数字科技革命正在将半导体芯片产业推向“超级周期”,同时新冠疫情全球蔓延之下,突显芯片产业链的战略安全意义。半导体技术研发实力雄厚的美国,也希望提高本土的芯片生产能力。美韩等国纷纷计划在此领域投入千亿美元,中国大陆的芯片强国路在激烈的全球竞争下,压力将越来越大。
美韩各提芯片制造激励计划
南韩总统文在寅上星期访美引起关注的议题之一,是美韩两国芯片制造方面竞争与合作。美韩首脑在白宫峰会后宣布,两国同意共同努力增加汽车使用的传统芯片全球供应,并通过促进增加相互投资和研发合作,支持两国先进半导体制造业。
白宫声明称:“随着技术领域日新月异,我们同意加强在关键和新兴技术方面的伙伴关系,以促进共同安全与繁荣。”
此外,白宫方面还表示,美韩两国将促进对半导体(包括先进芯片和汽车芯片)和高容量的相互和互补投资,并承诺在这些关键产品的材料、零件和设备的整个供应链相互和补充投资,以扩大生产能力。
韩国总统府本月21日在总统文在寅访美期间表示,南韩已要求美国提供减税、支援稳定的水电供应等激励措施,以支持电子等韩国企业在美国的芯片建厂投资。
据路透社报导,青瓦台方面确认,三星已计划投资177亿美元在美国德州奥斯汀兴建新晶圆代工厂。
此次峰会前,美韩两国先后发力,希望通过政府直接投资和对私营企业的优惠措施,提高各自在半导体芯片制造领域的能力。
拜登行政当局和美国国会目前正在推动的公共投资立法拟定的半导体投资规模超过千亿美元。韩国政府本月13日宣布计划,2030年以前投资约4500亿美元,要打造全球最大芯片制造产业中心。
韩国的半导体投资计划将主要由私企占主导。南韩政府计划以拨款、减免税赋和支援基础设施的方式对私营企业提供政策支援。韩国企业中,三星电子一家就计划投资171万亿韩圜(约合人民币9767.3亿元),以提升(即非内存芯片)晶圆代工实力。
两个500亿美元?美国政府能投多少?
美国方面,专案冗杂的2021年《国防授权法》收入国会议员提出的《美国芯片法》(CHIPS for America Act)条款。根据此法案,美国将授权一系列半导体研发计划,并为美国本土半导体芯片制造提供补助。
由于《美国芯片法》没有指定政府资助资金来源,行政当局和国会都在为拨款支援国内半导体产业立法努力。目前外界主要关注的是拜登提出的基础设施计划和国会参议院推出的支援科技产业法案,两项计划的政府出资额都超过500亿美元。
拜登2月表示,要为《美国芯片法》实施争取370亿美元拨款投入,但他3月31日宣布的2兆美元基础设施计划,半导体制造和研发专项投资加码到500亿美元。
不过,目前白宫已将基础设施投资计划的投资总额降低到1.7兆美元,试图消除共和党人对预算纳入不必要花费的不满。半导体专案500亿拨款能否落实还是未知数。
国会参议院方面,之前获得跨党派支援的《无尽前沿法案》(Endless Froner Act)最近追加修正案,为美国半导体产业提供520亿美元联邦政府资助。参议院民主党领袖舒默18日院会发言说,这笔资金将即刻促进国内芯片生产,加强半导体供应链安全。
《无尽前沿法案》在5月已经通过参议院商务委员会表决,经修订后改名为《美国创新竞争法〉(US Innovation and Competition Act)。舒默书面声明说,这项补充拨款提案计划未来5年投入390亿美元,完全用于旨在带动传统芯片生产的激励专案,另投入105亿美元用于支援半导体研发专案。
“这对我们国家的经济,包括汽车和科技产业及军事都非常关键。”舒默说:“我们不能依赖外国生产的芯片了。”
与此同时,美国半导体企业还在游说政府推出更优惠的税收减免措施,为芯片制造设备采购、设施建设、研发等方面争取高达40%税收减免。
韩国最近推出的半导体产业扶助计划也纳入类似税收优惠措施,将大公司半导体研发投入的税额抵扣率从30%提高到40%~50%,设备投资税额抵扣率增加到10%~20% 。预计三星电子、SK海力士将是直接受益者。
美国本土私企投资方面,除了三星的170亿美元晶圆代工厂计划,奉行垂直整合制造(IDM)模式的美国半导体巨头今年3月提出在亚利桑那州投资200亿美元新建两座晶圆厂的计划, 预计2024年投产。
另据路透社报导,台积电继去年宣布将在亚利桑那州凤凰城投资100亿至120亿美元兴建晶圆厂后,最近考虑加码在美国投资,生产更先进的3nm芯片,新工厂可能耗资230亿至250亿美元。
中国大陆芯片制造竞争力压力陡生
根据美国半导体业协会(SIA)和波士顿咨询集团(BCG)调查称,近年来美国在全球半导体制造市场的市占率急速下降,从1990 年37% 滑落至目前12%。而2020年中国台湾半导体产能全球市占率为22%,其次是韩国21%,日本和中国大陆皆为15%。
然而,近年来中国大陆正在不断加强对于半导体产业的投入,中国大陆半导体产业的实力正在快速得到加强。根据日经从信息服务商Wind(万得信息)获得大陆上市公司收益数据汇整而成的资料显示,2020年大陆给113家半导体公司的补贴总额高达106亿元人民币,这个数字相比前一年增长14%,是10年前的12倍。
根据预计,在中国大陆的大力扶植下,预计到2030年,中国大陆半导体全球市占可能会攀升至24%。当然,这是在美国、欧盟以及韩国、日本等国政府没有跟进推出大规模半导体产业投资和补贴计划的前提下。
而现在,随着美国计划推出500亿美元,加码推动本土半导体制造业的发展,欧盟以及韩国、日本等国政府也在纷纷跟进。如果美国支持芯片制造业的国家政策得以落实,以及例如韩国等美国盟国的企业加大在美国的半导体制造投资,那么美国本土的芯片产能无疑将会在数年之后得到大幅提高。有预测称,如果美国芯片制造激励政策落实,美国在全球的产能占比可提升到世界第二。
那么,随着美国芯片制造产能占比上的大幅提升,则意味着中国大陆在半导体芯片产能上的追赶将面临更多挑战。
按照IC Insights的预测,到2025年中国大陆半导体芯片市场规模将达到2230亿美元,而2025年中国大陆半导体芯片产值将达到432亿美元。按照这个预测数据,到2025年中国大陆生产的半导体芯片产值在整个中国大陆半导体芯片市场当中的占比将达到19.4%。
2020年8月,国务院印发了《新时期促进产业和软件产业高质量发展的若干政策》,指出中国芯片自给率要在2025年达到70%。显然,这与IC Insights的预测的中国大陆2025年不到20%的芯片自给率有着很大的差距。
而这个自给率实际上是等于“国内芯片生产总值(包括国外企业在中国生产的芯片) / 国内芯片需求总值(包括进口芯片)。
需要指出的是,以上统计的2020年中国大陆生产的半导体芯片产品的432亿美元产值当中,还其他一大部分是总部位于中国大陆以外的中国台湾地区企业和国外企业所生产的。例如台积电、SK 海力士、三星、联电等在中国大陆有晶圆厂的企业。
根据IC Insights的预计,在2020年中国大陆生产的价值227亿美元的半导体芯片产品当中,总部位于中国大陆的企业所生产的半导体芯片产品仅价值83亿美元,占比36.5%。
也就是说,即使加上众多的海外半导体厂商在中国大陆设厂制造的芯片,目前国内芯片自给率也只有15.9%,那么要想在2025年实现70%的芯片自给率,减少芯片进口,那么就必须大力发展国产芯片制造业,同时大力引进国外的半导体制造企业对于国内的投资。
但是,从目前来看,总部不在中国大陆的半导体芯片制造企业的投资,大部分都在开始转向美国。此外,韩国、日本及欧盟也都在积极推出激励政策,吸引头部半导体企业投资,大力发展本土的芯片制造业。相比之下,中国国内近期在网络上却掀起了一阵反对海外半导体企业在中国大陆进行投资扩产的邪风,令人匪夷所思。
另外在先进制程芯片的发展上,由于中国半导体制造龙头中芯国际受到美国的制裁,导致关键半导体设备的采购受阻,这也限制了中国先进制程芯片的追赶。
市场研究公司Counrpoint Research 5月对先进逻辑芯片行业(10nm以下节点)分析预计称,2021年全球先进晶圆产能的55%集中台湾,韩国以20%占比排名第二,美国第三,占全球总量18%。
分析称,如果《美国芯片法》落实,在先进制程芯片制造方面,到2025年,美国的先进制程芯片产能将超过韩国,扩大到全球总量21%,并在2027年继续提高到全球产能24%,届时中国台湾产能占比将降至40% ,中国台湾和韩国的总产能将占全球57%。而中国大陆由于美国禁令的限制,先进制程芯片产能3~5年可能仅占全球总量的6%。
卡托研究所高级研究员斯科特·林西科姆(Scott Lincicome)说,中国芯片生产水准仍处于中游,距离世界顶尖至少有5~10年差距。
他表示说:“但问题是,其他公司和政府当然也在创新……我的感觉是,中国大陆的芯片产业很难在高阶领域赶上台积电、三星、英特尔三大巨头。而美国制裁更是雪上加霜,确实让中国芯片产业很难获得生产5nm甚至3nm芯片所需的顶级设备,虽然不是完全没可能。”
日经亚洲(Nikkei Asia)3月调查显示,7家中国芯片制造设备制造商表示,订单大多是生产14~28nm芯片的机器,有些制造商甚至生产更老的芯片生产设备。受访者说,美国对中国的贸易制裁使从国外获得零部件和材料变困难,虽然部分可以使用中国国产零件和材料做为替代品,但是也将降低成品合格率。
美国科技产业咨询公司国际数据公司()副总裁、负责半导体产业研究专案的马里奥‧莫拉莱斯(Mario Morales)表示,美国历来是半导体研发强国,设计能力有本土生态优势,将影响半导体产品供应层面。
他说:“看看美国,美国研发仍然领先。世界最大的无晶圆厂(fabless)芯片设计公司仍来自美国。所以像(Qualcomm)、(Broom)、(Xilinx )和这样的公司这些都是无晶圆厂公司,在各自领域都处于领先地位……所以这也给美国带来了很大的优势。还有工具和软件方面,电子设计自动化(EDA)工具支撑大量芯片设计,这也主要由美国的Synopsys 和Cadence控制。
发展黄金期遇上政策战略期,政府投资是“无谓烧钱”还是“顺水推舟”?
美国半导体业正积极争取政府资助和政策优惠,认为可催化和引入更多芯片生产投资。批评者则指出,芯片企业资金雄厚、无须资助,各国加大补贴可能引发日后的贸易争端。而且芯片制造资金投入极高,先进的晶圆工厂建厂成本常高达70亿到100亿美元。
根据预计,美国联邦政府如果推出200亿美元经济刺激计划,可催生14家半导体晶圆厂,吸引1740亿美元投资;若能拿出500亿美元,新增加的晶圆厂可提高到19家,吸引投资金额可达2790亿美元,将扭转美国国内芯片产能下滑的趋势。
业界分析认为,芯片业正迎来“超级周期”(super cycle)。从新一代智能手机、等IT设备到数据中心系统,至航空航天和军事应用,芯片需求无所不在,各国政府也开始对这领域产生更多兴趣,纷纷强调本国投资。
IDC半导体应用预测分析报告说,2021年全球半导体市场可达5220亿美元,同期相比增长12.5%。消费类、计算、和汽车半导体需求将继续强劲增长,芯片供应紧缺将持续。
IDC副总裁莫拉莱斯表示:“半导体制造商也意识到,即使疫情结束后,芯片需求也会增加。因此让所有人都想对半导体生产投入更多资金。当然美国又回到与中国对抗的立场……出于对中国的担忧,要将一些半导体产品生产带回国内,实行(支持)龙头企业、产业政策做法。
这就是我们现在的情况:私人公司和政府不约而同决定,不仅世界需要更多芯片生产能力,各地政府也希望把芯片生产带回本国,所以钱就像洪水涌入。”
“从投资角度来看,这只是开始。” 莫拉莱斯说:“无论是美国、欧盟、韩国、日本还是中国……很多政府都不仅着眼未来两年,着眼是未来10年。”
莫拉莱斯说,政府关注半导体业是好事,但芯片制造成本高,很容易出现僧多粥少局面。
他说:“英特尔、三星、台积电和格芯(GlobalFoundries),一定会排队等着利用政府这笔钱,因为对他们来说,这能补贴半导体业整体一些沉重成本结构。”
莫拉莱斯说:“即使美国政府投资530亿,除以研发,除以制造,就能发现这笔钱如何分散,远远不够。因此,我认为对企业更有利的做法应是补贴,就像中国大陆做法,或中国台湾、韩国政府那样,提供税收优惠,提供激励,以鼓励更多国内投资。”
卡托研究所的林西科姆则批评美国目前芯片补贴方案没有针对性,没有集中支持最高阶生产技术。
他说:“这些补贴大多数没有把重点放在尖端晶圆厂。所以一家生产12nm芯片甚至汽车制造商使用的特别大体积芯片公司(比如格芯)也能获益。”林西科姆说:“这对全球半导体竞争没有影响,这只是直接发放给企业的福利(corporate welfare),帮助某些公司,可能会降低美国汽车制造商的芯片价格,但肯定不是好产业政策。”
大力资助半导体产业的政府不仅限美、中、韩地区,欧盟也考虑建立半导体联盟,并希望引进台积电、三星或英特尔在欧洲建厂,计划2030年让欧盟在全球半导体制造领域的占有率从10%提高到20%。政府资金可能来自7500亿欧元的新冠疫情后复苏基金,1434亿欧元用于创新和数位行业。
此前,英特尔曾公开回应欧盟的邀请,表示愿意赴欧盟建晶圆厂,但是前提是欧盟需要提供80亿欧元的补贴。
林西科姆指出,芯片巨头其实都不缺钱,各国政府的“补贴竞赛”令人匪夷所思,补贴可能在未来引发贸易争端。
“三星、台积电和英特尔目前并没有因现金问题受什么伤害。然而,各国政府补贴竞赛都好像被迫必须采取行动。”他说:“问题有两方面:一是这些补贴造成各种扭曲,我们可能最终导致行业产能过剩,先是短缺,然后是补贴,然后通常下一步是过剩,这几乎不可避免会造成贸易摩擦。我们有约束补贴和补贴进口的全球贸易规则。可预见未来几年,这些补贴引发大贸易争端,然后带来关税等问题。”