以下文章來源于非凡油條 ,作者豆花
中國網信網宣布對美光公司(Micron)在華銷售的産品實施網絡安全審查。中美半導體領域的交鋒愈發激烈。
半導體産業已成爲大國博弈的前沿陣地。
此時可以回顧一下美國對中國半導體産業的制裁。繼去年簽署《芯片和科學法案》并發布 "107 新規 " 後,美國近期在半導體領域對華又實施了進一步的管制行動,使我國半導體産業再度承壓。美國在全球半導體産業鏈中具有領先優勢,但其制造環節相對較爲薄弱,目前美國已在着手推動構建除中國大陸以外的半導體供應鏈。
美國芯片法案細則發布
十年内不得在中國擴産
2022 年,中國半導體行業可謂曆經風雨,不僅面臨國内疫情反複和行業周期下行帶來的考驗,美國對中國半導體行業的管制也持續加強。
而進入 2023 年,針對分别于去年 8 月簽署的《2022 芯片和科學法案》和 10 月 7 日發布的出口管制新規,美國方面又實施了進一步的明确和深化。
先從最近新發布的芯片法案細則說起。
2 月 28 日,美國商務部在官網發布聲明稱,将開放《芯片和科學法案》補貼申請并公布 10 大優先事項。
《芯片和科學法案》由美國總統拜登于去年 8 月 9 日正式簽署,主要是爲美國本土的半導體制造和其他相關前沿領域的科研活動,提供巨額财政撥款和稅收抵免等産業優惠舉措。
其中,法案授權聯邦政府提供 527 億美元用于補貼美國半導體産業—— 390 億美元用于擴建和新建半導體工廠,132 億美元用于研發和勞工培養,5 億美元用于增強全球産業鏈。
美國商務部長雷蒙多在新聞發布會上表示,芯片法案旨在維護美國的國家安全,目标是确保生産最尖端芯片的公司設在美國本土。
另外,雷蒙多在接受媒體專訪時還表示,芯片法案扶植美國半導體制造,将讓美國國防部确保取得獲補助工廠生産的尖端半導體,也将确保美國業界能供應軍方現代武器系統所需的先進芯片。
不過,美國政府當然不會提供 " 免費午餐 ",從細則的要求來看,芯片企業想拿到這些補貼,并不如去年預期得容易。
除了項目本身需符合美國的 " 半導體願景 "、證明項目長期商業可行性、爲員工提供 " 負擔得起的高質量兒童保育服務 " 等要求,還有限制分紅和回購、與美國政府分享 " 超額利潤 " 等規定。
也就是說,如果台積電的美國亞利桑那州晶圓廠拿了超過 1.5 億美元的補助款,以後如果盈利情況超過預期,賺的錢就需要和美國政府分享。
此外,英特爾的股息率一直不錯,自 2005 年以來已投入超過 1000 億美元用于股票回購,并通過這種策略來吸引投資者。而如果芯片法案限制公司分紅和回購,也可能令與英特爾采用相似策略的芯片公司承壓。
國内企業最關注的條款,當屬《芯片和科學法案》中要求,獲得補助款的企業在未來十年内,都将受到與 " 受關注國家 " 進行顯著規模交易或擴大半導體制造能力的限制,當然也包括從事敏感技術的研發,或是技術授權等方面的限制。
美國商務部強調,補貼将會按照建設和運營裏程碑分批發放,如果申請人未能實現承諾,将視情況采取暫停撥款、終止補貼或要求返還所有資金等舉措。
而這裏的 " 受關注國家 ",想必不用多說,讀者們自然心知肚明。
繼 "107 新規 " 的單邊管制後
美國聯合日荷圍堵中國芯片
再來說說去年 10 月的 "107 新規 "。
2022 年 10 月 7 日,美國商務部産業安全局(BIS)宣布了一系列在《出口管理條例》(EAR)下針對中國的出口管制新規,進一步升級了對中國半導體行業的限制。
簡單來說,新規從 " 物 " 和 " 人 " 兩方面都進行了限制。
一方面,新規加大了美國先進計算芯片及包含此類芯片的産品、超級計算機以及半導體制造領域對中國的出口管制,将 31 家中國實體列入未經核實清單(UVL)。
具體來看,"107 新規 " 限制了位于中國大陸的晶圓制造廠商獲取 16/14nm 及以下先進邏輯制程芯片、128 層及以上 NAND 閃存芯片、18nm 半間距或更小的 DRAM 内存芯片所需的制造設備的能力,除非獲得美國商務部的許可。
這其中也包括了三星、SK 海力士等外資企業在中國大陸的晶圓廠。雖然在去年 10 月 11 日,三星電子與 SK 海力士已獲得了 1 年的豁免許可,但尚無法确定 1 年到期之後能否繼續獲得豁免。
另一方面,新規還限制了 " 美國人 "(包括自然人、法人、任何地理位置在美國的主體)在中國半導體制造廠開發或生産特定集成電路,或者爲中國提供便利與服務。
而相比于産品和技術的管控,對人才的限制,可能影響會更大。
因爲美國籍華人一直是支持國内半導體公司發展的重要力量。比如,國産半導體設備知名大廠中微公司,其内部包括董事長尹志堯在内的多名高管和核心技術人才均爲美籍。
目前,國産半導體設備制造商的美籍員工已停止參與受新規限制的工藝節點的研發活動,以遵守美國商務部出口管制措施中對 " 美國人 " 的限制。
可以說,這是自 2020 年 4 月 28 日以來,BIS 對于 EAR 規模最大的一次修訂,指向性也非常明顯——以先進計算芯片和超級計算機爲切入點,全面加強對中國半導體行業,特别是國内先進制程能力建立的限制。
新規發出後,AMAT、KLA 和 LAM 等美國知名半導體設備公司就暫停了在中國的受限制業務,并撤走了在長江存儲等國内廠商的駐廠員工。
此前,部分國産廠商曾表示,将試圖通過采購日系或者歐系半導體設備來應對,以實現 " 去美化 "。
然而,更嚴格的管控又來了。
今年 1 月底,美國與日本、荷蘭官員在華盛頓達成協議,同意擴大對華芯片出口管制措施。
也就是說,今年開始,美國已經從以前的單邊管制,演變升級爲拉攏盟友一起實施多邊管制,共同阻遏中國芯片技術的發展。
雖然協議到底如何落地目前仍是未知數,但這一傾向性舉措确實會給大陸晶圓廠産能擴建造成較大負面影響,因爲荷蘭的阿斯麥(ASML)、日本的尼康(Nikon)和東京電子(TEL)等公司都是中國半導體設備的關鍵供應商。
台灣《自由時報》認爲,美國與荷蘭和日本達成的該協議相當于對大陸半導體産業進行 " 核彈級制裁 "。
據印度《第一郵報》報道,在與日、荷結盟後,美國又試圖拉韓國入夥,意圖加強利益聯結和合作,将中國擠出全球科技供應鏈。
歐盟内部市場執行委員布雷頓對此表示:" 我們完全同意遏制中國最先進芯片的目标,我們不能讓中國獲得最先進的技術 ",稱在限制中國獲得微芯片、量子計算和人工智能等技術方面,歐盟和美國有非常強烈的一緻性。
全球半導體産業鏈是高度專業化的分工體系
美國半導體公司在其中具有領先優勢
近年來,從中興、晉華、華爲事件到如今的芯片法案,美國對我國發起的科技戰不斷升級,已從貿易戰的談判籌碼升級爲了赤裸裸的戰略遏制。
要理解美國爲什麽能在半導體領域對我國進行管制,需先來了解一下半導體産業鏈的發展概況。
現代半導體工業源于美國貝爾實驗室在 1947 年發明的第一塊晶體管。自 1957 年美國仙童半導體公司誕生以來,半導體産業經曆了數次重要的全球化轉型。
在發展初期,半導體企業以 IDM 模式爲主,指的是一家企業完全覆蓋從芯片設計、制造、封裝到測試等整個産業鏈的模式。
後來,伴随産品複雜度的提升,IDM 模式所需投入的成本不斷增高,便逐漸分化爲了 " 設計—制造—封測 "(Fabless-Foundry-OSAT)的高度專業化分工體系。
目前,僅有英特爾、三星、德州儀器等一些實力雄厚的企業仍在采用 IDM 模式。而諸如台積電、中芯國際,以及高通、聯發科等公司,則分别采用了 Foundry 和 Fabless 模式。
伴随着半導體産業組織模式變革,全球半導體産業也經曆了由美國向日本、韓國和中國台灣地區的幾輪産業轉移。
每次轉移基本都是将價值含量較高的環節留在了本國或本地區,将成本較高的生産環節轉移到了國外。
美國是半導體芯片的發源地,在上世紀八十年代以前,其半導體産業一直保持着在全球的領先地位。
不過,到了八十年代,日本半導體産品因 " 質優價廉 " 形成了很強的市場競争力,在世界市場的份額逐漸上升,後取代美國成爲世界上最大的半導體生産國。
在随後的九十年代,韓國在動态存儲器領域趕超了日本,中國台灣也憑借創新的代工廠模式跻身全球領先地位。
實際上,日本半導體産業的衰落與美國的制裁打壓有很大的關系。囿于篇幅,本文不在此詳述,讀者如果感興趣我們以後有機會再來專門講講。
目前中國大陸正處于新一代智能手機、物聯網、人工智能、5G 通信等行業快速崛起的進程中,是全球最重要的半導體應用和消費市場之一。業内觀點普遍認爲,中國大陸正在承接全球半導體産業的第三次轉移。
現在,全球半導體供應鏈的不同環節呈現出了分散化的布局特點。簡單來說,在設計環節,英美韓都在參與;制造環節主要由中國台灣企業完成,但需要荷日美企業的設備、日美企業的材料,封測環節主要是馬來西亞、中國大陸參與。
或者說,随着技術叠代的持續進行,芯片制造如果沒有全球分工的支持,其複雜程度可以說幾乎無法完成。
且不說研發與技術極高的壁壘,光是原材料,目前就沒有一個國家能完全自主覆蓋。因爲随着芯片性能不斷提升,制造複雜度越來越高,生産過程中已經用到了 77 種元素,占到了元素周期表 118 種元素的 62.25%。
具體來看,美國的半導體設計能力始終全球領先,目前全球前三大設計公司高通、博通、英偉達皆爲美國公司。
作爲芯片設計的基礎,電子設計自動化(EDA),也基本上被美國企業新思科技(Synopsys)和铿騰電子(Cadence)主導。
在制造設備領域,美國同樣具有優勢。全球前五大半導體設備商中,有 3 家是美國企業:應用材料公司 AMAT、泛林集團 Lam 和科磊公司 KLA;其他 2 家分别是荷蘭的 ASML 和日本的 TEL。
在材料領域,美國企業也占有可觀的市場份額。比如,美國公司占據了 40% 的掩膜版市場份額,慧瞻材料(Versum Materials)、艾萬拓(Avantor)、霍尼韋爾(Honeywell)等公司在電子氣體和濕電子化學品方面也都具有一定的行業實力和地位。
整體來看,美國半導體公司在全球半導體價值鏈中仍具有壟斷地位。
根據 SIA 數據,核心 IP 産生的附加值中的 72% 歸于美國;邏輯芯片設計增加值有 67% 也被美國占據;存儲器設計環節美國占有 28% 的增加值;其他非邏輯芯片和非存儲芯片,美國擁有設計的 37% 的增加值;而在半導體設備領域,美國也擁有 42% 的增加值。
這也是中國的芯片産業會受制于美國的重要原因——全球芯片産品鏈和美國無法脫離關系,且中國大陸半導體産業起步較晚,國産化率水平較低,芯片研發和制造等環節仍依賴于從美國或與美國簽署協議國家進口。
進攻與防禦并舉
美國欲重建半導體供應鏈
相信讀者朋友已經感受到了,近段時間美國的操作不隻是針對中國半導體進行制裁,而選擇的是 " 兩套戰略 ":一是進攻戰略,對中國半導體産業進行打壓;二是防禦策略,在國家層面出台政策來補足自己産業的弱項。
盡管從美國半導體産業基礎來看,其在設計、設備和材料等領域仍具備有較大的技術和競争優勢,對全球半導體産業鏈有較強的主導力和控制力。
但美國半導體産業也存在明顯的弱勢——制造環節薄弱。
如前文所說,上世紀 80 年代,随着半導體行業專業化分工的加劇和制造環節的成本增加,美國企業逐步放棄了自營晶圓廠,轉而将資金集中投入到更具競争優勢和利潤空間更大的設計環節。
而半導體供應鏈中勞動密集、資金投入高、回報周期長的芯片制造和晶圓代工環節,則逐步外移到了亞洲的日本、韓國及中國台灣地區。
根據美國白宮發布的文件,美國半導體制造的全球市場份額,已從 20 年前的 37% 下降到了 2021 年的 12%,落後于中國台灣地區和韓國等地,且預計将持續下降。
目前,全球 5nm 以下的先進制程,隻有台積電和三星兩家企業能夠做到,美國最先進的芯片基本都委托台積電在中國台灣生産。即使像英特爾這樣的 IDM 大廠,也在與台積電合作。
而在封裝領域,美國封裝環節的全球占比也較小,仍嚴重依賴于東亞地區。
如今,無論從科技或是經濟發展的角度來看,半導體産業的重要性都不言而喻。全球先進制造業、人工智能、大數據、5G、新能源汽車等高科技産業的發展均離不開芯片。
可以說,芯片技術水平已經成爲衡量一國綜合實力的重要指标之一,半導體産業也自然成爲全球戰略競争的制高點。
而在研發、設計、設備、材料等多領域都有較強競争優勢的美國,又怎能容忍在制造環節 " 受制于人 "?
實際上,美國半導體行業協會和各大半導體企業,早在拜登執政前就已指出,美國在全球半導體市場影響力較強,市場占有率較高,但半導體制造業最弱,遠遜于中國台灣地區和韓國等亞洲國家(地區),因此一直在敦促美國政府出台刺激政策。
此前,制造環節脫離美國的重要原因之一就是美國的生産成本高。如今的《芯片與科學法》中,就有大概 390 億美元,專門用于補貼新建立的晶圓制造廠,并且允許 25% 的設備投資可以抵稅,這兩條優惠政策針對性地降低了在美國建廠生産的成本。
特别是在新冠疫情大流行和烏克蘭危機的疊加影響下,半導體産業鏈遭受重大沖擊,全球 " 缺芯 " 現象長時間延續,對美國多個行業的影響都尤爲突出,也讓美國意識到,現有的半導體供應鏈較爲脆弱,構建穩定的供應鏈具有必要性。
美國商務部副部長唐 · 格雷夫斯就曾指出,美國半導體行業面臨兩大危機:一是半導體供應短缺擾亂了汽車、消費電子等多個關鍵行業,造成企業裁員和經濟複蘇放緩;二是美國在半導體供應鏈上的 " 長期領導力 " 面臨威脅。
而半導體制造集中于東亞,對美國而言,也的确存在一系列風險。
一些自然因素是極不可控的,比如東亞處于環太平洋地震帶,2011 年日本大地震曾緻使數家晶圓廠關閉長達數月,25% 的矽片供應因此受到影響。
另外,東亞已成爲大國博弈的前沿。比如,2019 年,韓日兩國的政治緊張,就曾使日本限制向韓國出口半導體關鍵材料,影響了韓國每月大約 70 億美元的半導體出口。
不過,也有業内人士并不很看好美國芯片法案。據媒體報道,台積電 CEO 張忠謀曾表示:台積電很樂意從芯片法案 500 億美元補貼中受益,但美國想靠這些錢重建芯片産業,想法太天真。
盡管目前美國芯片法案最終成效幾何尚不明确,但可以确定的是,美國已經無法容忍中國科技未來可能與其并駕齊驅的潛在前景,半導體産業已成爲大國博弈的前沿陣地。
對于我國而言,在認清現實的基礎上,須更加重視基礎科研和原始創新,利用好得天獨厚的市場優勢,加速推進半導體産業的國産替代進程,避免陷入未來更大的供應鏈危機中。
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深交所研究:美國《芯片與科學法案》影響分析 https://mp.weixin.qq.com/s/d8A0bZ2k4KF_GSSotuIpnw
第一财經:《專訪全球價值鏈專家邢予青:美國芯片産業政策能否改變半導體價值鏈格局》https://www.yicai.com/news/101689321.html
張忠謀談美國芯片策略:認爲砸錢就能進芯片市場太天真!- 電子工程世界 http://news.eeworld.com.cn/manufacture/ic633455.html
文章用圖:圖蟲創意,壹圖網
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