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【芯论语】芯片科技竞赛已开场,美欧、日韩和中国台湾在行动,芯片产业格局将巨变

发布人:芯论语 时间:2021-06-08 来源:工程师 发布文章

前言:美国政客把芯片技术作为政治操弄工具,引起了世界芯片产业链链上国家和地区更加重视对芯片产业的投入、研发和管控。全球芯片“诸侯国”展开了芯片科技竞赛。美国在加强芯片制造业回归本土的同时,不断拉拢日、韩、中国台湾和欧盟,企图构筑芯片产业链的排华联盟,围堵打压中国芯片产业。中国芯片产业发展压力陡增,发展自主可控的芯片产业已成为国家重大需求。

芯片的重要性不管强调与不强调,它都一直存在着。芯片自发明以来,人类依靠它一步一步跨入了信息化时代,并将依靠它逐步走向人工智能时代,芯片的重要性不言自明,并且日益凸显。《国家集成电路产业发展推进纲要》开头语强调,“集成电路产业是信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性,基础性和先导性产业”,高度概括了集成电路(芯片)产业的重要性。芯片产业的重要性主要体现在,它在信息化社会中的核心性;它对国家经济安全和国防安全的战略性;它对各行各业发展,尤其是信息技术产业发展的基础性和支撑性;它对未来高新技术产业发展的先导性。

一、美国政客的政治操弄筹码

二战后,不管世界风云如何变幻,在美国霸权阴影下,和平发展经济仍是世界发展的主旋律。进入新世纪后,在所谓“民主”普世价值输送、军事和美元霸权弹压、石油能源霸权制衡等政治操弄手段被历届美国政客玩腻和失灵之后,特朗普政府发现了芯片这个政治筹码非常有效,在科技领域开辟了一个战线,企图用芯片技术的科技战来捍卫美国的科技霸权。美国想要“卡”某个公司、某个产业、某个国家的“脖子”,只要向该国禁售芯片、禁售设备、禁售材料、禁售技术,即便禁售使美国及其盟友遭受巨大经济损失也在所不惜。

特朗普发掘了这个筹码,拜登继承和使用这个筹码,并且把它运用得出神入化。两届美国政客使用芯片技术这个政治筹码,用小芯片搅动了大世界的风云,使全球芯片产业链遭到严重破坏;使全球芯片供求关系出现前所未有的紧张局面;使全球芯片产业链链上国家和地区把巨额资金砸向芯片产业,为未来的芯片产能过剩埋下了祸根。

二、芯片重要性被各国再认识

以往,小小的芯片都隐身在电子产品和系统整机内部,其作用虽大但是大众并不识“庐山真面目”,芯片产业重要性就更谈不上为大众所认知。半个世纪以来,芯片行业人自觉该行业对社会的重要性,满怀激情地不断攻坚克难,埋头苦干,力争上游。同时,他们也在不遗余力地宣传着芯片的重要性。但对于芯片这个外观渺小,投入巨大、见效缓慢、规模不大的产业来说,它并不被国内行业外的人们所重视。因为以前,只要有钱就可以买到想要的芯片。有钱能随时随地买到的东西是不会被人重视的。

技术人员不是政客,芯片行业人对该行业的“痴迷”和对摩尔定律的“遵从”,造就了芯片技术不断追求卓越,逐步成为了高技术“皇冠”上的明珠技术。全球芯片行业人可能忘记了当年美国对日本发起的“存储器芯片战争”,过后依然满怀赤诚之心,把芯片行业当作一个纯商业化、无国界、全球化分工协作的高技术行业。有些国家和地区精于基础研究和材料研发,有些精于高精尖设备制造,有些精于芯片制造工艺开发,有些精于芯片创新应用和市场化,大家齐心协力构建了“全球化分工协作”的芯片产业链,并共同享受了四十多年的美好时光,这可称得上是全球高科技产业技术合作的经典范例。

但是,2018年在中兴身上、2019年以后在华为身上发生的芯片禁售事件让全球瞩目、震惊和觉醒。小小芯片竟能成为“卡脖子”的工具,科技无国界成了一句笑话,高技术随时可以成为国家竞争和政治操弄的筹码。从此,全球的公众和多国领导层都开始了解芯片到底为何物,开始重新认识芯片产业的重要性。大家发现,只要芯片技术被政治操弄,芯片、设备、材料和技术的提供方可以随意提价,也可以随时“卡”别人的“脖子”;购买方随时可能会被 “禁售”和被“卡脖子”,甚至直接影响本国的经济和国防安全。从此,大家对小小芯片都刮目相看,都开始重视和大力发展本国的芯片产业。

在芯片技术被美国政客作为政治操弄筹码,全球芯片产业重要性深入人心的今天,全球芯片产业链的格局将发生重大变革,芯片技术的科技竞赛已经开场,美欧、日韩和中国台湾在行动中,并且美国拉拢日韩、中国台湾和欧盟,企图形成芯片技术对华的包围圈。

下文通过梳理近年来各芯片大国和地区发展芯片产业的重要举措,试图洞察全球芯片产业的未来大势。笔者声明,下文的这些信息来源于网络报道(详见后附参考资料),未经核实,笔者也持微信态度,谨慎用于“芯”海观潮。

三、芯片各大“诸侯国”在行动

全球230多个国家和地区中,有资格参加芯片科技竞赛的“诸侯国”并不多。参赛的国家或地区要具备以下条件。一是在芯片设计、制造、封测、设备、材料和技术上,该国或地区对芯片产业链有重要贡献,特别是他们拥有“杀手锏”技术,产业链对其具有依赖性。二是该国或地区具有一定规模的成熟的信息技术产业体系,对芯片需求量较大。不具备上述条件的国家和地区没有资格参加芯片科技竞赛,只能作为观赛者。

当芯片被当作政治操弄筹码时,芯片的重要性更加凸显,芯片“诸侯国”将上演芯片行业的春秋战国大戏,以下是主要的芯片“诸侯国”的行动记事。

1.美国: 加速推进芯片制造业回归,誓言捍卫芯片技术霸主地位。

2020年6月29日,Insidedefense网站报道,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 Act Of 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。如果该法案获批,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1771亿元人民币)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;主张对中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 [2]。

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[2]。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。

也是在2月24日,路透社报道,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[3]。

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图1.拜登宣布将寻求370亿美元资金以推动立法,加强美国芯片制造业。(来源:参考资料3)

2021年3月1日,美国国家人工智能安全委员会(NSCAI)投****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[5]。

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。

2021年3月31日下午,美国总统拜登在匹兹堡演说时揭露了2.25 万亿美元的基础建设计划,提议国会拨出500亿美元补贴美国半导体产业的制造与芯片研发。当中包括打造一座国家半导体科技中心(National Semiconductor Technology Center)[8]。

2021年4月16日,路透社爆料美国国会代表迈克尔.麦考尔和参议员汤姆.科顿给美国商务部长吉娜.雷蒙多的一封信中,要求将“获得美国许可才能将使用美国技术在国外制造的半导体出售给华为”的规定,范围扩大至设计14nm以下芯片的所有中国公司。美国商务部的一位代表在确认收到这封信后指出,该机构“正在不断审查情况,以确定是否有必要采取进一步行动”。此举意味着,一旦美国商务部通过或发布正式规定,所有中国境内的先进芯片设计和制造企业购买、使用含一定比例美国技术的软件、芯片、设备等都将被出口许可证管制,美国遏制华为的事件将在许多其他公司身上重演[9]。

2021年5月18日,美国参议院民主党领袖舒默公布了经过修改的两党立法,批准拨款520亿美元,在今后5年内大力促进美国半导体芯片的生产和研究。舒默说,该法案包括一项“历史性的520亿美元投资,以确保美国保持芯片生产的领先地位”[15]。

2.欧盟:强化芯片产业自主,希望摆脱对美国和亚洲公司依赖。

在全球性的芯片短缺的危机下,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[6]。

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[6]。

2021年4月28日,欧盟工业委员主席布雷顿表示,将在4月30日与台积电、三星、英特尔的代表会面之时,欧盟将与这些一流芯片代工厂商讨论在该地区设计和生产下一代半导体的问题。从去年11月至今,愿意加入半导体计划的欧盟国家已经达到22个,法国、德国、意大利等都在其中。按照欧盟计划,未来2~3年将斥资1450亿欧元(折合约1.15万亿元人民币)发展高端半导体技术[11]。

3.日本:锻造芯片关键技术长板,希冀重回芯片产业强国阵营。

2020年10月10日,据日经中文网报道,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。

2021年5月22日,日经新闻报道,日本自民党为了讨论半导体战略于21日正式成立了一个议员联盟,并举行了首次的联盟会议。会议上自民党税制调查会长、日本前经济财政大臣甘利明担任会长,日本前首相安倍晋三、现任副首相兼财长麻生太郎担任最高顾问。议员联盟章程写道,包含制造设备、材料在内,“在供应链、技术研发和保护等事项上,以日美为轴心加强合作”,并列举出了存储器、CPU等逻辑、传感器、模拟器件和功率半导体4大重点领域,强调这4大领域的半导体是建构日本经济和国家安全体系的重要基础。

美国早前已要求日本提供协助、希望建立不依赖中国的半导体供应链。议员联盟为了和美国合作、强化半导体产业,将向日本政府提出援助半导体研发、生产的预算、措施、以及促进投资的政策。日本政府预定6月敲定的成长战略中,会出示促进半导体投资的方针。

据报道,日本国内各家企业预计会对政府的举措表示欢迎。东京理科大学研究所若林秀树教授指出,“日本应该对半导体领域投资10万亿日圆(约1000亿美元)、并与合作国家共同致力于人才培养、技术研发”[16]。

4.韩国:紧迫感十足,砸巨资联美捍卫芯片代工和存储器龙头地位。

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。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。

2021年2月下旬,根据外媒报道,韩国有关部门向全球范围内的半导体IP厂商发起了名为“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[7]。

2021年5月13日,财联社报道,韩国政府公布了旨在实现半导体强国目标的十年规划。一方面,韩国不希望在供应链上受制于人;另一方面,韩国希望提升自己在半导体领域的核心竞争力。到2030年,以三星和海力士为首的153家公司将投资超过4500亿美元用于半导体研发和生产,从而保护韩国最重要的经济产业。三星表示,到2030年将在非储存芯片领域投资1510亿美元。而海力士联合CEO朴正浩表示,海力士承诺投资970亿美元扩建现有工厂,还计划投资1070亿美元在龙仁市建造四家新工厂[11]。

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图2.文在寅在京畿道平泽市三星电子工厂宣布国家半导体产业发展计划(来源:参考资料12)

5.中国台湾:芯片代工龙头要看美国眼色,技术水平再高也枉然。

2021年4月21日,在台湾经济日报主办的2021大师智库论坛上,台积电创始人张忠谋以《珍惜台湾半导体晶圆制造的优势》为题发表演讲,以一个芯片行业变局的推动者、退休老兵的身份呼吁:半导体晶圆制造业是一个攸关民生、经济、国防的重要产业,也是第一个台湾在全球竞争中获得绝对优势的行业,这个优势得来不易,守住更不易。他希望当地政府、社会、台积电都要努力守住这个优势[10]。

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图3.台积电扛不住政治压力?90岁张忠谋站台演讲定军心(来源:参考资料10)

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,三星电子也宣布计划在美国建厂后,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!

四、中国芯片产业自主可控之路

笔者在2020年5月18日发表的“【芯论语】美国下死手卡我国集成电路产业的脖子,我们如何应对?”一文中,分析过美国对我国芯片产业打压和围堵可能的手端和层级,认为“美国拉拢相关产业链上企业进行围堵,让华为高端芯片无法生产”是最高层级的打压手端。如今美国拉拢盟友形成排华的芯片产业链同盟,这种情形比一年前的估计更加极端化,其影响将更加恶劣、更加深远。

如今,这种极端化局面在拜登执政不久就变成了现实。美国在加强芯片制造业回归本土的同时,不断拉拢日韩、中国台湾和欧盟,企图构筑芯片产业链排华联盟,围堵打压中国的芯片产业。中国芯片产业的发展压力陡增,发展自主可控的芯片产业已成为国家重大需求。

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[1]。

2021年5月28日,两院院士大会中国科协第十次全国代表大会上,习近平总书记发表重要讲话,强调“坚持把科技自立自强作为国家发展的战略支撑,立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展,面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略,把握大势、抢占先机,直面问题、迎难而上,完善国家创新体系,加快建设科技强国,实现高水平科技自立自强”。面对美国对我国芯片产业的疯狂打压,“大雪压青松,青松挺且直”。面对外来全面围堵,中国芯片产业已显示出较强的韧性。我们有中国共产党的坚强领导,有全国广大科技人员聪明才智和旺盛斗志,中国芯片产业一定会走上自主可控的康庄大道。

后记:在当前形势下,芯片产业链上的“诸侯国”都在发力,力求在芯片科技争霸赛中抢占有利地位。美国拜登政府从特朗普手中接过打压中国芯片产业的大棒,并向芯片产业链上的其他盟友递出胡萝卜,企图与盟友一道围堵中国。发展我国自主可控芯片产业的神圣使命将异常艰辛,但是在全国人民共同努力下,实现我国芯片产业自主可控、高水平科技自立自强的宏伟目标一定能实现。

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