中美半导体竞争,绕不开那个岛?

业界 作者:全球技术地图 2021-03-31 17:36:56 阅读:112
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3月11日,中、美两国半导体行业协会经过多轮讨论磋商,宣布共同成立“中美半导体产业技术和贸易限制工作组”。中美在半导体领域的竞争与合作,如果能转入良性轨道,对行业发展、对中美两国、对全世界都是好事。但美国国内也有很多人士,继续对中国半导体行业的发展抱有敌意,并将其与台海局势等地缘政治问题相捆绑。近日,美国《外交政策》杂志就发表了长篇报告,阐述这些问题。



中国欢迎良性竞争,但也不可能一厢情愿地认为美国会彻底改头换面,美国部分人士的“分析”,恰恰提醒着国人。


半导体器件,也叫作“芯片”,是经济增长、安全和技术创新的核心组成部分。面积小于邮票,厚度小于头发的直径,并且由将近400亿的组件构成,半导体器件对世界发展的影响超过了工业革命。


从智能手机、个人电脑、心脏起搏器到互联网、电动载具、飞机和高超音速武器,无论是在电子设备中,还是在商品和服务的数字化过程中(如全球电子商务),半导体无处不在。


随着人工智能(AI)、量子计算、物联网(IoT)和先进的无线通信等新兴技术的发展,需求在不断增加,同时也带来了无数的挑战和机遇。特别是5G,都需要尖端的半导体功能器件。但是,新冠肺炎和国际贸易争端限制了该行业的供应链和价值链,而美国和中国之间围绕技术优势的争夺战可能会进一步分裂供应链,导致技术碎片化,并对国际商业造成重大破坏。


几十年来,美国一直在半导体行业遥遥领先,2020年占领了48%(即1930亿美元)的市场份额收入。根据IC Insights的数据,全球最大的15家半导体公司中,有8家在美国,英特尔的销售额排名第一。


中国是半导体的净进口国,主要依靠外国尤其是美国的制造商来实现其大部分技术。中国2020年进口的芯片价值3500亿美元,较2019年增长14.6%。


通过《中国制造2025》和《促进全国集成电路产业发展的指导意见》可以看出,在过去的六年中,中国一直在加大力度,利用财政激励、知识产权(IP)和反垄断标准来加快国内半导体产业的发展,减少对美国的依赖,并确立自己作为全球科技领导者的地位。


随着美中竞争的加剧,特别是在前特朗普政府时期,美国一直在收紧半导体出口管制,尤其是针对中国的实体企业实施更为严格的许可证政策。美国仍然担忧中国通过民用供应链获取美国技术,并将其与中国军队和监控设备整合。


夹在这些全球超级大国之间的是台湾积体电路制造公司(TSMC,简称台积电),也是业内领先的芯片制造商,拥有世界上51.5%的代工厂市场并生产最先进的芯片(10纳米或更小制程)。


台积电同时供应苹果、高通、博通和Xilinx等美国和中国公司。直到不久前,该公司还为华为供货,但在2020年5月由于美国商务部出于安全考虑限制了华为供应商,它便与这家中国巨头断绝了关系。


台湾地区同时也成为了地缘政治的焦点,因为前特朗普政府的举动加强了“美台关系”,导致台湾海峡的紧张局势升级。


台湾地区是该行业复杂生态系统的一部分,这更广泛地表明,企业和国家越来越难以与地缘政治绝缘,特别是在美国和中国脱钩的压力之下。随着地缘政治、贸易和技术争端的增加,以及新冠肺炎持续损害着供应链和价值链,半导体公司正试图利用一些手段来保护其制造过程,如囤积物资或搬迁厂址,而这扰乱了整个行业。


由于半导体是美中战略和技术竞争的核心,导致该行业持续面临一系列保护性关税和非关税措施,威胁到了该行业的生产和竞争力。


这份《外交政策》的“内部报告”分析了中国大陆、台湾地区和美国在半导体领域不断发展的战略经济关系,审视了该行业私营和公共部门关键的行为体所面临的日益增长的经济和安全挑战,并在拜登政府寻求提高美国竞争力、遏制中国技术野心时,为其指明了机会。



本报告特别指出:


1. 半导体代表着美国和中国相互依赖的技术野心的关键。半导体对中美双方来说都很关键,有着技术上的脆弱性,中美双方在尖端半导体设备方面相互依赖,同时也依赖台湾地区。


2. 尽管中国投入巨大,但要在未来5到10年内拥有独立的半导体制造能力几乎不可能。由于半导体制造设备(SME)和软件的获取渠道有限,中国企业无法与世界的顶级企业竞争,且整体缺乏行业知识也阻碍了自给自足的供应链的发展。


3. 台湾地区将成为美中紧张关系的中心。鉴于中国在半导体制造和技术供应链中的核心地位,中国可能会利用其经济影响力,通过贸易限制、人才招聘和网络攻击关键企业,以获得支撑国内产业所需的核心半导体知识产权。


4. 单方面的限制助长了企业与国家政府之间的不信任,可能会导致经济脱钩。美国对供应链各部分,尤其是像台积电这样的制造商施加单方面的经济措施,会促使私营和公共部门主体关注美国领导人的行动对全球供应链和企业竞争力的影响。一些公司认识到了这一关键的瓶颈和弱点,正在评估新的生产模式,分散投资和供应商,以规避美国的经济政策,这可能会破坏美国在该行业的主导地位。


5. 拜登政府和美国企业之间的合作将是平衡国家安全和商业利益的关键。鉴于有关半导体监管的多边框架不包括台湾地区或中国大陆,拜登政府可以通过现有的论坛如经济繁荣伙伴对话(Economic Prosperity Partnership Dialogue,EPP)来加强美国与台湾地区的经济联系,通过战略经济对话(Strategic Economic Dialogue)加强美中的关系。并且还要评估一下目前的税法和联邦清洁空气法案下的许可程序,这对吸引投资和加强美国在该行业的竞争力也很重要,因为这些法规抑制了公司对美国制造厂的投资。


全球半导体生态系统已经高度互联


从广义上讲,半导体器件(也称为集成电路)、计算机芯片、微芯片或芯片是技术的基石。半导体是一种晶体材料,具有绝缘体(不导电的材料)和导体(导电的材料)的特性。半导体器件(如晶体管)具有控制电流流量的基本功能,通常连接或“打印”在电路板上,电路板是电子产品的硬件组件,为保证所有其他组件安装到位提供结构支持,并为将信号和电源连接到这些组件提供必要的布线。


每个设备在各种微处理器芯片(如中央处理单元(CPU)、内存芯片、传感器芯片、图形处理单元(GPU)和电源管理)中执行特定功能。半导体器件还可以在手机、游戏系统、飞机、工业机械、军事装备和武器等设备之间实现通信。


虽然半导体需求激增,但该行业的周期性特质导致了市场的波动性和回报的不可预知性。利润取决于芯片的类型、消费者的偏好,以及产品生命周期的缩短,而更新、更快的应用需求会导致技术迅速过时。


随着每一代新的半导体越来越小,晶体管也越来越密集,生产的复杂性和成本也随之增加,使供应链的每个环节都有机会提高产品的竞争力和质量。因此,只有少数公司能够设计和制造先进的芯片,同时又能够灵活地进行不断的技术改进。从设备生产到芯片制造,产品和服务略胜于竞争对手的公司能够获得行业收入的很大部分比例(一般占到一半)。


生产过程的三个主要部分包括:设计,制造,以及组装、测试和封装(ATP),生产的各种设计和制造设施(或称作“晶圆厂”,FAB),用以供给供应链。


最大的半导体制造商分布在美国、韩国、欧洲和日本,但只有少数是垂直整合的:这些集成设备制造商(IDM)包括英特尔、三星、SK海力士和美光科技等公司。然而,该行业的很多企业都采用了“设计—代工”(Fabless-Foundry)的模式,将任务分配给专业的公司,并将价值链的一部分外包给台湾地区、中国大陆和新加坡的公司以降低生产成本,同时利用当地的专业知识提高产品性能。


“设计公司”没有制造能力,只设计芯片,让代工厂专门制造芯片,封测外包供应商(OSAT)则负责测试半导体元件,并将其组装到运行设备中去。芯片价值的90%在设计和制造环节之间平均分配,10%分配给组装、测试和包装环节。



过去几十年里,“设计—代工”模式越来越成为一种趋势以降低生产成本,同时也可以利用整个价值链的专业知识。供应链中的资本密集型部分,如设计和制造,需要高度专业化的知识和先进的生产设备,产能利用率为90%,通常分布在加拿大、欧洲、美国;而后端生产——测试、组装和封装组件,并整合进成品(如笔记本电脑)——则是供应链最劳动密集型的部分,往往分布在工资和税收较低的国家,如马来西亚、越南、菲律宾。


因此,今天的半导体产业高度全球化,通常的生产过程要跨越四个国家和25000英里。


新冠肺炎对供应链的破坏给行业敲响了警钟,迫使企业评估和规划其价值链模式,许多公司意识到,他们并不知道自己所依赖的所有供应商的层级。劳动力密集型的供应链运营环节,如制造和组装、测试、封装(ATP)阶段,特别受到社交距离、旅行限制和封锁措施的影响。同时,对私人通信基础设施(如个人电脑、服务器、用于家庭教育和在家办公的无线和有线通信,以及用于独立旅行的汽车)的需求在增加,过去一年中行业总收入增加了8%,但也削弱了这些已经非常脆弱的链条。随着新兴技术开发商(尤其是人工智能应用)推动需求,预计到2022年需求将增长50%,各行业的制造商和最终用户都在争相获取芯片。


美国公司仍然是全球半导体行业的领导者,制造业大多外包——尤其给亚洲


虽然美国公司主导着半导体供应链的许多部门,但他们长期以来一直专注于研发(R&D),这对推动持续创新至关重要。由于竞争激烈、技术变革迅速等严峻的市场条件要求不断的发展,研发和加大创新力度成为企业的首要任务。


美国半导体公司每年将收入的20%(即400亿美元)投资于研发,使其成为占比仅次于制药业的美国第二大行业。该行业的研发投资已取得成效,先进半导体成为美国五大出口产品之一,仅次于飞机、石油(原油和精炼油)和汽车。值得注意的是,美国工业收入的82%来自海外,其中36%(即705亿美元)来自中国。


鉴于联邦政府对私营部门半导体创新的支持相对有限,出口收入对于美国公司重新投资于研发的能力至关重要,这样才能保持技术领先以及行业中的领导地位。


尽管美国公司一半的生产分布在美国80个晶圆厂和19个州,但美国的晶圆厂仅占全球制造业的12%。生产过程的大部分已经转移至亚洲,以便企业能降低成本,使其供应商基础多样化,并创建具有弹性的供应链,以此来抵御新冠肺炎等冲击,并减轻贸易争端的影响。


据美国空军的商业和经济分析办公室估计,到2022年,90%的尖端芯片生产将分布在台湾地区、韩国和中国大陆。随之而来的将是美国晶圆厂在全球产能中的份额降至8%,中国产能增至35%。这种生产集中的趋势,以及美国公司越来越依赖亚洲半导体制造技术的趋势,使得供应链如果进一步中断或美国公司无法在该地区经营或运输货物,将对美国的经济竞争力和国家安全造成威胁。


美国这种缺乏制造业和整体行业整合的部分原因,来源于建造和维护工厂的巨大成本,建成一个尖端工厂的成本需要150亿美元到200亿美元不等。制造设备价格昂贵,前端光刻设备用于绘制晶圆上高度复杂的电路图案,每台价格高达1亿美元。


下一代半导体制造技术,将用于制造7纳米或更小制程的半导体,如极紫外(EUV)光刻,每台成本为1.2亿至1.7亿美元。对于先进的半导体生产,如5纳米制程,单晶圆可以有多达14层极紫外光刻,大大增加了资本成本。


总体而言,与台湾地区、韩国、新加坡或中国大陆相比,在美国创立一家新晶圆厂,建设并运营十年的成本要增加30%至50%。


除了晶圆厂费用高这个阻碍因素外,美国的环境法规也阻止了对美国半导体制造业的投资。总统科技顾问委员会(PCAST)指出,工业界认为《联邦清洁空气法》是及时批准设备使用的阻碍。施工前和运营的许可证由州和地方机构颁发,要批准大型项目可能需要12到18个月。在这个行业,要想将项目变现,竞争和革新的速度尤为重要,冗长的许可过程可能会阻碍美国建成工厂。


美国在全球制造业中所占份额的下降,也是由于联邦政府缺乏激励措施,这种情况推动企业将生产部门转移到海外,尤其是亚洲。行业领袖们有针对性地指出,美国的企业税制度是经济合作与发展组织(OECD)中税率最高的,研发税收抵免相对较低,而且不鼓励对重资产行业进行资本投资。


认识到这一趋势,加上对美国国内半导体能力减弱的战略担忧日益增强,《2021年国防授权法案》(NDAA)中“为美国生产半导体创造有利激励”(CHIPS for America)的条款,为企业提供高达30亿美元的资金在美国建造一座晶圆厂。这是目前唯一一项激励国内半导体制造业建设的政府计划。国会工作人员表示,该条款旨在强化整个供应链。半导体行业对该法案表示欢迎,并敦促国会立即拨出资金。



一些专家怀疑:NDAA条款是会成功促进美国的芯片制造,还是会相反地激励中国进一步加强其本土化的努力?鉴于供应链的高度全球化性质和生产过程每个阶段的独特性质,宽泛的NDAA条款不太可能解决整个价值链模式的所有弱点。


2020年6月提交国会的“CHIPS for America”中,原本还包括一个更大的220亿美元的激励计划,以及芯片设备和制造的所得税抵免;还比如2020年美国芯片制造厂法案(American Foundries Act),它批准投入250亿美元用于研发、设施建设、设备和知识产权收购。这些支持性的立法,可能进一步帮助半导体产业,但两项法案都尚未通过,目前国会委员会仍在商讨。


中国打定主意成为半导体超级大国


长期以来,中国一直把科技行业的发展放在首位,以实现数字化的自力更生以及领先的目标。官员们认为,这将通过国内消费支出促进可持续的增长。有竞争力的半导体制造对于实现这一愿景至关重要。


然而,中国在生产过程中作用有限,只拥有芯片总份额的5%,供应链中主要参与制造和ATP部分。中国严重依赖进口,消费了全球市场上超过60%的半导体,供国内使用,以及以中国制造的技术形式最终出口产品,如智能手机、电脑、电信网络等。


中国的进口依赖,叠加国家安全方面的担忧,特别是对手可能会为情报和军事的目的,有意地在设备中安装和利用漏洞,使中国共产党决心要支持其国内芯片制造的能力,减少供应链风险,支持国家的科技驱动的国际竞争力。


根据美国贸易代表办公室(Office of the U.S. Trade Representative),中国的目标是创建一个从原材料和设备生产到最终产品的“闭环半导体制造生态系统”。换句话说,中国想要在半导体价值链上赶上并超越西方的竞争对手,而这有颠覆整个行业的风险。


通过2014年全国集成电路计划(观察者网注:原文如此,应指国务院印发的《国家集成电路产业发展推进纲要》),中国致力于2030年在半导体产业的整个供应链中成为领头者,并且一直在推进其议程:限制外国半导体产品的市场准入,强制技术转让获得知识产权,提供慷慨的补贴,以及激励国有企业。


国家集成电路产业投资基金(也称为大基金)与2015年发起的2025中国制造计划一致,此基金寻求将中国从低端制造商转向高端商品生产者,特别是在与信息技术和电信、高端机器人和人工智能相关的领域,首次就为半导体发展分配了220亿美元的资金。自2014年起,中国各级政府在国内半导体行业总共投资了1500亿美元,相当于中国半导体全年市场总值,是全球半导体行业每年研发支出的两倍。


然而,尽管中国在半导体领域配置了大量的资源,但中国84%的半导体仍然是进口的或由外国制造商在国内制造的。事实上,与美国、台湾地区和韩国的市场领导者相比,中国最大的集成电路(IC)代工企业中芯国际(SMIC)在创新方面落后了四年。


中国投资者迫切需要核心知识产权来生产最先进的半导体,从2015年到2017年试图收购美光科技(Micron Technology)、西部数据公司(Western Digital Corporation)和莱迪思(Lattice)等总部位于美国和欧洲的公司,但政府出于安全考虑阻止了他们的努力。


阻止收购Lattice引发了广泛关注


因为认识到差距,2019年中国宣布通过大型基金提供额外290亿美元资金,承诺到2025年将投资达1.4万亿美元,进一步发展作为新的基础设施项目的新兴技术,促进成为世界一流的芯片巨头和一系列高科技、以半导体为动力的应用程序(比如5G)的国际标准制定者。


尽管有资金支持,但由于劳动力成本上升、中美贸易战导致的中国市场不稳定以及新冠肺炎疫情削弱了人们对中国制造业的信心,民营企业越来越多地将业务迁出中国,这阻碍了中国的雄心。企业正将供应链从中国转移到邻近的亚洲国家,尤其是越南,因为那里的劳动力更年轻、税收优惠、监管相对薄弱、每周工作六天,劳动力成本还低40%。


例如,台湾地区的合同制造商富士康(Foxconn)在2020年宣布,将应苹果公司(Apple)的要求,把部分iPad和MacBook组装业务转移到越南,以尽量减少美中贸易战的影响。2021年,iPhone组装商纬创资通(Wistron)同样将50%的生产转移到了中国以外的印度和越南。随着企业寻找更具吸引力的市场,中国必须适应全球经济格局的变化以保持增长。


半导体:中美针锋相对竞争的核心


为了打击中国的科技雄心,保持美国在半导体行业的领导地位,以及限制中国企业使用美国的尖端技术和专业知识,特朗普政府在2018年利用了出口管控制度的权力,加大了活动力度。通过美国外国投资委员会(CFIUS,此委员会评估外国直接投资,让总统能够暂停或阻止那些有可信迹象会威胁到国家安全的外资并购)、美国商务部(USDOC)和美国贸易代表(USTR),特朗普政府试图将中国从半导体供应链中排挤出去。


据美国财政部所称,在将CFIUS的监管范围扩大到包括关键技术和关键基础设施之后,CFIUS在特朗普总统上任的头三年里发起了443项调查,导致了更多跨境交易审查,尤其是对半导体行业的审查。CFIUS也阻止了博通收购高通,称这一并购会减少美国对半导体和无线技术的投资,使华为在该行业处于领先地位。


除了外国投资,前政府还将目标对准了全球供应链,这对全球产业产生了连锁效应。政府通过美国商务部扩大了“外国直接产品规则”的定义,要求使用依赖美国技术和软件的任何产品都需要获得许可。扩大后的规则威胁企业,将禁止它们从美国公司获得新工具,从而抑制了世界各地的代工厂,如台积电(TSMC)、应用材料(Applied Materials)、科磊(KLA)、泛林集团(LAM research)与华为内部生产部门海思半导体(HiSilicon)的合作。


在美国商务部的裁决后,台积电遵守了美国的出口管制,停止接收华为的订单,而华为当时是台积电仅次于苹果的第二大客户。台积电随后宣布,计划在亚利桑那州建立一家5纳米芯片工厂,五年之内将创造1900个工作岗位。


随后在2019年,华为被加到美国商务部的工业和安全局(BIS)实体清单,其后在2020年是中芯国际和其他60家实体因为“与中国军方的关系”、“侵犯人权”、和/或“窃取美国贸易机密”被加入清单,此举有效地限制了这些实体与美国半导体企业的接触。


特朗普政府还采取了其他限制敏感技术贸易的单边行动,包括利用1974年《美国贸易法》301条款,以“减轻中国的重商主义行为”,而中国的这些重商主义行为被特朗普政府指责是不合理的或歧视性的,给美国商业带来负担或限制。


2018年3月,美国贸易代表办公室还提交了一份关于中国贸易政策实践的报告,指出了与知识产权相关的滥用,美国因而对中国征收关税。(尽管使用301条款有效果,但关于特朗普政府对其使用的法律问题仍然存在,因为法律专家认为,美国不应该单方面利用301条款对抗贸易行为。)


特朗普政府的保护主义措施加强了中方对中美经济关系脱钩的野心(尽管中方最近呼吁多边主义和全球合作)。举例来说,在华为被列入美国实体清单一年后,中国本土半导体公司得以利用美国公司在市场缺席的机会。尽管性能与美国的设计不能等同,但中国将半导体制造本地化的努力表明,美国公司在中国的市场份额面临长期压力。


为了进一步规避美国的措施,中国创造了工业备份系统来代替由美国领导的工业和金融机构,应对“全球政治和经济环境的变化,去全球化、(美国的)单边主义和保护主义的高涨”。


例如,中芯国际在2019年被纽约证券交易所摘牌,中共宣布计划通过上海证券交易所科技创新咨询委员会(科创板)筹集28亿美元,这是一个以科技为中心的仿照纳斯达克建立的交易模型,用来支持中国制造2025计划,并为企业提供另一个公开途径筹集资金。


根据路孚特(Refinitiv)的数据,在几家半导体公司(如中芯国际)于2020年上市后,科创板的IPO价值仅次于纳斯达克,排名第二。如今,科创板包括120家公司,市值4000亿美元。科创板虽然与追踪3300家公司、市值19.06万亿美元的纳斯达克相比规模较小,但它具有象征意义,而且还在不断增长。


在整个贸易冲突中,中美关系一直对等或者说以牙还牙的原则,两国都使用关税、制裁和出口管制来影响对方的行为。2021年1月,中国商务部颁布了一项条例,禁止企业采取措施遵守美国政府在过去一年实施的经济制裁和出口管控限制,包括台积电拒绝与华为合作。


根据对等原则,该法规定了国家主权相关的问题,并给予中国公司权利以起诉遵守美国规则的外国公司。虽然有些评论者把台积电“站在美国一边”的决定(其切断与华为的业务关系证明了这一点)描述为特朗普的胜利,中国最近的规则变化和科技战中不断上升的紧张局势,却显示出在潜在的中美经济脱钩的情况下,公司和国家或地区(如台积电和台湾地区)追求战略自主权的困难。


供应链瓶颈阻碍了中国,并对全球产业构成风险


然而,尽管有这些举措和资金,中国仍难以实现其目标,远远落后于美国和其他全球半导体制造商。中国公开承认了自己面临的挑战,将中国2025年的制造目标推迟到了2030年,并将国内芯片制造能力的比重目标从70%削减到了30%。


实现成为全球标准制定者的雄心,需要在中国国内半导体部门生产先进芯片,而中国半导体行业比台积电(TSMC)和三星(Samsung)等领先企业至少落后两到三代,中国仍无法实现这一雄心。中国至少需要5到10年的时间才能在技术复杂性上追赶上。实际上,中美贸易战争危害了中国本土化的努力,但中国发展自力更生的芯片生态系统无法成功,是因为其行业在全球供应链中面临几个瓶颈,包括缺乏先进的半导体制造设备和软件,以及缺乏人才和专业知识。


行业分析人士估计,中国新建晶圆厂并扩大产能的计划,到2025年将使中国的设备支出超过400亿美元。尽管中国已经在设备上投入了大量资金,有80家国内公司致力于半导体设备的研究和制造,但中国在本地制造任何设备的能力都很有限,而且在高端光刻胶材料等关键生产材料上仍依赖美国、台湾地区、韩国和日本的供应商。其结果是,中国寻求减少对进口的依赖,通过购买二手机器,并吸引英特尔(Intel)、三星(Samsung)和SK海力士(SK Hynix)等公司在华建厂,以满足当地需求,并增加中国半导体的总体出口。


但美国的出口限制阻碍了中国半导体制造设备企业进入全球供应链,比如中芯国际、长江存储技术(YMTC)和长信存储技术(CXMT),阻碍了中国的能力建设,特别是在获得尖端光刻机和制造业所需的关键化学品方面。


此外,尽管成立大基金(Big Fund)是中国基础半导体设备开发的主要融资来源,但资金的使用却缺乏透明度和问责机制。据报道,地方政府在没有充分了解行业或生产流程的情况下,盲目投资和批准芯片项目,导致数十家芯片公司倒闭和停滞不前。2020年,在知名企业倒闭后,中国国家发展和改革委员会警告称,如果项目造成巨大损失、浪费资源或“引发重大风险”,地方政府将被问责。中国投资者和高管表示,中国的设计企业也“太不成熟”,无法有效地利用资金。


目前尚不清楚大基金的资源迄今为止是如何使用的,尤其是考虑到注册为“半导体”公司的实体超过5万家,这有可能导致投资分散,而且大多数已知的资金似乎用于扩大晶圆厂的产能,而不是研发。


最后,尽管通过合资企业、许可协议以及美国主导的芯片设计开源技术平台所进行的外国技术的获取、协作和转让,已在一定程度上改善了中国的生产水平,但中国从根本上缺乏生产尖端集成电路的知识。


中国仍然依赖于外部人才提供技术支持,并利用其资源积极吸引来自顶级公司的员工。大陆企业为台湾地区芯片专家提供两倍或三倍其现有薪资的工资,导致多达3000名台湾工程师在2019年加入中国领先的芯片制造商,在2020年进入的包括至少100名台积电工程师。


华为被列入美国实体名单,这促使其加快了招聘工作,并引发了美国公司对台湾保护美企知识产权能力的担忧,因为除了设计和其他形式的知识产权,一家公司的隐性知识还存在于其员工之中。


然而,中国的招聘方法仍然是有局限性的,因为运行一个设施所需的工程师人数可能从1000到远超过3000,这使得中国不可能在近期或中期获得足够的必需人员。


中国大陆的教育和技术培训体系也没有培养出中国进行产业升级所需的熟练劳动力。数十年来,中国大陆一直坚持科教兴国战略,并于2020年开办了第一所“芯片大学”。


如大基金所证明的,中国大陆体系在转移资源以应对其经济严重缺失的方面非常有效。然而,据称半导体行业需要数年的研究和积累的专业知识才能开发出尖端技术。专家们认为,中国将无法在5至10年内解决人力资源短缺问题。这将是一个几十年的过程,目的是汇集大量熟练劳动力和知识产权,而这正是西方企业竞争力的基础,特别是它支撑了其处于供应链的上游部分。


图片来源:《中国集成电路产业人才白皮书(2018-2019年版)》


但即使到那时,中国大陆也不太可能复制英特尔、三星和台积电等其他公司几十年来通过数十亿美元的投资已经培育的(或继续培育的)整个生态系统。即使中国大陆成功地发展了国内的工厂能力,中国大陆企业仍将继续依赖于美国、欧洲、日本、韩国和台湾地区公司的芯片技术和材料。


此外,随着公司不断创新和提高其生产模式的效率,半导体生态系统也在不断发展。中国大陆将越来越难以继续管理供应链的每一部分,尤其是在无法接触到行业领头羊的情况下。因为根据芯片类型和特定的生产流程,需要对所有关键供应商进行持续管理,并需要一个持续的优化进程。


台湾:创新竞赛中的地缘政治热点和关键


台湾地区是中美两国日益紧张的技术争夺战的中心,在制造先进逻辑芯片方面发挥着关键作用。这些芯片用于飞机、卫星、无人机、无线通信、数据中心、汽车以及中美(还有世界各国)经济和国家安全所依赖的其他技术。


台湾半导体工业高度集中,由台积电和联合微电子公司(UMC)两家制造商主导。全球半导体生产中排名第三的台积电是世界顶级纯晶圆代工厂。目前,世界上只有三家公司——英特尔(Intel)、三星(Samsung)和台积电(TSMC)——能够生产先进的半导体(7纳米制程或更小)。


2020年,台积电将其研发支出提高了24%,达到37亿美元,以保持竞争力。英特尔在该行业的研发支出总额中排名第一,占该行业总支出的19%(即129亿美元),而在2020年排名第二的三星,将其研发支出增加了19%(达56亿美元)。它们这样做的首要考虑都是为了与台积电竞争。


台积电对供应链至关重要,特别是对苹果、英伟达、AMD、高通、赛灵思和联发科等客户而言。这些客户设计了定制技术,但没有能力大量生产最先进的芯片。业内专家表示,联华电子(United Microelectronics Corporation)和三星(Samsung)等竞争对手在技术上落后,总部位于中国的中芯国际(SMIC)正忙于应对美国的限制,而英特尔在数次内部失误后考虑把业务外包给台积电,因此台积电在技术行业的“关键作用”很可能在2021年得到强化。


然而,政府官员和商界领袖越来越担心,在关键芯片上对台积电不断增长的、不相称的依赖产生了风险,特别是考虑到台湾地区与中国大陆的经济联系,以及围绕台湾的美中关系日益紧张的局面。


尽管台湾地区一直试图通过2016年《新南向政策》增加与地区邻国的贸易和投资,以减少与中国大陆的联系,但台湾和台积电的经济活动和技术发展大多都严重依赖中美。大陆是台湾地区最大的贸易伙伴,占2019年台湾贸易规模的24.3%和进口的20.1%。


台湾很大一部分半导体销售和制造依赖于大陆市场,大陆进口商购买占产量的三分之一(其中一些也被大陆台企使用)。据台湾“经济部”统计,台湾70.8%以上的信息和通信技术相关产品是在中国大陆制造的。大陆市场需求使台积电在2019年的收入增加了17%(69亿美元),实际上,从2016年到2019年,大陆在该公司销售中所占的份额增加了一倍多,从9%增至20%。总体而言,从2014年到2019年,台湾对大陆的半导体和半导体设备出口增长了近89%。


相比之下,美国是台湾地区的第二大贸易伙伴,占台湾贸易总额的13.2%,占台湾进口总额的12.2%。台湾地区也是美国重要的贸易伙伴,是美国第十大商品贸易伙伴,双边贸易总额达855亿美元。对台积电而言,北美占其总收入的59%,这对台积电在研发领域再投资的能力至关重要。


半导体供应链依赖于少数美国公司进行特定的生产步骤,尤其是电子设计自动化(EDA) 软件和半导体设备制造企业。EDA软件对于任何芯片设计都是必不可少的,而领先的供应商(Synopsys、Cadence和Mentor Graphics)都是美国公司,往往与晶圆代工厂和半导体设备制造企业生产商密切合作。


半导体设备制造市场同样由美国公司主导,包括台积电和中芯国际在内的所有全球芯片公司都依赖美国公司的半导体设备和软件来运营其晶圆厂。据台湾机床及配件制造商协会统计,台湾半导体产业“严重依赖进口生产设备”,90%的半导体设备制造企业来自海外。


台积电深深融入美国和大陆供应链,占大陆晶圆代工市场的55%(而中芯国际为19%),并在中国和美国拥有三家全资子公司,同时一家工厂正计划在亚利桑那州建立。这突出了特朗普政府实施的贸易措施如何显著影响美中贸易的流量,在此期间,中国对美国的出口下降了45%。贸易关系的恶化和半导体研发成本的上升,对芯片公司将收入再投资到关键研究以保持领先地位的能力产生了不利影响。


随着台海和美中关系在日益增长的经济和技术压力下不断恶化,台湾已成为引发潜在的商业和地区安全不稳定的导火索。这不仅有可能破坏全球半导体供应链,也可能破坏无数以技术为基础的制造流程,并且冒着破坏台湾地区经济安全的风险,因为半导体产业占其生产总值的15%,台积电约占其生产总值的4%。


与此同时,在充满挑战的地区局势和供应链受到冲击的情况下(包括新冠肺炎所释放的冲击),台湾产业表现出了巨大的适应性。根据台湾经济部的数据,在2020年,台湾的出口订单以每年10%的速度增长(约合5340亿美元)。


半导体是六大核心战略产业的重要组成部分,蔡英文一直致力于从人才培养到财政支持以推动产业的发展。2016年,台湾地区启动了亚洲硅谷项目,政府为此拨款3.5亿美元(合113亿新台币),与美国公司合作、直接了解美国市场,以支持其创业生态系统。通过与美国企业的合作,大力投资高等教育、技术转移、增加针对电子产品的研发资金以及投入本土风险资本行业,台湾地区对IT行业、尤其是半导体行业的依赖,已对其整体经济发展至关重要。


2020年,台湾地区当局为其国内半导体产业的发展提供了2.6亿美元的补贴。据台湾“经济部”估计,到2030年,台湾半导体产业将增长到169.76亿美元。


然而,台湾地区的政治局势将继续使芯片供应链的稳定和安全变得复杂化。大陆对台湾地区坚定地奉行“一个中国”政策,从未排除使用武力来维护自己的立场的可能性。尽管美国在历史上承认了(但未确认)“只有一个中国,台湾是中国的一部分”的说法,特朗普政府在离任前仍然试图加强“美台关系”。美国和台湾地区之间公开的“外交”和军事关系——例如几次高层官员访问,投入2.5亿美元用于改造升级台北的非官方“大使馆”,以及提供更强的军事能力(如可以用于F-16的空对地导弹,而飞机本身也是美国出售给台湾的)——这些都加剧了紧张局势,并使大陆方面越来越愤怒。


作为回应,大陆强烈警告“不向‘台独’势力发出任何错误信号,以免损害中美关系”;也警告了包括前国务卿迈克·蓬佩奥(Mike Pompeo)在内的前官员,他们因其反华政策和侵犯中国主权而受到大陆方面制裁。毫无疑问,中国大陆对台湾的威胁正随着假信息攻势、网络攻击、政治影响力行动,以及大陆空军飞越台湾海峡中线 (20年来从未发生过)而加剧。


目前,由于台湾地区在供应链中扮演着重要角色,以硅为基础的半导体行业缓解了美国与中国大陆之间的公开冲突,这被称为“硅盾”,以抵御来自大陆的潜在威胁。


台积电是大陆该领域最大的合同供应商,2019年向中国销售了价值70亿美元的芯片。台积电的生产能力、创新的芯片制造,以及其保护知识产权方面的声誉,对台湾地区,对美国、中国大陆和各地的私营部门来说都是非常有价值的。


尽管台湾半导体工业一直试图与双方保持友好关系,但台湾当局在防御安全方面对美国的依赖,加上日益加剧的科技战,这些都正拉近台湾地区与美国的距离。这种地缘政治关系正日益主导着全球科技和商业安全的前景。供应链的不确定性不再局限于私营部门,对半导体的控制正成为21世纪新的国家安全战略支点。


贸易限制伤害美国、台湾地区和中国大陆的企业


特朗普政府的“美国优先”政策立场承认了中国在国际舞台上日益增强的自信和地位。美国《印度太平洋战略报告》特别指出,要与盟友和台湾地区这样志同道合的伙伴在先进技术研究和基础设施建设领域开展合作,以“防止中国的产业政策和不正当贸易行为扭曲全球市场,损害美国竞争力”。


尽管政府对出口的管控、关税和对行业的约束,通过限制中国大陆与关键厂商(如台积电)的接触,阻碍了华为和中国大陆芯片技术独立的努力,致使华为宣布其在美国制裁下的芯片已供应不足;但与此同时,这些措施也伤害了美国公司。


在中美关系问题上,美国内部政府和科技公司之间的紧张关系被逐渐忽视了。硅谷认为,与其说中国构成安全风险,不如说其价值更多地是作为一个具有竞争力的制造业所在地,也是进一步再投资研发的关键收入来源。


尽管美中双方的言辞越来越对立,呼吁经济脱钩,但美国和中国仍然高度相互关联,相互依赖。中国大陆市场占美国半导体总收入的近五分之二。鉴于与中国相比,美国联邦政府对研发资金的支持相对较少,因此美国半导体行业高度依赖其从中国获取的出口收入,以获得维持企业竞争力和推动进一步创新所需的资金。


从长远来看,收缩供应链削弱中国,也将阻碍美国企业创新和优化运营的能力,并最终可能削弱美国高科技产业。供应链中断和细分的影响是明显的,最近汽车和智能手机行业的生产工厂停产就说明了这一点。在这些行业,芯片短缺阻碍了企业在新冠大流行中满足日益增长的技术需求。尤其是汽车业受到芯片短缺的影响,行业分析人士预测,直到2023年前,芯片短缺的影响都可能会使汽车公司跛足前行。


未来供应链和市场准入的不确定性激励各国投资于与美中对抗的现状进行竞争的生产模式,并实现本地化生产。尽管台湾地区企业依赖于美国和中国大陆市场,但在中美科技战争中,它们正设法保护自己的供应链。作为一项保护措施,台湾当局和行业团体于2020年12月宣布了“后全球化防御措施”,并计划将半导体制造设备的生产本土化,减少对美国企业的依赖,以先发制人地解决关键制造设备供应链中断的潜在问题。


在美国日益严格的贸易措施、以及对不可预测的贸易和出口政策的担忧之后,世界各地的公司纷纷寻找其他合作伙伴和新市场,利用非美国设备制造半导体器件,减少对美国研发的依赖。


继华为被列入美国出口管制“实体清单”后,华为与台积电和三星接洽,试图建设不依靠美国设备的先进工艺线,在美国的禁令下自主生产芯片。尽管三星声称,从2020年9月起将停止与华为的贸易,但美国供应商却表示有意参与中国的5G工程,从而挑战了美国法规,比如英特尔和美光科技等公司在2019年避免给商品贴上“美国制造”的标签,就表明了这一意图。


美国的限令也促使在美中贸易战中遭受损失的规模较小的公司与中国企业合作,一同对抗美国公司。2018年,台湾的联华电子公司承认它和中国大陆的晋华集成电路有限公司合作……促进中国大陆在计算机内存生产上的自给自足——而这是中国的战略重点。


联华电子公司被看作是美中贸易战的主要牺牲品,它长期以来一直与中国芯片制造商合作,尤其是和晋华集成公司。晋华集成原本还计划在2019年使用联电的技术建造一家工厂,但是,在晋华集成于2018年被列入出口管制“实体清单”后,它不得不停止生产,两家公司都遭受了巨大的经济损失。


美国的经济限制可能会加剧各国和公司之间的不信任。美国的盟国声称,在美国对华采取长达四年的单边政策后,它们无法确定美国对稳定国际经济的长期承诺。展望未来,美国的朋友、合作伙伴、盟国以及私营部门之间必须进行建设性接触,以稳定全球供应链,并确保科技公司不会增加不必要的额外成本,并且美国及其盟国的经济竞争力不会无意间被损害。


拜登的主要挑战:妥善处理美中关系,同时增强美国的安全和竞争力


尽管拜登政府表示,美国打算与中国在全球卫生、核武器扩散和气候变化等两国利益重叠的领域合作,但它也暗示,在拜登总统领导下,美中之间在半导体领域的紧张关系将继续存在。


在哈德逊研究所的一次采访中,美国国务卿安东尼·布林肯表示,“(与中国)的外交现状并不能真正持续下去,特别是当涉及到中国的商业和经济实务时,双方关系中缺乏互惠的问题需要解决。我们是在和中国竞争,而只要是公平的话,竞争就没有错。”


拜登也同样批评了中国的经济行为,称中国对国有企业有不公平的补贴并且中国还“掠夺”美国公司的技术。


外交政策专家断言,在短期内,考虑到拜登政府的目标是支持美国制造的商品、补贴国内产业、禁止外国公司参与政府采购计划,美国政府可能会加剧与中国的贸易冲突。此外,拜登还表示,在美国与盟友协商之前,他不会立即撤销对半导体和先进技术的限制等贸易措施。


与上届政府不同的是,拜登团队正在优先考虑用一种多边的、以盟友为中心的方法,这种方法旨在提高美国经济竞争力以遏制中国的崛起,而不是使用惩罚性措施。政府可以通过与台湾地区以及志同道合的盟友合作,朝着共同的目标努力,在半导体供应链和整个行业增强安全和弹性。


美国政府要降低对外国制造商的依赖,另一个关键举措是加强国内制造业。尤其是,美国政府正投入3,000亿美元用于人工智能、5G和电动汽车等“突破性技术”的研究和开发工作,并投入4,000亿美元用于“购买美国货”采购基金,以激励制造商。


拜登政府还承诺,在他担任总统后的头100天内,将启动一个持续的、全政府范围的流程,以监测供应链的脆弱性、填补已查明的漏洞、增强供应链的灵活性,使供应链能够抵御新冠肺炎等的冲击并且“打击垄断行为”。


2020年2月,拜登总统兑现了他的承诺——此前他宣布计划签署一项行政命令,以解决半导体的短缺问题,并评估供应链的现状。这些举措对于保持美国半导体工业的领先地位至关重要,更广泛地说,是对确保美国继续获得核心技术至关重要。


台积电在亚利桑那州的新工厂是使工业重返美国的重要一步,但要重振美国制造业必须做更多的工作。一些公司希望将业务迁出台湾地区,但不一定会迁往美国,因为在那里建造和维护一座工厂的成本很高。


鉴于特朗普政府过去四年的反华政策,中国可能会推动拜登在“一个中国”原则上采取更明确的立场,并在美国与台湾地区的非官方关系上保持界限。不过,虽然拜登政府可能不会像特朗普政府那样公开地表示美国与台湾地区的合作,但拜登团队发出的早期信号,比如布林肯对外支持美台建立更紧密的经济关系,表明他们强烈支持加强“美台关系”。


国家安全顾问杰克·沙利文与蔡英文的通话、白宫国家安全委员会承诺“坚定不移”支持台湾的声明、以及台湾事实上的“驻美大使”首次出席拜登的就职典礼,这些都表明台湾地区仍将是一个焦点。


拜登任命曾在世界贸易组织代表美国对中国起诉达7年之久的凯瑟琳·戴作为贸易代表,进一步表明美国决心让中国对贸易行为负责。同样,美国商务部长吉娜·雷蒙多在参议院任命听证会上表示,将“非常积极地打击中国的不公平贸易做法”,并与盟友合作解决中国的知识产权盗窃行为、国家对企业的补贴、以及将西方企业挡在中国市场之外的行为。


展望未来:拜登政府和其他主体的关键机遇


半导体是所有数字产品和服务的重要组成部分,同时也是先进制造和军事应用的基础。物联网设备的激增,人工智能的日益集成,以及对量子计算的推动,只会增加对半导体的需求,提高工业和我们的经济对它们日益依赖的程度。


美国-中国大陆-台湾地区的关系展现了在半导体供应链的每个节点上,经济、技术和地缘政治的复杂动态变化,同时也突出表明了这一战略性的经济和技术冲突对外交政策的重要性。


美中贸易战和相关供应链的中断给行业敲响了警钟,迫使企业彻底评估和规划其生产和供应链。材料、零部件和成品的短缺减少了该行业的短期增长,许多公司承认他们不知道自己所依赖的供应商的层级。


随着半导体在全球经济和安全领域发挥着越来越重要的作用,国家安全与商业利益之间的紧张关系日益加剧,并可能产生冲突。


现有的多国机制,如1996年《瓦森纳协定》,这是关于常规武器和敏感两用货物和技术,包括半导体和相关技术的出口管制的第一个全球安排,它试图通过增加出口管制透明度和成员国之间的合作来解决供应链问题。该协议本身对来自42个成员国的执法不具有法律约束力,并且它明显不包括台湾地区或中国大陆,尽管台湾地区确实独立地遵守着该协议设定的国际标准。


其他包括私营部门在内的多方利益攸关方论坛,如“经济繁荣伙伴对话”和“战略经济对话”,分别侧重于“美台关系”和中美关系,为在供应链、电信和整体技术安全方面开展全面战略合作提供了机会。


尽管中国不太可能在短期内实现先进的独立半导体制造,但全球所有该行业的参与者——私人和公共部门——之间有必要加强合作,以确保建立具有弹性的供应链。


除了加强知识产权规则和建立公平的贸易惯例标准之外,我们还必须进一步关注美国现行的税收政策和结构,这些政策与结构降低了企业对当地制造设施投资的积极性,所以应该简化许可证程序,以缩短获得建造国内工厂许可证的时间,并提高出口管制程序的透明度,特别是公开目前不公开的商业规则的例外情况。


国会和相关机构对产业投入的审查,有助于确保采取全面的方法来解决公司面临的关键供应链风险。这包括将与华为相关的实体管制名单的禁令范围适用于所有实体名单,如反恐和EAR99技术(美国政府部门制定的出口限制措施)名单。行业协会认为这将提升美国的技术领导地位,同时也允许美国以外的成员协助推进未公开的美国原产技术。


更狭义地界定基本技术和国家安全目标,以便弄清哪些技术属于潜在控制范围,并在将实体加入商务部工业和安全局清单之前实施一个衡量标准,以评估出口控制可能对行业产生的影响,也有助于有效控制政策的影响。


拜登政府将重点放在多边主义和提高美国经济竞争力上,以遏制中国在全球舞台上的崛起,这为跨地区和跨部门的合作提供了机会。在世界的联系更为紧密,且新兴技术正在重新定义社会时,美国将需要依靠其朋友、合作伙伴和盟友,它们对半导体生态系统的贡献将刺激创新和持续的全球经济增长。



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转自丨观察者网

作者丨李碧琪

编辑丨刘瑾



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