陈溪:中美半导体之争

时间:2021-08-02 08:35内容来源:联合早报 版阅读:新闻归类:观点评论

陈溪:中美半导体之争

全球半导体生意将先进入两面押注阶段,平行供应链逐渐形成。2028年左右,中国大陆经济将超过美国,更多全球化企业(尤其是全球资本)将押宝中国大陆,由资本所主导的半导体产业链将再一次与中国融合,全球供应链将逐渐稳定下来。

美国半导体联盟于今年3月成立,共同游说拜登政府投入500亿美元缓解芯片荒。但是,芯片荒的根源是全球消费电子和汽车电子的需求上涨,再加上中美半导体产业链脱钩打乱原有全球供应链体系,这使全球芯片荒短期内不会得到缓解。

美国推动独立于中国大陆的半导体研发、制造体系及出口规则,中期将扰动全球供应链。从长期来看,对中国而言,这种影响是有限的。

晶圆制造占半导体产业链所需投资最大,占总资本性支出的64%。2019年台湾占全球晶圆产能20%,高于韩国(19%)、日本(17%)、中国大陆(16%)和美国(13%)。

负责计算功能的逻辑芯片约占所有芯片产能的42%,台湾优势明显。92%的“10纳米”逻辑芯片产能(高端产品,占2%全球晶圆产能)来自台湾,将支持更高水平的自动驾驶、通信基站、高性能计算。中国大陆和美国当前“10纳米”逻辑芯片产能为零。

此外,28%的“10-22纳米”(占8%全球晶圆产能)、47%的“28-45纳米”(占9%全球晶圆产能)、31%的“45纳米”(占22%全球晶圆产能)逻辑芯片产能来自台湾,广泛支撑消费电子和汽车电子。这三个规格中,中国大陆产能占3%、19%和23%,美国占43%、6%和9%。

可见台湾产能是全球半导体产业链的焦点。但其销售在全球占比甚微,2019年全球半导体销售额为4120亿美元,美国、中国大陆和欧洲市场占全球销售25%、24%和20%,台湾仅为1%。

产能并非大陆之急需

如不能精准识别挑战,则如美国呼吁放弃疫苗专利以增进全球疫苗供给,却因多数国家不具备全球原材料供应链和专业化制造能力,使供给不会有效增加,反而阻碍创新,提升下一次应对疫情的难度。

中国大陆的核心挑战不是产能。首先,由于庞大而出色的工程师群体,规模化制造不是中国的挑战。预计到2030年,中国大陆半导体产能全球占比将从约15%(2020年)上升到24%,其他经济体占比则持平或下降,美国、台湾、韩国、日本、欧洲产能将从2020年的12%、22%、19%、13%、9%,分别调整为10%、21%、19%、13%、8%。

其次,所有环节均可影响绵长的半导体供应链。芯片设计(13%)、封装测试(13%)、材料(6%)、设备(3%)和EDA&IP(电子设计自动化及知识产权,1%),合计贡献36%的半导体产业链总资本性支出。

这些环节分布在不同经济体,例如韩国(59%)和美国(29%)领先存储芯片业务,中国大陆(46%)和韩国(17%)领先封装测试业务,台湾(22%)和日本(19%)领先材料业务,美国(41%)和日本(32%)领先设备业务,美国(74%)和欧洲(20%)领先EDA&IP业务。凝聚更多创新元素的芯片设计、材料、设备和EDA&IP等环节才是中国半导体产业的核心挑战。

韩国和美国芯片产能

第三,台湾企业会加大投资中国大陆市场,以制衡其竞争对手。台积电(2020年销售额约454.83亿美元,中国大陆市场占其销售额17%)于2021年4月宣布扩建南京代工厂(投资约28.87亿美元),满足中国大陆市场不断增长的需求,并制衡中芯国际牵头的北京(2020年投资约76亿美元)和深圳(2021年投资约23.5亿美元)新建的28纳米代工厂产能。

负责存储功能的存储芯片约占所有芯片产能的26%,在手机、汽车电子、电脑和服务器领域有广泛应用。韩国半导体公司(主要是三星,SK海力士)占据世界44%存储芯片产能。韩国在逻辑芯片产能上也具有全球影响力,8%的“10纳米”、5%的“10-22纳米”、6%的“28-45纳米”、10%的“45纳米”的逻辑芯片产能来自韩国。

半导体产能扩大需要依靠大量国家补贴和人才,三星公司就将在未来10年里,向非存储芯片投资约1500亿美元,韩国兼有美国和中国的创新与制造能力,很可能会在逻辑芯片领域也取得成功。

美国芯片产能也不弱,贡献了全球5%的存储芯片产能,及43%的“10-22纳米”、6%的“28-45纳米”、9%的“45纳米”的逻辑芯片产能。美国的更大优势是研发,所以占据着29%的存储芯片设计、41%的设备、67%的逻辑芯片设计、74%的EDA&IP的全球市场份额。

台湾半导体企业家有配合美国政府的主观意愿,对冲地缘政治和技术竞争风险。美国市场和中国大陆市场一样具备吸引力(北美市场占台积电销售总额62%)。台积电在美国亚利桑那投资的5纳米高端晶圆厂将在2023年投产。台湾联华电子(2020年销售额62.05亿美元)在美国和中国大陆的收入几乎持平,分别占其非台湾市场全球收入的21.95%和20.23%。

考虑到中国的统一(假设2030年),美国政府具有强烈意愿要求台湾半导体产能转移到美国,强化美国半导体行业创新链和产业链的融合,高性能计算、汽车电子、消费电子相关就业和税收将直接受益。

韩国的现代、三星、LG和SK将在美投资394亿美元兴建电动汽车和充电桩、晶圆制造、电池、内存等研发和制造基地。美国将借此机会升级基础设施、培训更多制造业人才、调整土地及税负等。相对于中国大陆而言,台湾半导体产能对美国利益要大得多。

美国和欧洲将学习中国大陆的发展策略。正如美国信息技术和创新基金会(ITIF)一边指责中国“国家重商主义阻碍创新“,以喝止全球资本进入中国,另一边呼吁”美国利用国家力量扩大信息基础设施投入“。《美国创新与竞争法》(Innovation and Competition Act)将投入超过1000亿美元发展人工智能、高性能计算、量子信息、机器人、通信、能源、网络安全、材料、生物等科学技术。有趣的是,中美地缘技术竞争不经意间加速了人类科学进步。

欧洲无力应对美国数码化巨头垄断的压力,这将遏制欧洲的创新和公平。若过度重视公平,又会如日本的保守主义,既庇护了自己,也放缓了创新。中国试图同时实现创新、开放和改革,即在保护中小企业利益、引入全球竞争和维护社会公平之间实现平衡,以此对冲全球供应链的中期波动。这将再一次成为全球经济体学习的发展策略。

在创新方面,中国大陆清醒看到强大的创新体系,才能建成和美国平行的供应链体系。中国大陆发展半导体产业的主要挑战是缺乏基础科学人才。中国高等教育在数学、物理、化学、电子工程、计算机、材料科学等领域落后于美国,但在大多数传统技术和工程科学(例如通信、交通、能源、机械等)领域领先于美国和世界。

在开放方面,北京、上海、深圳等城市将向潜在的解决方案开发者开放众多智慧城市场景(包括能源、文化、健康等),加速6G、卫星互联网、新能源汽车、能源互联网、氢能、可穿戴设备、边缘服务器等面向未来的新技术、新材料、新工艺、新装备落地。

至于改革方面,中国大陆正努力提升人均国民收入和推动农村富裕,增进总体社会消费力,提供高质量公共服务产品,更快速响应国内和全球的社会和自然危机。

从两面押注到押宝中国大陆

供应逻辑芯片和存储芯片晶圆的制造工厂,一般需200亿美元的资本性支出,仅仅依靠美国市场不足以消化全球巨额投资。假设光刻机制造商(如ASML)中断对中国大陆出口,未来10年将因研发投入下降或替代品出现而失去竞争优势。中国大陆、欧洲或新加坡的商人,会迅速填补从中国大陆退出企业所留下的市场空间。

政治上看,中国大陆没有替代美国领导全球的意愿,因为这将消耗国力。中国会适度参与全球治理,作为美国领导的全球体系的补充。经济上看,中国大陆会继续保持创新、开放和改革,让全球受益发展的成果。

全球半导体生意将先进入两面押注阶段,平行供应链逐渐形成。2028年左右,中国大陆经济将超过美国,更多全球化企业(尤其是全球资本)将押宝中国大陆,由资本所主导的半导体产业链将再一次与中国融合,全球供应链将逐渐稳定下来。

数十年后回首,我们会发现中美半导体产业链经历的“脱钩”到“融合”进程,只是人类文明的一个片段,相对于气候变化、公共卫生和生态系统变化等其他全球性挑战而言,并不是一件大事。

作者是北京大学中外人文交流研究基地学术委员会委员、中国信息通信研究院高级外部专家本文英文版已在香港大学亚洲环球研究院发表

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