新興的閃存類型,通過把內存顆粒堆疊在一起來解決2D或者平面NAND閃存帶來的限制

        [13]?MEMS:Micro-Electro-Mechanical Systems,微機電系統

        [14] CMP:Chemical Mechanical Polishing,集成電路制造過程中實現晶圓全局均勻平坦化的關鍵工藝

        記者|朱成祥 王晶

        編輯梁梟

        統籌編輯易啟江

        視覺陳冠宇

        視頻編輯步靜

        排版梁梟

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