3月,，歐盟委員會(huì)發(fā)布了其“數(shù)字指南針”（Digital Compass），表示有意將半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝控制在5nm節(jié)點(diǎn)以下,，目標(biāo)是2nm,，到2030年，將歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)量提升至占全球產(chǎn)值的20%,，能效達(dá)到今天的10倍,。
歐盟舉措當(dāng)然與近年來(lái)的芯片短缺以及美中科技戰(zhàn)有很大關(guān)系。那么,，當(dāng)前全球半導(dǎo)體代工格局如何,，歐洲能否挽回頹勢(shì)，中國(guó)有沒(méi)有機(jī)會(huì)呢,？
半導(dǎo)體代工格局隱憂不斷
芯片不同于簡(jiǎn)單產(chǎn)品,，一家工廠不給加工,，拿著圖紙就可以轉(zhuǎn)到另外一家去生產(chǎn)。芯片設(shè)計(jì)必須與代工廠的工藝高度綁定,，在芯片設(shè)計(jì)之初就要確定代工廠和使用的工藝,，并根據(jù)代工廠提供的元件庫(kù)和復(fù)雜的設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果在芯片設(shè)計(jì)完成后更換代工廠,，大部分設(shè)計(jì)工作都要返工,，這將浪費(fèi)巨大的人力、物力,，還會(huì)拖累上市時(shí)間,。因此，一些頭部公司會(huì)同時(shí)研發(fā)兩套芯片,，一個(gè)交給臺(tái)積電（TSMC）,，另一個(gè)交給三星電子（Samsung Electronics），以保證萬(wàn)無(wú)一失,。而業(yè)內(nèi)大多數(shù)公司哪有這樣的實(shí)力,，怎么承擔(dān)得起在兩家代工廠先進(jìn)工藝流片的高昂費(fèi)用呢？
雖然在全球代工廠中臺(tái)積電和三星是老大和老二,，但三星的產(chǎn)能和性能遜色很多,。雖然是老大，全球芯片業(yè)在很大程度上受制于臺(tái)積電,，但目前其在臺(tái)灣既缺水,、缺電，又缺場(chǎng)地和人才,，制約了其產(chǎn)能擴(kuò)張,。如果臺(tái)積電停產(chǎn)，蘋(píng)果,、高通,、英偉達(dá)（NVIDIA）、AMD等一大批美國(guó)頭部公司都將受到嚴(yán)重影響,。
顯而易見(jiàn),，出于對(duì)亞洲芯片生產(chǎn)過(guò)度依賴的擔(dān)憂，以及美國(guó)與中國(guó)政治摩擦導(dǎo)致的科技戰(zhàn),，也讓多少國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人和戰(zhàn)略制定者難以入睡。
美中科技戰(zhàn)影響半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)
在此背景下,，美國(guó)芯片工業(yè)協(xié)會(huì)（SEMI）和包括半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)（SEMI）在內(nèi)的眾多行業(yè)組織最近給總統(tǒng)拜登寫(xiě)了一封信,，敦促美國(guó)政府支持國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造業(yè)。與此同時(shí),，中國(guó)政府也在最近的五年計(jì)劃中宣布了“技術(shù)獨(dú)立”的目標(biāo),。
全球芯片焦慮下連鎖反應(yīng)
最近芯片短缺的不只是汽車行業(yè),，本質(zhì)上，芯片的短缺是上述各種因素聚積的蝴蝶效應(yīng),。在某種意義上講并不是真正的半導(dǎo)體短缺,，而是整個(gè)供應(yīng)鏈對(duì)芯片供應(yīng)預(yù)期的一種焦慮。
早在2020年3月,，隨著新冠疫情流行勢(shì)頭日盛,，全球汽車制造商突然停止生產(chǎn)，導(dǎo)致芯片供應(yīng)商和設(shè)備制造商一夜之間損失了數(shù)以億計(jì)美元的訂單,。作為一種迅速補(bǔ)救措施,，產(chǎn)能被重新分配給其他行業(yè)，包括筆記本電腦和家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商,，這些企業(yè)正在爭(zhēng)相滿足疫情催生的經(jīng)濟(jì)新模式帶來(lái)的前所未有的需求,。
臨近年底，汽車制造商試圖重啟生產(chǎn),，但半導(dǎo)體產(chǎn)能正如火如荼地為消費(fèi)電子和通信行業(yè)交付芯片,。年底，顯卡,、手機(jī),、電腦、游戲機(jī),、汽車等產(chǎn)品都因晶圓廠商產(chǎn)能不足而出現(xiàn)缺貨,。
根據(jù)供需基本規(guī)律，芯片供應(yīng)商都會(huì)將重點(diǎn)放在利潤(rùn)更豐厚的客戶身上,。在缺貨時(shí),，芯片供應(yīng)商就會(huì)提出以更高價(jià)格向制造商提供芯片。缺貨就會(huì)延時(shí)交貨,，漲價(jià)是自然而然的事情,。
雪上加霜的是，美國(guó)不斷打壓華為,，導(dǎo)致后者開(kāi)始大量?jī)?chǔ)備芯片,，其他手機(jī)廠商見(jiàn)狀也開(kāi)始搶購(gòu)芯片，致使缺貨焦慮越來(lái)越嚴(yán)重,。
今年3月,，因汽車芯片斷供，蔚來(lái)汽車停產(chǎn)5日,。此前,，福特、奧迪,、本田,、寶馬,、韓國(guó)現(xiàn)代也都受到影響，以停產(chǎn),、減產(chǎn)或裁員予以應(yīng)對(duì),。汽車缺芯又反射到手機(jī)供應(yīng)鏈。三星暫停了Note系列手機(jī)生產(chǎn),；蘋(píng)果砍掉了iPhone 12mini產(chǎn)能,；小米也處于停產(chǎn)邊緣。
其次是技術(shù)使然,，5G和新能源汽車是近年來(lái)火爆的應(yīng)用,，都需要更多芯片的支持。5G手機(jī)產(chǎn)能的增加使芯片供需失衡,，疫情帶動(dòng)的PC,、數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)也增加了芯片需求。相比傳統(tǒng)燃油車近百顆的芯片用量,，智能化,、網(wǎng)聯(lián)化、新能源汽車對(duì)芯片的需求翻了幾番,。當(dāng)然,，還有地震、火災(zāi),、暴風(fēng)雨等自然災(zāi)害的影響,。
其實(shí)芯片短缺問(wèn)題是一個(gè)波段起伏的現(xiàn)象，只是某些因素會(huì)改變波段的頻率,。新冠疫情的存在和中美關(guān)系預(yù)示著,，我們可能將面臨更長(zhǎng)期的短缺和不確定性。
美中科技戰(zhàn)中的臺(tái)積電
先說(shuō)一個(gè)真實(shí)的案例——華裔美國(guó)人創(chuàng)建的Zoom,。由于新冠疫情爆發(fā),，Zoom的易用性和良好的通話質(zhì)量成為了眾多公司網(wǎng)上會(huì)議的首選。雖然下載量飆升,，在美股中表現(xiàn)非常搶眼,，卻因?yàn)槠淙A人血統(tǒng)被美國(guó)政客視為國(guó)安威脅，其不得不放棄了中國(guó)市場(chǎng),。
在美國(guó)看來(lái),，臺(tái)積電仍然是中國(guó)人的公司，美國(guó)雖然占有臺(tái)積電最大的股份,，但是經(jīng)營(yíng)權(quán)畢竟不在自己手中,，這本身就是一種焦慮。因此，臺(tái)積電的地位目前非常敏感,，既是全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的支柱，各國(guó)不得不重視,，又是欲取而代之的目標(biāo),。
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面對(duì)全球芯片短缺一片漲聲，進(jìn)退維谷的臺(tái)積電宣布今年將投入280億美元巨資,，在美國(guó)亞利桑那州建造一座價(jià)值120億美元的5nm代工廠,，到2024年，該廠每月可生產(chǎn)約2萬(wàn)片晶圓,；同時(shí)依據(jù)需求在中國(guó)大陸擴(kuò)充產(chǎn)能,。目前，臺(tái)積電的芯片制程工藝領(lǐng)先于英特爾,，甚至有消息說(shuō)英特爾也將部分訂單交給臺(tái)積電代工,。三星也表示，考慮在德克薩斯州建設(shè)先進(jìn)代工廠,，可能在2023年開(kāi)始運(yùn)營(yíng),。臺(tái)積電在各國(guó)建立工廠，除了擴(kuò)張產(chǎn)能,，也是緩解各國(guó)地緣政治焦慮的考量,。
在技術(shù)領(lǐng)先的基礎(chǔ)上，臺(tái)積電還在不斷投入巨資,，尋求技術(shù)上的突破,，如今3nm、2nm已經(jīng)有所突破,，拉開(kāi)了與英特爾技術(shù)上的距離,。
目前，臺(tái)積電和三星電子正主導(dǎo)著半導(dǎo)體代工市場(chǎng),。美國(guó)和歐盟的半導(dǎo)體廠商已經(jīng)接受了這種“無(wú)代工廠”的商業(yè)模式,，因?yàn)樗哂芯薮蟮挠麧摿Α５乐匈Q(mào)易戰(zhàn)和新冠疫情大流行恰恰說(shuō)明了世界對(duì)這兩個(gè)行業(yè)巨頭的依賴程度,。
歐洲不輸研發(fā)輸制造
歐洲是情況最為尷尬,，其研發(fā)能力不錯(cuò)，有不少世界排名靠前的大學(xué)和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),。但和中美相比并無(wú)優(yōu)勢(shì)可言,，且目前歐洲的半導(dǎo)體制造水平也不比中國(guó)強(qiáng)。
中美科技戰(zhàn)讓歐洲更加意識(shí)到科技獨(dú)立自主的重要性,。其實(shí),，歐洲欲建2nm代工廠的野心恰恰是一種無(wú)奈，主要是擔(dān)心臺(tái)積電受美國(guó)控制,，同時(shí)也想擺脫對(duì)亞洲半導(dǎo)體代工廠的進(jìn)口依賴,。
半導(dǎo)體行業(yè)專家指出,，建設(shè)一個(gè)300億美元的5nm或2nm代工廠并不能真正讓歐洲走出窘境。Yole Developpement的行業(yè)分析師說(shuō)：“實(shí)際上,，300億美元的代工廠是確保歐洲技術(shù)主權(quán)的一種危險(xiǎn)的方式,。”在沒(méi)有臺(tái)積電或三星支持的情況下,，建造這樣一個(gè)最先進(jìn)的工廠至少需要10到15年的時(shí)間,，還需要數(shù)百億美元的投資。此外,，它甚至可能不會(huì)以成功告終,。
看看英特爾面臨的挑戰(zhàn)，分析師說(shuō)：“英特爾在推出自己的先進(jìn)7nm制造工藝方面遇到了困難——如果這家美國(guó)計(jì)算巨頭不能輕易在這一工藝節(jié)點(diǎn)取得成功,，歐洲是否應(yīng)該追求更高風(fēng)險(xiǎn)的5nm躍升呢,？”
半導(dǎo)體工藝越先進(jìn)參與者越少
分析表明，歐盟建立5nm代工廠的唯一途徑是美國(guó)如出一轍——與臺(tái)積電或三星合作,。這種聯(lián)合行動(dòng)將減少歐洲的資金投入（約100億美元）,，并將開(kāi)發(fā)時(shí)間從10至15年大幅縮短至3到4年。
但這不一定能解決歐洲焦慮的主權(quán)問(wèn)題,。問(wèn)題在于：不管有沒(méi)有臺(tái)積電或三星,，三到四年后，歐洲對(duì)5nm的需求會(huì)有多大,？分析師認(rèn)為：“歐洲大陸（不包括英國(guó)和愛(ài)爾蘭）的電信,、汽車和其他行業(yè)生產(chǎn)所需的所有芯片數(shù)量根本無(wú)法填滿這樣一個(gè)代工廠，這扼殺了這一巨大投資的理由,?！?/p>
為歐洲支招兒
位于法國(guó)里昂的Yole指出，歐洲已經(jīng)擁有尖端芯片制造商和設(shè)備供應(yīng)商,，每年的銷售額從40億美元到160億美元不等,。其中包括意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）、英飛凌科技（Infineon Technologies）,、恩智浦半導(dǎo)體（NXP Semiconductors）,、艾邁斯半導(dǎo)體（ams）和光刻機(jī)霸主荷蘭的ASML，以及美商格羅方德（GlobalFoundries）的德國(guó)工廠,、英特爾的愛(ài)爾蘭工廠,。與此同時(shí)，一些規(guī)模較小但實(shí)力強(qiáng)大的行業(yè)參與者也在歐洲,，包括半導(dǎo)體代工廠Tower Semiconductor和X-Fab,，每年的銷售額都在5億至10億美元之間。
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此外，至少有200家公司,，包括IDM（集成設(shè)備制造商）,、系統(tǒng)制造商和半導(dǎo)體設(shè)備制造商的子公司分布在歐洲各地。Elmos,、Murata Europe,、Besi、EVG,、Soitec和Siltronic等公司的年收入都在5億美元左右，保持了歐洲制造業(yè)和技術(shù)的獨(dú)立性,。
那么,，解決方案是什么？Yole表示：“我們的想法是,，不管怎樣,，臺(tái)積電和三星的制造外包都會(huì)增加，只是因?yàn)橹圃?、安裝和調(diào)試設(shè)備的時(shí)間太長(zhǎng)了,。實(shí)現(xiàn)技術(shù)主權(quán)的最佳途徑是明智地投資，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,，是創(chuàng)造一個(gè)為歐洲企業(yè)提供半導(dǎo)體產(chǎn)品的強(qiáng)大的制造生態(tài)系統(tǒng),。”
這家分析公司還說(shuō)：“鑒于半導(dǎo)體企業(yè)的豐富和成熟,，歐盟和各國(guó)需要一個(gè)堅(jiān)實(shí)的戰(zhàn)略來(lái)強(qiáng)化這些供應(yīng)商,。第一個(gè)重要步驟是在歐洲建立中間節(jié)點(diǎn)，即14nm或7nm代工廠,，以支持歐洲大陸當(dāng)前的汽車,、電信、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)應(yīng)用,。這些設(shè)施可以由歐盟資助,，也可以與ST、英飛凌,、NXP,、ams和ASML共同開(kāi)發(fā)?！?/p>
此外,，歐盟應(yīng)在異質(zhì)集成、先進(jìn)封裝和芯片分割（從14nm到7nm）等活動(dòng)上進(jìn)行投資,。這將避免激進(jìn)的5nm和2nm芯片生產(chǎn),，同時(shí)豐富歐洲的技術(shù)專知。另一步驟是利用歐洲在新興計(jì)算和光子學(xué)領(lǐng)域的強(qiáng)大研發(fā)力量，包括大量公司和初創(chuàng)企業(yè),。
這一戰(zhàn)略將加強(qiáng)歐洲的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),，并提供一條長(zhǎng)期走向5nm及以下的道路。它還將抑制更多制造商被美國(guó)和亞洲公司收購(gòu)的日益增長(zhǎng)的趨勢(shì),。例如,，2014年，LFoundry關(guān)閉了其在法國(guó)羅塞特的工廠,；2016年意大利工廠Avezzano被出售給中國(guó)中芯國(guó)際,；然后在2020年底，美國(guó)英偉達(dá)提議收購(gòu)總部位于英國(guó)的Arm,。今年早些時(shí)候,，日本的瑞薩收購(gòu)了英國(guó)的Dialog，臺(tái)灣地區(qū)的Globalwafers正在談判收購(gòu)歐洲主要的晶圓襯底供應(yīng)商德國(guó)的Siltronic,。
歐洲謬誤
規(guī)劃有余 執(zhí)行不足
Yole指出了試圖建立2nm或5nm代工廠的謬誤：“在歐洲大陸最優(yōu)秀的半導(dǎo)體企業(yè)可能被美國(guó)和亞洲的龐然大物吞并之際,，為一家5nm代工廠融資的前景就像在沙漠中建造一座大教堂?！币?yàn)橹挥型顿Y本土企業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施,，才有助于歐洲的技術(shù)生態(tài)體系蓬勃發(fā)展，這是最重要的唯一出路,，“否則,，歐洲大陸有一天會(huì)變成一片工業(yè)沙漠，中心只有一座空教堂,?！?/p>
持這種觀點(diǎn)的大有人在。位于比利時(shí)的IMEC（歐洲微電子研究中心）首席戰(zhàn)略官Jo De Boeck最近在接受采訪時(shí)表示：“歐洲要考慮建立一個(gè)代工廠還需要數(shù)年和大量的努力,。我們不能簡(jiǎn)單地跳過(guò)多個(gè)節(jié)點(diǎn),，而需要逐步實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。歐洲應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)在研發(fā),、制造設(shè)備和材料方面的強(qiáng)大基礎(chǔ),。當(dāng)基本技術(shù)準(zhǔn)備好后，我們應(yīng)該把公司召集起來(lái),，啟動(dòng)試驗(yàn)性生產(chǎn)線,，以便有前景地應(yīng)用于我們的工業(yè)和社會(huì)。一旦生產(chǎn)準(zhǔn)備就緒,，也許建立一個(gè)領(lǐng)先代工廠才是有意義的,。另一種選擇是考慮引進(jìn)一家領(lǐng)先的公司來(lái)加速這一進(jìn)程?！?/p>
事實(shí)上,，歐洲需要采取更加務(wù)實(shí),、循序漸進(jìn)的做法。有遠(yuǎn)大的愿景很好,，但這是一個(gè)長(zhǎng)期的迭代過(guò)程,，而不是通過(guò)投入資金來(lái)構(gòu)建一個(gè)領(lǐng)先代工廠而迅速變出的魔術(shù)。歐洲需要把優(yōu)秀的研究和知識(shí)基礎(chǔ)之間的聯(lián)系與已有的產(chǎn)業(yè)參與者聯(lián)系起來(lái),，代工廠要建立在已經(jīng)具備的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)上,。
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從過(guò)往看，歐盟委員會(huì)是個(gè)頗具規(guī)劃能力的機(jī)構(gòu),。2020年12月,，歐盟17國(guó)剛剛簽署了1450億歐元的《歐洲處理器和半導(dǎo)體科技計(jì)劃聯(lián)合聲明》，旨在開(kāi)發(fā)下一代處理器和2nm等先進(jìn)技術(shù),。歐盟委員會(huì)表示,，從汽車、醫(yī)療設(shè)備,、移動(dòng)電話和網(wǎng)絡(luò)到環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能設(shè)備和服務(wù)等各個(gè)領(lǐng)域的嵌入式處理器,、安全和尖端半導(dǎo)體技術(shù)是關(guān)鍵行業(yè)能夠在全球范圍內(nèi)展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的能力所在,。
該聲明指出，目前歐盟的半導(dǎo)體技術(shù)與自身經(jīng)濟(jì)地位不匹配,，歐盟國(guó)家占全球GDP的16%,，但在價(jià)值4400億歐元的半導(dǎo)體市場(chǎng)上，歐盟國(guó)家的份額只有10%,。
這個(gè)報(bào)告重點(diǎn)列出了幾個(gè)技術(shù),，除了5G外還有未來(lái)的6G，而半導(dǎo)體技術(shù)中,，除了芯片,，還提到了2nm先進(jìn)工藝制造，這是未來(lái)尚待量產(chǎn)的新工藝,，當(dāng)前最先進(jìn)的是5nm工藝,。
分析起來(lái)，歐洲的問(wèn)題不是眼光是否長(zhǎng)遠(yuǎn),，而是執(zhí)行效率,。前車之鑒是歐盟組建的伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)。伽利略的研發(fā)過(guò)程中對(duì)中國(guó)嚴(yán)加防范,，卻在北斗導(dǎo)航全面建成后全線崩潰,，24顆衛(wèi)星癱瘓?jiān)谔铡?/p>
因此，歐洲的技術(shù)獨(dú)立需要一個(gè)適合其現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的長(zhǎng)期戰(zhàn)略,，而不是一個(gè)價(jià)值300億美元的“大教堂”,。
寫(xiě)在最后
缺芯是中國(guó)的機(jī)會(huì)
從中國(guó)的角度來(lái)看,，臺(tái)積電可以說(shuō)是美國(guó)手中用來(lái)對(duì)付中國(guó)的一個(gè)棋子。美國(guó)要求它停止為哪家公司供貨,，它沒(méi)有二話,。這正是中國(guó)要全力發(fā)展自己的半導(dǎo)體先進(jìn)制造和先進(jìn)封裝的初衷所在。
事實(shí)上,，歐洲建成先進(jìn)工藝代工廠對(duì)中國(guó)有利無(wú)弊,。對(duì)于中國(guó)公司來(lái)說(shuō)，不必將先進(jìn)工藝都放到一個(gè)籃子里,，又多了另一個(gè)選擇,。而對(duì)全球來(lái)說(shuō)，也能緩解產(chǎn)業(yè)過(guò)度集中,，過(guò)于依賴臺(tái)灣地區(qū)及韓國(guó)的焦慮,，有利于全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的健康發(fā)展?？礆W洲怎么做吧,！