国际芯片行业现状如何?现阶段,世界“科技战争”已然来临

俗语说“屋漏偏逢连阴雨”、“祸不单行”,中国芯片行业经历了2019年、2020年由美国挑起的以芯片技术为核心的科技战,进入2021年后又面临着由疫情、地震、火灾等引发的全球芯片产能紧张和芯片供不应求的局面,许多芯片供货周期拉长到8~12周,中小企业少量订货周期拉长到10~20周甚至更长。造成了汽车企业、安防产品和智能设备等企业无芯片可用而被迫停产。

3月22日,本田汽车宣布将北美部分工厂停产;通用汽车宣布暂时关闭其位于密歇根州兰辛的工厂,该工厂生产雪佛兰科迈罗以及凯迪拉克 CT4 和 CT5,预计今年 4 月份之前不会重新开工。3月26日,蔚来汽车宣布因芯片短缺暂停生产5个工作日,芯片供应紧张已经影响了公司今年3月份的汽车产量。

美国挑起以芯片为核心的科技战是“人祸”。

特朗普是全球芯片行业“人祸”的始作俑者。从2018年4月16日的中兴事件开始,到他黯然下台的两年多时间里,美国先后出台了至少20多项举措[8],全面围堵打压中国的芯片产业和高技术产业。这些举措先从芯片禁售开始,再由芯片设计延伸到芯片制造、设备和材料,最后深入到关键核心技术,逐层深入地围堵打压中国,使中国芯片产业经受着最困难的时期,也使全球芯片产业链和正常商业秩序遭到严重破坏。

“人祸”引起了几方面的恶果,

一是打破了几十年来建立的芯片产业链“国际化分工协作”的良好格局,使产业链上的企业人人自危,使投资和经营目标变得不可预期。

二是使关键核心技术成为政客手中随意操弄的筹码,政客甚至不惜损害本国企业的商业利益,也要挑起事端,以达到其政治目的。

三是使系统整机企业对全球芯片产业链、供应链安全失去信心,大量储备芯片,从而造成了芯片供应极度紧张。

四是引起各大国对芯片重要性重新认识,纷纷重视了芯片产业自主可控的布局,加强了对关键核心技术和产品的管控。芯片产业链“去外国化”的气氛浓厚,重回“国际化分工协作”正轨的希望变得十分渺茫。

如上所述,特朗普挑起了芯片科技战的“人祸”,加上2020年蔓延全球的新冠肺炎疫情的“天灾”,使芯片产业链上企业的生产、原材料运输都受到限制,使全球芯片产业链、供应链安全雪上加霜。更不幸的是,还有其它“天灾”事件的叠加影响。

2021年2月13日,日本本州东岸近海发生了7.3级地震,导致包括信越化学(Shin-Etsu Chemical)等主要半导体原材料供应商的生产与海外供货严重受阻,信越化学宣布关闭了厂区。这些日本厂商主导着全球光刻胶约80%的市场份额,这次2.13大地震使全球半导体关键耗材供应告急,供应商提价幅度高达10%~20%。随着光刻胶供应供不应求,半导体芯片的缺货更趋严重。

2021年3月19日,瑞萨电子(Renesas Electronics)旗下生产车用半导体产品的重要工厂茨城县那珂工厂发生火灾,受灾的是尖端产品12寸(300mm)晶圆生产线。火灾没有造成人员伤亡,但部分设备损坏。瑞萨电子总裁柴田英利21日说,那珂工厂火灾可能对供应链产生很大影响,公司将竭尽全力使受灾工厂在一个月内恢复生产。路透社22日报道,瑞萨电子在全球汽车微控制器(MCU)芯片市场占据大约30%的份额,其火灾影响可能外溢至欧美汽车厂商。日本丰田、本田、日产等汽车厂商22日也在忙于评估火灾对芯片供应链造成的影响。

那珂工厂多灾多难。2011年的3.11大地震后,那珂工厂关闭了3个月。今年2.13大地震迫使工厂停产3天。这次3.19火灾又使那珂工厂被迫停产1个月以上,将使全球汽车生产受到较大影响。

去年全球芯片产能就开始紧张,今年以来,芯片产能全线满负荷运行,全球芯片还是全面缺货。这次缺货不是一般地缺,而是严重地缺、极缺!一般说来,系统整机厂商生产一种产品,一般需要几十种元器件和芯片,缺任何一种,如果找不到代用品就只得停产。在芯片产能全面紧张,芯片全面缺货的情况下,代用品也不好找。有些中小公司反映,他们有些芯片的订货周期已拉长到20周以上,让他们对所缺芯片有一种“远水不解近渴”、“朝思暮想”的期待感。这可能是全球电子信息产业有史以来,遭遇到的最艰难的时期,与全球新冠肺炎疫情是人类发展史上遇到的最艰难阶段一样。

为什么芯片产能如此紧张,芯片全面缺货?参考资料10进行了细致地分析,主要包括三方面原因。

一是疫情原因导致芯片需求量暴增。2020年以来,受新冠肺炎疫情影响,全球各国均采用远程办公、远程上课、远程会议等以减少公众聚集接触,这就导致了笔记本、平板电脑需求量显著增加,芯片需求量巨增。

二是整机厂不仅卖芯片,还在囤芯片。华为公司为了应对美国制裁大量采购和囤积芯片,囤货量很大、种类很广。这对其它手机厂商的芯片采购造成了威胁,迫使全球手机厂商跟进,最终引发芯片产业链上企业(包括原材料、中间件厂商)的连锁跟进。业内人士表示,目前产业链各环节的企业囤货已经成为了大趋势,已成为了一种竞赛和暗战,囤三个月的量是常态,部分厂商的囤货规模已经接近六个月的量。

三是芯片制造产能是有限的,不是想扩产就能快速扩产。美国挑起芯片科技战和新冠肺炎疫情之前,芯片制造产能是几十年来由市场机制建立起来的,基本维持着芯片产业链的平衡。这种平衡还包括芯片制造厂投入产出的盈利平衡、技术竞争的平衡、地区间的分布平衡等。正是特朗普挑起的芯片科技战和突如其来的新冠肺炎疫情打破了这些平衡。目前要填补巨大的产能缺口,需要巨量资金投入,而且难以在短时间完成。即便是快速满足了目前“波峰”产能需求,在疫情过后“波谷”产能需求到来的时候,芯片制造厂将面临代工需求不够,导致巨大亏损的风险。

目前,全球半导体和芯片行业面临的困难局面,主要是由特朗普挑起对中国芯片科技战的“人祸”造成的恶果,加上疫情、地震、火灾等“天灾”起到了推波助澜的作用。贸易战和科技战没有赢家,美国自身的芯片供应也严重不足。

美国的“芯荒”要追溯到去年下半年,当时汽车行业率先出现芯片产能吃紧的问题。美国作为汽车制造大国,芯片紧缺的影响对汽车企业是首当其冲,福特汽车因为缺芯,已经关闭了两家工厂,通用汽车也已经关闭了三家。这些问题已引起了拜登政府的重视。美国挑起人祸,既祸害了别人,也伤害到自己,正应了俗语“搬起石头砸自己的脚”、“多行不义必自毙”。

一、芯片技术成为大国必争的科技高地

人工智能、生物工程等新兴技术是科技制高点吗?肯定是,而且也是大国必争的。但是芯片(集成电路)虽然是发展了60多年的老技术,但它作为今天信息化社会和智能化社会的基石,也必将是大国必争的科技高地。否则国家的经济建设、社会发展和国家安全就会很容易被外国“卡脖子”。目前中、美、欧、日、韩已对半导体和芯片产业高度重视,资金投入和促进产业的重大举措频出。

中国:我国在经历了芯片科技战和“卡脖子”的困境后,痛定思痛,发展我国自主可控的芯片产业已成为全国上下的共识。从中央到地方,各级政府和许多企业都已布局大力开展芯片关键核心技术研发,大力促进自主可控芯片产业发展。2020年7月27日,国务院关于《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》(国发〔2020〕8号)发布,这是继国发〔2000〕18号文、国发〔2011〕4号文发布以来,第三次出台促进集成电路产业和软件产业的专项政策,它将有力支撑国家信息化建设,促进了国民经济和社会持续健康发展。近几年各省市出台的扶持集成电路产业发展的专项政策不少于30项。除了国家集成电路大基金,各省市也设立了规模不等的集成电路专项投资基金。通过产业政策和投资基金实现了政府引导和市场化运作的双轮驱动,可以促进集成电路产业尽快实现自主可控、高质量发展的目标。2020年12月30日,国务院学术委员会和教育部已下发通知,设立“集成电路科学与工程”一级学科,将为我国集成电路人才培养打下良好的基础。

美国:据Insidedefense网站2020年6月29日报道,美国国防部调整关键技术研发优先顺序,把微电子技术排到了第一位。6月底多位美国两党议员共同提出《2020美国晶圆代工法案(AFA,The American Foundries ActOf 2020)》,这是6月以来,美国两党议员提出的第二项刺激芯片产业发展的法案。如果法案获批,美国将向各州芯片制造业、国防芯片制造业投入共计250亿美元(约合人民币1771亿元)资金。

2021年2月18日,美国信息技术和创新基金会(ITIF)发布了《摩尔定律被破坏:中国政策对全球半导体创新的影响》的报告,概述了全球半导体行业的发展情况;分析了半导体行业持续创新的动力和条件;探讨了中国的半导体行业政策及其影响;主张对我国采取强硬的反制措施。此报告在半导体领域的建议与拜登政府“联合盟国、发展国内制造业、遏制中国”的思路不谋而合。

2021年2月24日,美国总统拜登签署美国供应链行政令(Executive Order onAmerica’s Supply Chains),指示对从半导体到医疗用品、关键矿产及高容量电池的供应链进行广泛评估。半导体行业对于美国制造业、经济和国家安全的重要性不可言喻,这些都已引起拜登政府的高度重视。

据路透社报道,也是在2月24日,美国总统拜登表示,他将推动本届政府与工业领袖合作,寻找解决半导体短缺问题的办法。国会已经批准了一项增强美国芯片制造能力的法案,他将推动与法案配套的370亿美元资金落实到位。

2021年3月1日,美国国家人工智能安全委员会(NSCAI)投票通过了一份长达756页的2021年度最终建议报告,该报告一是建议对中国芯“卡脖子”,竭力保证美国在芯片技术领域的领导地位,防止中国在未来几年内超越美国。二是建议国会“拉拢”尼康(Nikon)、佳能(Canon),以及阿斯麦尔(ASML)等公司,实现对中国的围堵。三是建议加大投资力度,发展美国本土的芯片制造业。

2021年3月24日,英特尔(Intel)新CEO基辛格(Pat Gelsinger)提出一项多年战略计划,将在美国亚利桑那州投资200亿美元建设两座半导体新工厂,并计划提供代工业务。新工厂预计采用7纳米及以后的先进工艺,预计2024年投产,产能尚未公布。

欧洲:在全球性的缺芯危机下,欧洲多国也在加大半导体行业的投资力度。根据多方媒体此前报道,德国、法国等 17 个欧盟国家于2020年12月7日签署一份《声明》,计划投资500/1450亿欧元(约合人民币3232/9373亿元,笔者注:媒体上两个版本),有针对性地扶持当地半导体技术的研发和设计,以免过度依赖美国而被“卡脖子”。未来美国要“提防”的竞争对手不仅仅只有中国,将还有欧盟。

另外,根据一份新闻界获得的草案文件,为了摆脱对于美国和亚洲公司的“高风险依赖”,欧盟希望到2030年,全球先进半导体产品的至少20%应该在欧盟本地工厂制造。这份文件将在近期提交给欧盟执行机构欧盟委员会。另外,欧盟内部已经讨论过设立一家全新的大型芯片制造厂,计划能生产比5纳米更先进、性能更强的芯片,推动欧洲本地半导体制造业发展。

日本:据日经中文网2020年10月10日报道,日本知名化工巨头富士胶片公司(Fujifilm)与住友化学(Sumitomo Chemical)发布消息,公司将加紧投资,争取在2021年内布局新一代半导体材料的生产业务,主要包括 EUV(极紫外线)光刻工艺用的光刻胶等材料。富士胶片将投资45亿日元(折合约2.8亿元人民币),为其在日本静冈县的工厂引进设备,最早于2021年内开始量产半导体尖端材料。住友化学也计划要在2022年度之前在大阪市的工厂建设一条从开发到生产的半导体材料生产线。

韩国:自2019年7月遭到日本断供光刻胶之后,差点让三星、海力士等芯片巨头瞬间“休克”,韩国已提高了警惕。今2020年5月下旬,韩国科学和信息通信技术部(MSIT)已经宣布,将在未来5年内投资950万美元(折合约6360万元人民币),发展 5nm以下半导体光刻工艺的材料技术。

据外媒报道, 2021年2月下旬,韩国的有关部门向全球范围内的半导体IP发起了名为“半导体IP使用支持”的计划,为全球范围内的半导体IP建立半导体IP使用平台,来整合全球的半导体IP资源。该平台预计在2022年面世。据悉,韩国本土的半导体IP将率先被纳入平台,在IP的使用费用上,韩国计划给予使用该平台的相关企业五折及以上的折扣。美国芯片巨头Synopsys和英国芯片设计巨头ARM正在对接,准备加入该平台。

三星电子(SamsungElectronics)在台积电(TSMC)宣布在美国建厂后,也宣布在美国投资170亿美元建设3nm芯片生产线,并就建厂补贴事宜已经与美国政府展开了协商。

2021年3月24日,在得知美国半导体巨头英特尔(Intel)计划斥资200亿美元新建晶圆厂,并开放代工业务后,韩国《东亚日报》发出了“这是美国政府要借英特尔之口发动半导体争霸战?”的感慨。

中国台湾:台积电(TSMC)是全球最大、制程最先进的芯片制造商,美国从2019年开始多次修改规则,禁止台积电在2020年9月15日后,在没有许可的情况下自由出货。出于占领美国市场和迎合美国的需要,台积电宣布在美国投资120亿美元建厂,计划2024年月产5nm芯片2万片。有分析认为,其目的是争取美国政府补贴和换取自由出货许可。但是,三星电子计划在美国建厂宣布后,台积电表示将更改投资计划,投资规模扩大为超过300亿美元,建设6座代工工厂。显然,台积电和三星电子都要看美国老大的脸色行事,两家公司显然都有争宠老大之嫌。但是老大的胃口很大,而且随时会出尔反尔,台积电和三星电子随时可能被本土企业欺压。老大不讲理,小弟不好当!

二、国际化分工协作为什么不会再回来

去年许多行业人士还怀着美好的幻想,希望在特朗普下台后能拨开云雾见青天,使芯片行业重回到“国际化分工协作”的正轨。檬妹也怀有这样的美好的愿望,但是也清醒地认识到,愿望很丰满,现实太骨感。芯片行业“国际化分工协作”的好日子将一去不复返,不会回来了。理由主要有以下几点。

一是美国打破芯片行业“国际化分工协作”的产业链,围堵打压中国的芯片产业和高技术产业,最终目的就是要全面遏制中国崛起,维护其长期的霸主地位,这些都符合“修昔底德陷阱”的特征。虽然未必会通过战争手段,但美国会不择一切其它手段来遏制全球老二挑战世界老大的霸权,这是一个不可逆的发展过程。因此,芯片行业“国际化分工协作”的局面不会回来了。

二是经历了中美芯片科技战,不仅中国,全球许多国家对芯片产业的重要性认识都提高到一个新的高度。中、美、欧、日、韩都开始重视了芯片技术研发和管制。中国在做着“去美国化”生产线的布局,美国也在做“去中国化”、“去亚洲化”、“去欧洲化”的芯片产业链建设。欧洲、日本、韩国和中国台湾都加强了对芯片关键核心技术的研发投入,都希望在全球产业链合作中处于最有利地位。

显然,芯片技术成为了大国必争的科技高地。仅当本国有他国依赖的“杀手锏”关键核心技术,本国才能安全地参与到“国际化分工协作”中去。只有各参与国都有各自的“杀手锏”关键核心技术,芯片产业“国际化分工协作”才能稳固长久。中国要发展自主可控的芯片产业,就是要重视开展基础技术研究,尽快研究出我们的“杀手锏”关键核心技术。在此之前,重回芯片产业“国际化分工协作”只能是美好的梦想。

三是拜登虽然以反对特朗普执政方针而入主白宫,但他上台后却全面继承了特朗普全面围堵打压中国的衣钵,继续卡中国芯片产业和高技术产业的脖子。青出于蓝而胜于蓝,拜登更甚者是“拉拢”盟国全面围堵中国,不断在涉台、涉港、涉藏、涉疆等问题大做文章,不断挑起事端。因此,我们寄希望拜登政府解除对中国芯片产业的围堵打压,恢复芯片产业往日的合作盛景是极不现实的。

三、中国需要持之以恒地发展芯片产业

从中美贸易争端开始,到以芯片为特征的中美科技战,以及目前全球爆发的“芯慌”造成的企业停产,使得我国民众深刻认识到了芯片的极端重要性。大家都知道芯片是“卡脖子”技术。我们如何发展自主可控的芯片产业?相关讨论从2018年4.16中兴事件开始,到2019年5.15华为被打压,一直到现在都没有停止过。

1.完全依靠市场来发展不行,需要政企合作。主要基于以下几点考虑,一是芯片产业是影响国计民生的战略性产业,我们的短板主要是基础技术研究和核心技术缺失,芯片应用创新则是我们企业的强项。要补齐基础技术研究和核心技术缺失的短板,投资大、周期长、基础科研性质明显,显然不能完全地依靠企业,而必须依靠政府的力量才能完成。二是芯片产业不像“两弹一星”和“北斗导航”工程那样,工程完成、任务目标达到,经过验收即宣告结束。芯片组装成产品应用到各行各业,影响到千家万户,服务于普罗大众,芯片的好坏应由市场抉择。因此,发展芯片产业企业也是主力军,要按照市场化和商业化的原则办事。三是政企密切合作是我国发展自主可控的芯片产业的必由之路。政府的职能主要在于总体规划、布局和组织;对基础科研体制的优化和加强;对基础科研的大强度、持续的投入。研究机构、科研院所和高技术企业揭榜政府的基础科研和技术攻关项目;完成科技成果转化和推广。大众企业主要实现成熟产品的产业化应用和技术创新等。

完全地依靠政府按照计划经济方式,或者按照国家工程方式来发展芯片产业不是最好的方法。完全地依靠市场化、社会化的方式发展芯片产业,它没有发挥我国集中力量办大事的体制机制优势,时间和资源上将会造成浪费,也不是最好的方案。按照上述第三点介绍的政企密切合作方式发展,可以看作是一种举国体制下的新型国家工程方式。国家工程体现在全国一盘棋,有总体规划、布局和组织,有国家大力度的投入支持。新型体现在企业按照市场化和商业化原则深度参与到工程中来,技术研究和产品开发紧扣产业化应用,接受市场检验和选择,这才是最好的发展途径。

2.没有弯道超车的捷径可走,只有苦干实干。多年以来,技术项目方为了获得政府的资金支持,迎合政府急于解决“卡脖子”问题,急于推动产业发展的心理,在项目方案中经常用到“换道超车”、“弯道超车”的表述,片面夸大项目的作用。日常开车实践中,当别人常速行驶时,你可以加速“换道超车”、“弯道超车”。但在赛车的场合,你要超过别人谈何容易,除非你的赛车马力大、驾驶技术好。今天全球范围的芯片技术竞争,就好比一场汽车拉力赛。“马力大”就是科技研发资金的投入强度大,“驾驶技术好”就是科技成果积累多,基础科学和技术研究的基础好。在科技竞争环境下,你跑人家也跑,你发力人家也发力。如果“马力大”和“驾驶技术好”两方面你做得不如别人好,你说“换道超车”、“弯道超车”就只能是一句骗人的鬼话。

这几年,我国推动芯片产业发展的投入力度是空前巨大的,但与国外公司在芯片领域的投入相比还是偏小。尤其在基础科研领域的投入模式、管理方式、基础条件和研究心态等方面,我们与国外相比还有很大差距。因此,如果想要“换道超车”和“弯道超车”,请先补上这方面短板,苦干实干,才能完成芯片技术补短板和强弱项的任务。

3.短时间要解决问题不现实,贵在持之以恒。芯片技术从1958年问世以来,走过了60多年的发展历程,克服了许多技术难关,才成就了今天的半导体、微电子和芯片技术的辉煌成就。科技发展离不开当时的技术水平和综合环境。综合环境包括社会环境、原材料技术和工业加工水平等。这些综合环境不是短时间能够建立的,而是一点一滴积累形成的。核心关键技术研发既要有大强度的资金投入,也要有潜心研究的精神。60年前不可能有今天的芯片技术水平,今天的条件也不可能实现60年后的芯片技术。甚至,我们今天都无法想象60年后的芯片是什么样子。

在芯片技术漫长的发展过程中,我们在基础研究上欠账太多,现有的核心关键技术基本被国外公司拥有。现在开始重视了基础技术研究就是良好的开端,假以时日,在未来的核心关键技术方面,我国将拥有越来越多的话语权。但是,要在短时间想要解决所有卡脖子问题不太现实,需要持之以恒地大强度投入,静下心来刻苦钻研,中国芯片自主可控的时代一定会到来。

文章来自:公众号——柠檬豆