爱集微APP · 2月25日

【芯视野】美公车上书“启示录”

历史总是会出人意料地重演。

最近号称为公车上书的一大事件,是美国包括AMD、高通、美满、TI等公司CEO在内的美国半导体产业协会(SIA)21位董事会成员“悲情”上书白宫,呼吁拜登政府尽快出台优惠政策,尤其以补贴或税收减免形式强化美国半导体制造、研究及相关基础设施投资,以应对未来的挑战。

之所以以“悲情”称之,因之前SIA董事会也曾多次上书,但与之前不同的是,此次上书直接指明美国在晶圆制造业、基础研发等领域面临的挑战,强调的是全球整体威胁,不再单独强调某一国家或地区。

而且,这是美近年来在不断强化半导体制造的“复调”,要知道美处心积虑打压中国半导体业发展之外,自身也在多方“补缺”。一方面要求台积电、三星去美本土设立新的先进制程厂,另一方面谋划鼓励半导体业发展的法案,包括《美国半导体(芯片)生产激励措施法案》、《美国晶圆厂法案》,两个法案合并纳入《2020年国防授权法案》。该法案通过则将扩大美政府对半导体研究和技术开发的投资,引入激励措施,在美国设立半导体制造设施,并为该行业的投资提供更多的税收抵免。而且,2021年1月,美国国会已经批准了对半导体制造和研发的补贴,据悉金额高达370亿美元。

美对半导体制造为何如此“钟情”?这背后释放了哪些信号?面对“不对称竞争”,大陆半导体制造又该如何笃定向前?

制造业之“殇”?

尽管头顶着在全球半导体业执牛耳的“光环”,但美对半导体制造领域的忧患意识却是言之凿凿。

除却制造,从贯穿IP、EDA、IC设计、设备的产业链来看,美可谓傲视群雄:芯片设计方面,拥有英特尔、高通、超微半导体、赛灵思、英伟达(nVIDIA)等重量级设计公司的美国是无可争议的全球领导者,2019年美半导体公司整体销售额占据全球45%,2020年占47%;全球前十IP供应商中美企业占据了30%的市场份额,而如果ARM被英伟达收购,基本上IP市场就是美国的天下了。此外EDA是芯片设计的必备工具,Synopsys、Cadence和Mentor(Siemens EDA)占据着超过90%以上的市场份额。在全球半导体设备供应商前5名中,美国就占据三席,分列第一第二和第五,总体市占率高达38%。毫无疑问,美国在半导体业务的制高点上拥有牢牢的控制权。

但如果将视角放在半导体制造一环,美面临的却是另一番“别样”的光景:在美国本土新建晶圆厂的除了军工单位外,就只有英特尔、德州仪器和格芯,就连美光扩产都宁愿选择新加坡或中国台湾。而格芯已率先退“群”先进工艺,放弃7nm及以下制程研发;“重任在肩”的英特尔在10nm/7nm工艺的不断“挤牙膏”,让美半导体制造业前景蒙上阴霾。

正如SIA董事会在信中所指,美半导体制造业面临严峻挑战,全球市占率已从1990年的37%降至目前的12%。SIA董事会将其归咎于全球特别亚洲的竞争对手所在国提供的激励措施和补贴来吸引新的半导体制造设施建设,而美国缺乏竞争力;竞争对手所在国也大幅增加了研发(R&D)投资,而美国在研究方面的投资相对持平。

甚至SIA董事会这样陈情,需采取大胆的行动来应对严峻挑战,尽管在半导体制造和研发领域的投入的成本将十分巨大,但如果在上述领域不作为,将会导致付出更巨大的代价,将会影响到美国经济和国家安全,以及动摇美国在战略技术领域的领导地位。

制造业之“重”?

这是“危言耸听”吗?还是制造业真的就“牵一发而动全身”?

来看看如今的半导体制造的“冰与火之歌”。一方面,在众多需求支撑以及新兴应用助力之下,从2020年下半年蔓延的产能紧缺之势或将依然延续,由此引发的一系列缺货、涨价之冲击仍在持续发酵。另一方面增势依然强劲。据TrendForce旗下半导体研究中心预估,2020年全球晶圆代工产值年成长将高达23.8%,突破近十年高峰。而且,IHS还乐观预计其市场规模有望从2020年的584亿美元,增长到2025年的857亿美元,CAGR为8%。

更“显性化”的是,未来万物互联时代的加速器就是芯片,而保证加速器“动能”制造业可谓至关重要,无论是产能保证,还是异构集成、Chiplet等精进路线,制造业都是最强有力的“堡垒”。

从市场格局来看,经过数年来的迭代,已然呈现资金壁垒高、技术难度大、行业集中度高等特质。而且,随着制程的提升,代工厂的资本支出不断提升,巨额投资将众多追赶者挡在门外,新进入者基本难以企及。全球目前仅有台积电、三星、英特尔三强有实力一较高下。

而且,先进制程对光刻、沉积、刻蚀、封装等环节也均有更高的要求,无论是支撑芯片性能天花板获得突破,还是带动上下游产业的同步提升,制造业的权重都不言而喻。

正如集微咨询总经理韩晓敏直言,美对半导体制造的诉求,无外乎对于先进工艺和产能保障的诉求。事实上目前美国半导体企业在存储器之外的几乎所有领域仍保持全球范围的绝对领先地位,SIA的上书,直接的短期的意义上是希望促进美国本土的半导体制造产业复苏以解决目前遇到的产能瓶颈问题,更长远的目标和意义在于持续加强美国对于半导体全产业链的掌控能力。

这亦引发至另一问题,美半导体制造业缘何成为“阿喀琉斯之踵”?

回顾美国制造业的“衰落史”,其实也是半导体业模式的变迁史。半导体业自诞生以来,一直盛行垂直整合(IDM)模式即设计、制造、封测一体化。但为了进一步提升毛利率,美半导体公司在1970年代就开始将封测业务转移到亚洲,其后在台积电独创代工(Foundry)模式并日渐成熟以来,全球IDM巨头们逐步向制造轻量化(Fab-lite)以及Fabless转移,这一模式亦导致美半导体制造环节全球占比日渐下降,终至“覆水难收”。

影响几何?

放在全球化的一盘棋下,美频频出招要在半导体制造业“重振旗鼓”,对处在美打压以及追赶中的大陆制造业有何影响?

以赛亚调研(Isaiah Research)分析说,美企自建晶圆代工厂,考虑到美国的人力成本相对较高,加上晶圆制造的过程良率需要不断地透过大量订单去实操调整,以及几百道制程的技术门坎设限等,在整体的考虑下,3-5年不太会有显著的影响。

而对于美在通过台积电或三星等晶圆代工建厂的影响,以赛亚调研认为,目前在美国积极设厂的多属于先进制程,而先进制程目前大陆半导体制造商仍受限于美国设备,因此直接影响的关联性并不大。长远来看,假使成熟制程进一步在美设厂,对于大陆的半导体制造商影响可能胜于先进制程。然而成熟制程可能是大陆半导体企业目前专注的重点,试着通过政府补助、降低成本的方式吸引更多客户投产,提升良率。另外,先进封装的确会是未来半导体产业的趋势,而中国大陆目前还在起步阶段,现在评论还为时过早。

从目前大陆晶圆代工市场来看,尽管纵向进步显著,但整体实力仍相对较弱。据IC Insights最新数据,2020年中国半导体制造总额为227亿美元,其中大陆本土公司生产了83亿美元,占总量的36.5%,且仅占中国1434亿美元总市场的5.9%。而台积电、SK海力士、三星、英特尔、联电和其他在大陆设有晶圆厂的公司则分食了其他份额。

因而韩晓敏的观点是,大陆目前的半导体制造业技术水平仍相对低下,产能供应严重不足,现阶段应该以满足国内IC设计行业发展为第一目标。

回归还是重构?

美国的一系列明暗之举措也再次引发业界的思考:半导体制造是要重新回归IDM时代,还是将重构一种半导体产业新生态?

以赛亚调研认为,现在看起来要重回IDM生态的机率比较低,我们可以看到过去不论是NXP、英飞凌或是AMD将格芯的制造业务拆分的例子,都表明着美国半导体企业垂直运营的方式面临到营运业务上的考虑。加上在商业化的基础下,单纯只有晶圆代工厂的经济效益一定比IDM来得高,因为IDM下的晶圆代工仅有机会拿到自家的IC设计的订单,在利益与技术保护的考虑下,要接到其他IC设计商的订单不太可能。

对此业界知名半导体专家莫大康也指出,对于需求量大的公司,IDM有优势,因自产自用,可以不受外部影响,而小公司则不太可能,因制造的负担太重。而且大陆目前先进制程已基本被封锁,成熟制程的机会更多,但市场是竞争胜出,大陆制造业没有退路,必须迎头赶上,因而要不断拼搏,不断提升实力,而时间是取得成功的必要保证。

“大概率还是依托现有的半导体企业,包括台积电、三星等代工企业在美国布局增加,也包括美国本土半导体企业在本土的产能扩张,再或者一部分IDM企业剥离其制造业务由财团接手继续运营。” 韩晓敏进一步分析说,“回归IDM时代的可能性不大,一些特殊产品领域的IDM企业将继续保有竞争优势,但在核心的先进制造方向,专业分工的Fabless + Foundry模式仍然具有优势。只是随着先进制造工艺的投入的持续加大以及面临中国企业等新晋玩家的竞争,设计企业需要通过付出更多代价以便和代工企业形成更为稳定的合作关系。”

而细究起来,美半导体制造业的“忧患”其实是其制造业空心化的一大折射。从历史走向来看,大国在制造业转移之后一般会转向更“舒适”的金融资本,从而导致制造业空心化,荷兰、英国、美国霸主的“接棒”之中也可窥见这一走向。英国是工业革命的发源地,也是老牌的工业强国,如今制造业增加值占GDP比重已经不足9%。美国制造业增加值占GDP比重也一路下降,现在只有11%。

一位在美工作20多年的业界权威人士就直言,美发展半导体制造没有太大优势,就如其他制造业面临的问题如出一辙,而且半导体制造比其他制造业更辛苦,比如无尘室的工作环境就相当不“友好”,美做半导体制造不会太“省心”。

相较之下,尽管中国与美国在高科技方面还有一定差距,但中国有全球最完备的工业体系,中国是全球制造业第一大国,并且这种地位还会越来越稳固,这成就了中国独一无二的优势。但在半导体制造领域,显然大陆要跋涉攀登的路依旧“道阻且长”。

“我们投入了巨大研发,但很遗憾在半导体制造领域,华为没有参与。我们只做芯片设计,没有芯片制造,我们很多很强大的芯片都没有办法制造了,要解决这些问题,需要技术创新,技术、技术、技术。”华为消费者业务CEO余承东的话应该还言犹在耳。(校对/清泉)

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