《電子技術(shù)應(yīng)用》
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美國(guó)的半導(dǎo)體野望,,能成嗎,?

2021-11-30
作者: 龔佳佳
來(lái)源: 半導(dǎo)體行業(yè)觀察
關(guān)鍵詞: 美國(guó) 半導(dǎo)體

  當(dāng)前大環(huán)境下缺芯漲價(jià)已成既定事實(shí),,這給多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)都帶來(lái)了不小的“危機(jī)感”,連美國(guó)也不例外,。

  雖然美國(guó)的危機(jī)感可能早在2018年就已存在,,但顯然伴隨著席卷而來(lái)的“缺芯”潮,,這種半導(dǎo)體焦慮開(kāi)始愈演愈烈。2020年以來(lái),,美國(guó)半導(dǎo)體協(xié)會(huì)(SIA)為了提醒美國(guó)重視本土半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,,發(fā)表了多篇半導(dǎo)體相關(guān)的報(bào)告。

  為重新奪回對(duì)全球半導(dǎo)體的掌控,,緩解焦慮,,美國(guó)使出“十八般武藝”,陰謀,、陽(yáng)謀,、明說(shuō)、暗奪層出不窮,。

  全球芯片“日新月異”,,掌控者卻不是“我”

  一直以來(lái),美國(guó)在全球芯片市場(chǎng)的主導(dǎo)地位毋庸置疑,,不僅擁有兩位集成電路之父,,還擁有著全球第一條200mm晶圓生產(chǎn)線。自1990年后期以來(lái),,美國(guó)半導(dǎo)體占全球市場(chǎng)份額更是長(zhǎng)期保持在50%左右,。但隨著全球技術(shù)分工浪潮的掀起,加之全球芯片制造產(chǎn)能持續(xù)向亞洲轉(zhuǎn)移,,看著其他國(guó)家的芯片“大樓”越建越高,,美國(guó)開(kāi)始焦慮了。

  美國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)萎縮

  邁入全球化時(shí)代后,,世界迎來(lái)了產(chǎn)業(yè)與貿(mào)易分工體系的重組,,服務(wù)外包浪潮的興起讓美國(guó)將傳統(tǒng)的制造業(yè)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)大規(guī)模外遷,。然而長(zhǎng)期向海外轉(zhuǎn)移卻讓美國(guó)制造業(yè)開(kāi)始萎縮,芯片制造產(chǎn)業(yè)亦是如此,。

  當(dāng)前,,美國(guó)企業(yè)雖然在EDA、核心IP,、集成電路設(shè)計(jì),、制造、設(shè)備等領(lǐng)域的市場(chǎng)份額仍超50%,,依舊保持著領(lǐng)先地位,,但晶圓制造份額卻在這幾十年里持續(xù)下跌。

  根據(jù)SIA《在不確定的時(shí)代加強(qiáng)全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈》的數(shù)據(jù)顯示,,美國(guó)半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)在全球的份額從1990年37%跌落到2020年的12%,,遠(yuǎn)低于美國(guó)在其他行業(yè)的份額。SIA警告,如果不采取行動(dòng),,到2030年,,美國(guó)在制造業(yè)中的份額將降至10%。

  當(dāng)前,,亞洲芯片制造業(yè)崛起,,世界上所有最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造能力(以10nm以下的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō))皆被中國(guó)臺(tái)灣和韓國(guó)占據(jù),其中中國(guó)臺(tái)灣占據(jù)了92%,,韓國(guó)占據(jù)了8%,。從全球晶圓廠布局來(lái)看,數(shù)據(jù)顯示,,2020年全球半導(dǎo)體業(yè)共有410座晶圓廠,,以廠商“掌控力”計(jì)算,美國(guó)掌控92座,,但美國(guó)境內(nèi)掌控的晶圓廠僅占43.2%,,其余42.3%位于亞洲,也就是說(shuō)亞洲與美國(guó)境內(nèi)掌控的晶圓廠數(shù)量幾乎持平,。這明顯不是美國(guó)所想要看到的,。

  而此次全球“芯荒”更是成了導(dǎo)火索。作為汽車(chē)制造大國(guó),,在“缺芯”危機(jī)的影響下,,美國(guó)汽車(chē)企業(yè)首當(dāng)其沖,汽車(chē)芯片產(chǎn)能?chē)?yán)重吃緊,,福特汽車(chē),、通用汽車(chē)等車(chē)企接連因缺芯關(guān)閉工廠。晶圓制造的萎縮,,讓美國(guó)吃了大虧,,“危機(jī)感”愈發(fā)強(qiáng)烈。

  中國(guó)大陸的崛起

  改革開(kāi)放以來(lái),,中國(guó)大陸趕上了全球產(chǎn)業(yè)與貿(mào)易分工體系重組的浪潮,,迅速崛起。相比美國(guó)制造業(yè)的萎縮,,中國(guó)大陸的制造業(yè)卻因此進(jìn)入了發(fā)展期,。SIA預(yù)測(cè),在半導(dǎo)體制造方面,,未來(lái)十年中國(guó)大陸有望增加約40%的新產(chǎn)能,,成為全球最大半導(dǎo)體制造基地,到2030年達(dá)到全球總產(chǎn)能的24%,。

  相比給美國(guó)帶來(lái)的半導(dǎo)體危機(jī),,此次“芯荒”雖一定程度上影響了中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng),,但也加速了中國(guó)大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“去美化”進(jìn)程,國(guó)產(chǎn)替代之風(fēng)席卷而來(lái),。

  更重要的是,,中國(guó)大陸憑借完善的政策激勵(lì)措施,給企業(yè)帶來(lái)的是“無(wú)法拒絕”的成本優(yōu)勢(shì),。一般來(lái)說(shuō),,晶圓廠的建設(shè)耗資巨大,通常能達(dá)到數(shù)十億甚至百億,,由于美國(guó)缺乏政府激勵(lì)措施,,在美國(guó)擁有一家最先進(jìn)晶圓廠的十年成本(包括初始投資和年度運(yùn)營(yíng)成本)在100億至400億美元之間,比在亞洲高出約25-50%,。

  而中國(guó)大陸從中央到地方都有完善的政策支持,,數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)大陸的政府激勵(lì)補(bǔ)貼可占新晶圓廠總成本的30%-40%,,遠(yuǎn)高于其他國(guó)家,。

  隨著中國(guó)大陸半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的完善,加上政策激勵(lì),,未來(lái),,中國(guó)大陸在晶圓制造領(lǐng)域的份額有望進(jìn)一步擴(kuò)大。因此,,對(duì)于美國(guó)來(lái)說(shuō),,中國(guó)大陸的崛起更像是一枚“不定時(shí)炸彈”,隨時(shí)威脅著他的霸主地位,。

  美國(guó)半導(dǎo)體人才短缺

  人才一直以來(lái)都是半導(dǎo)體行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn),,任何技術(shù)創(chuàng)新都離不開(kāi)高技能人才的支持。哪怕是聚集了全球多所頂尖高校的美國(guó)也逃不開(kāi)人才短缺的風(fēng)險(xiǎn),。早在2017年的一份調(diào)查中就顯示,,約80%的美國(guó)企業(yè)面臨著技術(shù)職位候選人的嚴(yán)重短缺。

  同時(shí),,美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)薪資增長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也顯示出了美國(guó)半導(dǎo)體人才的短缺,。自2001年以來(lái),美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)收入平均增長(zhǎng)率為4.4%,,明顯快于整個(gè)經(jīng)濟(jì)的工資增長(zhǎng)。曾被特朗普成為“世界第八大奇跡”的富士康液晶面板廠更是因?yàn)檎胁坏饺?,工廠規(guī)模一再縮水,。富士康美國(guó)戰(zhàn)略主管楊兆倫曾表示:“富士康從北卡羅萊納州,伊利諾伊州,,密歇根州,,俄亥俄州到肯塔基州,,走遍全國(guó),都找不到足夠的工人,?!?/p>

  除了人才供應(yīng)“捉襟見(jiàn)肘”外,美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)還面臨著勞動(dòng)力老齡化的挑戰(zhàn),,當(dāng)前技術(shù)崗位上的大量員工可能會(huì)在未來(lái)10年內(nèi)退休,,這也讓原本就不富裕的人才供應(yīng)“雪上加霜”。

  雖然人才的流失不會(huì)對(duì)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)產(chǎn)生直接威脅,,但卻可能?chē)?yán)重削弱其在未來(lái)幾年持續(xù)創(chuàng)新的能力,,進(jìn)而影響產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。

  陰謀陽(yáng)謀齊上陣,,數(shù)個(gè)大廠在美擴(kuò)建

  為了緩解這種半導(dǎo)體“焦慮”,,美國(guó)迅速制定計(jì)劃展開(kāi)行動(dòng)。

  在政策方面,,今年1月《美國(guó)芯片法案》作為美國(guó)2021財(cái)年國(guó)防授權(quán)法案的一部分獲得通過(guò),,其內(nèi)容包括:購(gòu)買(mǎi)半導(dǎo)體制造設(shè)備與相關(guān)投資可獲得稅務(wù)減免,并要求聯(lián)邦撥款100億美元鼓勵(lì)半導(dǎo)體美國(guó)制造等,;5月,,美國(guó)參議院民主黨領(lǐng)袖Chuck Schumer公布了一項(xiàng)獲得兩黨一致通過(guò)的修正案,批準(zhǔn)了520億美元的緊急補(bǔ)充撥款,,以期在5年內(nèi)大幅提高美國(guó)半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)和研發(fā),;6月,美國(guó)參院通過(guò)總額達(dá)2500億美元的《創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)法案》,,包括對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)520億美元的撥款,。

  或許美國(guó)意識(shí)到政策激勵(lì)短時(shí)間難以達(dá)到目的,所以開(kāi)始走起了“強(qiáng)盜”老路,,如同上世紀(jì)八十年代逼迫日本簽訂了《日美半導(dǎo)體保證協(xié)定》那樣,。今年9月,美國(guó)政府召開(kāi)名為半導(dǎo)體高峰會(huì)議的“鴻門(mén)宴”,,要求臺(tái)積電,、三星等半導(dǎo)體企業(yè)在45天內(nèi)交出被視為商業(yè)機(jī)密的庫(kù)存量、訂單,、銷(xiāo)售記錄等數(shù)據(jù),。

  雖臺(tái)積電、三星,、SK海力士等有眾多的不愿,,但最終也屈于強(qiáng)權(quán)之下。據(jù)媒體報(bào)道,,截至11月9日,,包括芯片制造領(lǐng)域的臺(tái)積電,、高塔、聯(lián)電,、格芯,;封測(cè)巨頭日月光;車(chē)用半導(dǎo)體龍頭英飛凌,、瑞薩,;存儲(chǔ)界代表美光、鎧俠,、西部數(shù)據(jù),;汽車(chē)領(lǐng)域的寶馬、通用,;ICT廠商思科等37家來(lái)自全球的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈公司,、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和咨詢企業(yè)提交了供應(yīng)鏈相關(guān)數(shù)據(jù)。

  在胡蘿卜和大棒的兼施下,,臺(tái)積電,、三星都已確定將在美國(guó)建廠,連SK Siltron都傳出將在赴美建廠的消息,,此外本土的英特爾,、格芯和德州儀器也已紛紛確定了擴(kuò)產(chǎn)建廠計(jì)劃。從目前確定的消息來(lái)看,,到2025年,,美國(guó)將至少新增5座晶圓廠,皆位于亞利桑那州和得克薩斯州,。但倘如臺(tái)積電剩下的5座晶圓廠,、SK海力士的1座晶圓廠、德州儀器其余3座晶圓廠都能兌現(xiàn),,在遙遠(yuǎn)的未來(lái)美國(guó)或許將再新增9座晶圓廠,。

  格芯

  今年七月份,格芯宣布,,公司將投資10億美元在其總部紐約州馬耳他市附近建造第二家工廠,,以解決全球芯片短缺問(wèn)題。格芯在發(fā)布會(huì)上表示,,這家新工廠將建在紐約州北部的“Fab 8”地段,,這將會(huì)給當(dāng)?shù)靥峁?000個(gè)工作崗位。格芯進(jìn)一步指出,,如果工廠完工,,將大大提高該其晶圓制造能力。預(yù)計(jì)該工廠年產(chǎn)量達(dá)到15萬(wàn)片晶圓。

  按照研究機(jī)構(gòu)Isaiah Research預(yù)測(cè),,格芯這次的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃以14nm工藝哦為主,在今年底產(chǎn)能有機(jī)會(huì)達(dá)到月產(chǎn)3.5-4萬(wàn)片,。其中,,英特爾PCH跟高通的5G RFIC可能是主要需求。

  臺(tái)積電

  2020年5月,,臺(tái)積電宣布計(jì)劃斥資120億美元在美國(guó)亞利桑那州建造一座5nm芯片工廠,。新工廠的建設(shè)計(jì)劃從2021年開(kāi)始,2024年投產(chǎn),,每月產(chǎn)能料達(dá)到2萬(wàn)片晶圓,。

  《香港經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》今年5月報(bào)道顯示,有知情人士透露,,為回應(yīng)美國(guó)政府的要求,,臺(tái)積電正計(jì)劃在美國(guó)亞利桑那州額外再建造最多5座晶圓廠。臺(tái)積電已經(jīng)確保,,有足夠的土地進(jìn)行產(chǎn)能擴(kuò)充,,公司預(yù)計(jì)未來(lái)3年在亞利桑那州建設(shè)合共6座晶圓廠。

  對(duì)于這個(gè)說(shuō)法,,路透社在5月份的報(bào)道中也指出,,臺(tái)積電先前披露的工廠可能是該地點(diǎn)最多六家計(jì)劃中的工廠中的第一家。此外,,路透社消息顯示,,臺(tái)積電官員正在爭(zhēng)論下一個(gè)工廠是否應(yīng)該是一個(gè)更先進(jìn)的工廠,該工廠可以使用所謂的3nm芯片制造技術(shù)來(lái)生產(chǎn)芯片,,而第一工廠使用的是5nm技術(shù),。

  三星

  三星要在美國(guó)建廠的消息早已傳的沸沸揚(yáng)揚(yáng),而在近日,,這一消息終于得到了證實(shí),。

  據(jù)《華爾街日?qǐng)?bào)》報(bào)道,11月23日,,韓國(guó)三星副會(huì)長(zhǎng)金基南宣布,,將在美國(guó)得克薩斯州的泰勒市投資170億美元,用來(lái)建設(shè)能生產(chǎn)5nm先進(jìn)制程芯片的代工廠,。新工廠將主要生產(chǎn)5G,、高性能計(jì)算機(jī)(HPC)和人工智能等尖端系統(tǒng)半導(dǎo)體,預(yù)計(jì)于2022年上半年開(kāi)始動(dòng)工,,在2024年下半年啟動(dòng)生產(chǎn),。據(jù)介紹,此次三星在美建廠不僅是在美國(guó)規(guī)模最大的投資,,也是在海外規(guī)模最大的一次投資,。

  為吸引三星電子投資,,泰勒市將為其提供一系列稅收減免方案,包括承諾前10年為三星提供92.5%的地產(chǎn)稅減免,,并且報(bào)銷(xiāo)三星建廠的開(kāi)發(fā)審查費(fèi)用等,。

  除了三星外,韓國(guó)另一半導(dǎo)體巨頭SK Siltron也有意赴美建廠,。據(jù)businessKorea11月報(bào)道,,SK集團(tuán)決定在美國(guó)投資超6億美元建設(shè)晶圓廠。而在美國(guó)商務(wù)部近日公開(kāi)的世界主要半導(dǎo)體企業(yè)提交的信息中,,SK Siltron的美國(guó)子公司SK Siltron CSS提供的信息中包括了6億美元的投資計(jì)劃,。據(jù)悉,SK Siltron CSS表示考慮到電動(dòng)汽車(chē)用碳化硅芯片的重要性和預(yù)期的需求增長(zhǎng),,未來(lái)5年將投資6億美元以上,。

  英特爾

  今年3月,英特爾新任CEO Pat Gelsinger 宣布啟動(dòng)“IDM 2.0”戰(zhàn)略,,重啟制造產(chǎn)能擴(kuò)張以及加大代工業(yè)務(wù),。其中就包括在美國(guó)亞利桑那州投資200億美元,新建兩座晶圓廠,。英特爾將其命名為“Fab 52”和“Fab 62”,。目前,這兩座晶圓廠已于9月24日動(dòng)工,,預(yù)計(jì)于2024年全面投入運(yùn)營(yíng),,將使用Intel 20A工藝技術(shù),會(huì)利用RibbonFET和PowerVia兩項(xiàng)技術(shù),。

  德州儀器

  11月17日消息,,德州儀器宣布計(jì)劃于明年在美國(guó)德克薩斯州(“德州”)北部謝爾曼開(kāi)始建造新的12英寸半導(dǎo)體晶圓制造廠。為了滿足未來(lái)電子半導(dǎo)體的增長(zhǎng)需求,,特別是在工業(yè)和汽車(chē)市場(chǎng),,該北德州制造基地有可能建設(shè)多達(dá)四個(gè)晶圓制造廠。

  據(jù)介紹,,前兩個(gè)工廠將于2022年動(dòng)工,,其中第一座新晶圓廠預(yù)計(jì)最早于 2025 年投產(chǎn)。通過(guò)最多包括四個(gè)晶圓廠,,該基地的總投資潛力可達(dá)到約300 億美元,,并支持3,000 個(gè)直接工作崗位。

  美國(guó)半導(dǎo)體能如愿以償嗎,?

  目前來(lái)看,,美國(guó)的“芯片夢(mèng)”似乎在拜登政府的推動(dòng)下轟轟烈烈得進(jìn)行著,但是美國(guó)半導(dǎo)體真的能如愿以償嗎?答案顯然是不能,。

  臺(tái)積電創(chuàng)始人張忠謀此前在公開(kāi)活動(dòng)上直接對(duì)美國(guó)政府花錢(qián)招攬半導(dǎo)體公司本土設(shè)廠的政策給出了否定的看法,,他直言:“美國(guó)供應(yīng)鏈不完整,且生產(chǎn)成本高,,美國(guó)半導(dǎo)體在本地制造不可能會(huì)成功,。”

  雖然從表面上看,,美國(guó)為了解決芯片短缺問(wèn)題制定了一項(xiàng)又一項(xiàng)的法案,還試圖通過(guò)“錢(qián)海戰(zhàn)術(shù)”挽回自己的霸主地位,。但是這百億美元的補(bǔ)貼真的落實(shí)到位了嗎,?還是終將會(huì)變成“鏡中花,水中月”,?

  公開(kāi)消息顯示,,上述中提到的6月份通過(guò)的520億美元的芯片資助法案至今仍被眾議院擱置。而對(duì)于曾經(jīng)承諾給臺(tái)積電等企業(yè)的補(bǔ)貼,,美國(guó)也至今未落實(shí),。據(jù)了解,英特爾,、三星和臺(tái)積電都曾因政府補(bǔ)貼不到位而威脅要取消在美國(guó)的工廠計(jì)劃,。

  而且,受到這次前所未有的“芯荒”危機(jī)影響,,不僅美國(guó),,韓國(guó)、日本,、印度,、歐盟等很多國(guó)家和地區(qū)都開(kāi)始注重半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

  其中,,韓國(guó)決定在未來(lái)10年斥資約510萬(wàn)億韓元,,建設(shè)全球最大芯片制造基地;歐盟19國(guó)公布新“芯片計(jì)劃”,,將斥資500億歐元打造歐洲自己的完整半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng),,以打破美國(guó)的壟斷;印度宣布為每家前往印度的芯片公司提供10億美元現(xiàn)金補(bǔ)貼,,以大力發(fā)展印度本土的芯片制造業(yè),;日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省將投資約 420 億日元來(lái)支持研究和開(kāi)發(fā),期望借此重振日本處于落后的先進(jìn)半導(dǎo)體的研發(fā),。

  在這種情況下,,美國(guó)“薛定諤的補(bǔ)貼”似乎顯得有點(diǎn)蒼白無(wú)力。

  寫(xiě)在最后

  如同人民日?qǐng)?bào)所說(shuō)的,法國(guó)哲學(xué)家圣西門(mén)曾說(shuō):“對(duì)全人類(lèi)來(lái)說(shuō),,只有一種共同利益,,那就是科學(xué)的進(jìn)步?!泵绹?guó)用過(guò)時(shí)的冷戰(zhàn)思維,,將科技問(wèn)題政治化、工具化,、意識(shí)形態(tài)化,,不但不能阻止中國(guó)及其他國(guó)家科技發(fā)展的腳步,而且逆時(shí)代潮流而行,,有悖于全球科技進(jìn)步的規(guī)律,,無(wú)益于全人類(lèi)的福祉。

  半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為全球化最徹底的產(chǎn)業(yè),,由多個(gè)國(guó)家和地區(qū)共同串成了這條完整的產(chǎn)業(yè)鏈,。比如,主要位于美國(guó),、歐洲,、日本的芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域;主要位于中國(guó)大陸,、中國(guó)臺(tái)灣,、新加坡、韓國(guó)的晶圓制造領(lǐng)域,;被日本掌控的芯片高端材料和設(shè)備領(lǐng)域,;荷蘭ASML一家獨(dú)大的EUV光刻機(jī)等。

  由此可見(jiàn),,目前沒(méi)有任何一個(gè)國(guó)家或地區(qū)可以實(shí)現(xiàn)完全的自給自足,,美國(guó)想要憑借其霸權(quán)進(jìn)而約束整個(gè)產(chǎn)業(yè)是相當(dāng)困難的。


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