全球芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及特征
當前,全球半導體行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)“摩爾定律”變慢,產(chǎn)業(yè)鏈分工由高度全球化、一體化向區(qū)域化、并行化方向加速調(diào)整的特征。
一是芯片行業(yè)“摩爾定律”已經(jīng)變慢。摩爾定律是指每2年(或18個月)在芯片上集成的晶體管數(shù)量可以翻倍,主要依據(jù)集成電路制造工藝進步實現(xiàn),使芯片功能、性能以及能效比大幅提升,成本降低。半個世紀以來,半導體行業(yè)發(fā)展一直遵循摩爾定律。但進入10納米及以下先進工藝以后,芯片制造難度和成本越來越高,性能翻倍很難做到,摩爾定律已經(jīng)變慢。且先進芯片的制造與設計依賴于EUV(極紫外線)光刻機設備和先進EDA(電子設計自動化)設計工具,半導體核心技術(shù)研發(fā)需要長期投入。
二是半導體產(chǎn)業(yè)鏈分工呈現(xiàn)高度全球化、一體化、專業(yè)化。自上世紀70年代在美國形成規(guī)模以來,芯片產(chǎn)業(yè)在全球共經(jīng)歷三次轉(zhuǎn)移,但每次轉(zhuǎn)移都將價值含量較高環(huán)節(jié)留在本國或本地區(qū),將成本較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)移至國外:第一次是從80年代開始,由美國向日本轉(zhuǎn)移;第二次是從90年代末到本世紀初,由美國、日本向韓國和中國臺灣轉(zhuǎn)移;第三次是中國臺灣、韓國向中國大陸轉(zhuǎn)移。美國引領先進芯片設計,東亞(像中國臺灣)負責芯片制造,中國大陸則在成熟工藝芯片制造、封裝和測試領域較為領先。
三是芯片產(chǎn)業(yè)鏈正向區(qū)域化、并行化方向加速調(diào)整。新冠疫情后,全球產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈加速調(diào)整,一些主要國家更加強調(diào)供應鏈本土化,引導戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)回歸本國生產(chǎn),芯片產(chǎn)業(yè)尤為突出。美國、歐盟、日本和韓國等陸續(xù)出臺相應措施,正在推動全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈由原來全球化、一體化的分工布局朝著區(qū)域化、并行化的方向發(fā)展。
美國《芯片法案》的主要內(nèi)容及目的
2022年3月,美國號召與韓國、日本和中國臺灣組建“芯片四方聯(lián)盟”(Chip 4),建立供應鏈協(xié)商機制。8月9日,美國總統(tǒng)拜登簽署總金額高達約2800億美元的《2022年芯片與科學法案》,引發(fā)了對中國芯片產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈安全問題的關注。
《芯片法案》主要包括兩方面內(nèi)容:一是約800億美元支持芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展,其中527億美元用于補貼芯片研發(fā)和制造,約240億美元用于為芯片工廠提供25%的投資稅收抵免,其條款中還包括針對中國芯片產(chǎn)業(yè)的排他政策;二是在未來幾年提供約2000億美元的科研經(jīng)費,重點支持基礎研究以及航空航天、能源、生物、量子計算、人工智能、機器人等一系列關鍵和新興技術(shù)研究。
與會專家一致認為,美國發(fā)布《芯片法案》最主要目標是重塑自身芯片產(chǎn)業(yè)供應鏈,加強其在全球半導體產(chǎn)業(yè)中的競爭力。
第一,促進研發(fā)和制造回流,強化美國半導體產(chǎn)業(yè)競爭力。美國在先進芯片設計中處于領先地位,但隨著三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,在芯片制造環(huán)節(jié)存在明顯缺失。美國半導體公司2021年的銷售額占全球市場份額將近一半,但制造產(chǎn)能全球占比卻從1990年的37%下降至2020年的12%。2019年,10納米以下芯片產(chǎn)能全部位于亞太地區(qū),10-22納米產(chǎn)能亞太地區(qū)占比36%。有機構(gòu)預計,《芯片法案》實施五年后,美國芯片制造業(yè)在全球的話語權(quán)有望全面提升,先進工藝生產(chǎn)線增加12條,先進產(chǎn)能每月增加超過70萬片,新增先進產(chǎn)能占全球比重達到30%-40%。但也有專家表示,500多億美元預算資金是否足夠支持制造業(yè)回流、政策執(zhí)行能否到位仍然有待檢驗。
第二,阻止先進芯片產(chǎn)能對華投資,遏制中國利用國際資源升級先進產(chǎn)能。一是《芯片法案》禁止受資助企業(yè)在中國等特定國家擴建或新建擁有“先進技術(shù)”的工廠,禁令有效期10年,違反禁令或未能修正違規(guī)狀況的公司,需全額退還聯(lián)邦補助款。即通過有針對性地設置“護欄條款”,遏制中國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。二是要求接受國家科學基金會(NSF)資助的機構(gòu),每年披露對包括中國在內(nèi)的受重點關注的外國的財政支持,并允許NSF在某些情況下減少、暫?;蚪K止資助。
第三,“芯片四方聯(lián)盟”、《芯片法案》等系列政策,意圖提高美國對全球芯片供應鏈的控制能力。Chip 4旨在聯(lián)盟內(nèi)部協(xié)調(diào)產(chǎn)能供應、技術(shù)和標準共享以及設備和材料供應,并試圖對外部施加限制,加強美國對全球半導體產(chǎn)業(yè)鏈和技術(shù)轉(zhuǎn)讓的控制。2019年半導體價值鏈上各環(huán)節(jié)的Chip 4份額占比分別為:設計軟件和核心IP(近80%)、邏輯芯片(82%)、光電器件和傳感器(70%)、存儲芯片(99%)、設備(77%)、材料(68%)、晶圓代工(68%)、封裝測試(近45%)。
《芯片法案》對中國芯片產(chǎn)業(yè)可能造成的影響
與會專家認為,《芯片法案》對中國芯片產(chǎn)業(yè)的短期影響相對可控,但是長期來看,要重視其帶來的供應鏈排除風險、與先進技術(shù)差距拉大、人才虹吸等挑戰(zhàn)。
短期來看,《芯片法案》可能對中國芯片產(chǎn)業(yè)和研究產(chǎn)生限制壁壘,但由于中國在芯片全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)均具備一定能力,其影響相對可控。一方面,《芯片法案》在短期內(nèi)可能扭曲芯片供應鏈,對國際貿(mào)易造成擾亂。由于核心部件限制出口,中國先進制程芯片(14納米及以下)發(fā)展速度可能放緩。但另一方面,中國成熟制程芯片(28納米及以上)產(chǎn)業(yè)鏈較為完備,在封裝與測試領域具備優(yōu)勢,并且擁有全球最大的芯片消費市場,占全球市場比重約60%。因此,《芯片法案》對中國的短期影響相對可控。
長期來看,中國利用國際資源追趕國際先進水平的途徑面臨封鎖,困難和挑戰(zhàn)不容輕視。
一是芯片產(chǎn)業(yè)面臨的遏制打壓形勢進一步升級。例如,對我國龍頭企業(yè)精準打壓,半導體相關企業(yè)及關聯(lián)企業(yè)被納入美國出口管制的“實體清單”,可能導致其生產(chǎn)經(jīng)營受到影響;對供應鏈的封鎖管控持續(xù)升級等。二是供應鏈排除風險與先進技術(shù)差距拉大的風險。三是人才、科技向美國集聚風險。《芯片法案》特別強調(diào)人才培養(yǎng),包括要為更多的美國人提供STEM(科學、技術(shù)、工程和數(shù)學)相關機會,提高美國人在高薪的技術(shù)領域、行業(yè)中的參與度等等,需警惕由此帶來的人才虹吸效應。
政策建議
第一,嚴格堅守芯片產(chǎn)業(yè)安全底線,加快布局中長期科技創(chuàng)新戰(zhàn)略。對芯片產(chǎn)業(yè)及更大范圍的信息技術(shù)相關領域,既要有底線思維,更要有戰(zhàn)略思維,提高系統(tǒng)性創(chuàng)新能力。
第二,以更開放、包容、合作的心態(tài)開展全球供應鏈和市場合作,化解半導體產(chǎn)業(yè)供應鏈脫鉤風險。
第三,強化企業(yè)創(chuàng)新核心能力建設。
第四,優(yōu)化產(chǎn)業(yè)組織,促進產(chǎn)業(yè)鏈上下協(xié)同、聯(lián)動發(fā)展。
第五,發(fā)揮金融業(yè)支持芯片產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的作用。
本文隸屬CF40成果簡報系列,執(zhí)筆人為中國金融四十人研究院青年研究員鐘益。