大陆很淡定,台湾很纠结

制造界 2022-08-13 19:46
来源:深圳宁南山      作者:宁南山
图片/ 图虫创意      编辑/ 刘薇



对于美国这个芯片法案,大陆厂家都表现的很谈定,反正芯片和生产设备的原理都懂,我们正一步一个脚印地在补课。而台积电很纠结,半导体全球老大地位还能保持多久呢?



最近(当地时间8月9日)美国总统拜登签署通过了一个芯片法案,全名叫做《芯片与科学法案》(CHIPS and Science Act),话说这美国人取名字都还取得不错,说明他们很擅长营销,就像以前的那个无尽前沿法案一样,一听就觉得挺高端,无尽前沿,endless frontier,听起来就有种美国人在探索人类最前沿的科技的感觉。


当然了这里注意了,这个法案叫做芯片与科学,而不是叫芯片法案。

也就是并不是只有芯片的内容,这个法案涉及的总金额高达2800亿美元,其中涉及到芯片的部分为527亿美元,其他还有无线技术,供应链创新等也有补贴,另外还拨款约2000亿美元,支持美国未来10年在人工智能、量子计算等领域的科研创新。

当然了,目前国内更多的关注芯片方面的内容,因此本文也就聚焦芯片这部分,一般就简称芯片法案了,把后面的科学略过不讨论了,我也不能免俗,对这个芯片与科学法案,我们就讨论下芯片的部分,而不是科学的部分。

看了下这个芯片法案里面的内容,简单的说一下我对此的一些想法和思考。

第一点是,直接给于在美国本土芯片制造和研发的补贴有500亿美元(390亿美元补贴制造+110亿美元补贴研发),这个数字不算小,因为我们的集成电路大基金一期,从20149月成立到2019年投资完毕,总共募集了1387亿元并基本投资完毕,五年的时间也就是投资了200亿美元左右。

除了500亿美元以外,另外还有27亿美元,其中20亿美元用于国防安全相关芯片的生产补贴,5亿美元用于建设可靠的半导体供应链补贴,2亿美元用于培养半导体行业人才。不过嘛,我看了下这527亿美元是直到2031年的补贴总额,也就是从2022-2027年每年从从财政批一部分预算,但实际支出是到2031年执行完毕。如果算上今年(2022年)应该也会投资一部分的话,那就相当于10年平均每年大约50亿美元多点了。


所以美国政府还提供了另外一个优惠,那就是投资半导体制造提供25%的税收减免,所以总体来说这个补贴力度还是不错的,给力的。当然了,这笔钱也不是白拿的,这个法案明确的规定:凡是获得了这个补贴的公司,禁止在中国增产先进制程芯片,期限为10不然就要退钱,这个十年的周期倒是和补贴的周期是一致的。

第二点是,这个法案对谁有利的问题,我感觉也是有非常明显的“等级划分”,
最大受益者,或者主要受益者明显还是在美国本土生产的美国芯片公司,总的来说,美系芯片制造商在中国大陆建厂的不太多,他们可以在美国本土建厂并且拿到这笔钱。

英特尔本来在我国的大连还有个存储芯片厂,但是已经卖给海力士了。20073月,英特尔宣布在大连投资建设生产300毫米晶圆的工厂。201510月,英特尔与大连市政府二度牵手,正式签署增加投资55亿美元升级英特尔大连工厂的协议,制造NAND FLASH非易失性存储器制造基地。该项目是当时全国单体投资规模最大的外资项目,也成为了大连对外开放的里程碑。

2020年英特尔大连出口金额达到50.5亿美元,位居中国所有企业的第24位。2020年英特尔已经把NAND FLASH业务打包卖给了SK海力士,这座工厂也成为了韩国公司旗下的工厂。

另外英特尔还在四川成都有个芯片封装和晶圆预处理工厂,这里占了英特尔全球一半的芯片封装产能,也是英特尔全球三大晶圆预处理工厂之一。英特尔成都2003年宣布建厂,三次增资,截至到201411月总投资额达到6亿美元。

201412月,英特尔宣布将在未来15年投入16亿美元引入“高端测试技术”并在2016年正式投产,由此,英特尔成都工厂全面实现了集芯片封装测试、晶圆预处理和高端测试技术于一身。

2020年英特尔成都出口金额达到114.5亿美元,排名中国所有企业出口金额的第11位。英特尔公司在2021年曾经提议用成都的一家工厂来生产硅晶圆,从而帮助缓解全球供应紧张的局面,但没有获得美国政府的批准。

另外美光20059月投资2.5亿美元的半导体封装测试生产基地项目落户西安高新区,这是陕西省改革开放以来最大的外资项目。其后美光公司经过先后四次连续增资,在高新区的投资额超过10亿美元。美光西安是陕西省最大的进出口企业,2020年美光西安出口达到99.6亿美元,位居全国所有企业的第13位。2021年美光西安对陕西省进出口总值贡献超过30%

可以看出,美系芯片公司在出售英特尔大连厂之后,在中国主要就是美光半导体西安公司和英特尔成都公司了,而这两座工厂都是封测厂,也就是把芯片套上外壳之后封装,并不是真正制造芯片的晶圆厂,从投资金额也可以看出来,晶圆厂可是非常昂贵的,封测厂的投资则小的多。

目前美系厂家在中国唯一的晶圆厂,就是德州仪器的成都工厂了,下图来自电视台在TI成都工厂的画面,制造8英寸的晶圆。


TI2010年在成都建立了其在中国大陆首家晶圆制造基地,2014116日,在2013成都财富全球论坛上,德州仪器与成都高新区达成总计高达16.9亿美元(超百亿人民币)的战略合作,其中包括在成都高新西区设立12英寸晶圆凸点加工厂,以扩展公司的制造能力。同时,TI的第七个封装、测试厂也于当天宣布正式在成都投产。

以上我们可以看出,美国对中国的新增晶圆厂投资在2017年特朗普政府上台后就没有了,拜登上台后也延续了这一态势,也就是美系厂家不在中国大陆新建晶圆厂了,因此对于美系芯片制造厂家来说,这个法案中的不得在中国大陆增产影响不大。因此美系厂家是这个法案的最大受益者。

第二等级的是中国台湾,韩国和日本的公司,主要是前两者。但是他们是非常纠结的,因为对他们来说,不管是三星还是台积电,他们在美国本土制造其实并不划算,如果划算的话那么早就在美国大规模设厂了,按照市场竞争来讲,还是放在东亚地区制造是成本最优的,注意了东亚地区的工程师虽然比美国要便宜,但在全球范围来看其实并不太便宜,这个成本最优还跟东亚地区的产业链聚集,工作勤奋敬业心强,理工科工程师供应充足等有关系。

在美国本土,理工科毕业的合格工程师供给在越来越少,美国大学生更喜欢往金融业,互联网和服务业跑,这是一个大问题。所以呢,美国政府出这笔补贴之后,他们在美国大规模建厂才变得相对划算起来了,但是并不是这样问题就解决了,他们还面临着两个非常重要的问题。

第一点是台湾担心自己的半导体地位,台湾方面一直认为自己的独特优势就是强大的半导体产业,甚至把这个列为了阻止大陆不敢“武力犯台”的因素之一,其理由是会彻底打乱全球的经济循环,其实这个是有相当的道理的,因为如果看最先进制程的芯片,台积电一家供应了全球的大部分。

当然我其实对台湾方面的这个认知也有自己的想法,那就是大陆在军事上有压倒优势,如果武力统一在几天乃至一个星期内就迅速的解决了,之后安排恢复生产,我不认为会对全球供应链造成太大的影响,当然了如果不能速战速决,那确实会比较麻烦。

但不管怎样,台湾是不愿意放弃自己最大的优势的,如果真的大规模的把台积电或者联电之类工厂的制造产能往美国迁移,那无疑是掏空台湾,降低台湾的战略经济价值,减少台湾手中的筹码。

台积电2020年宣布在美国亚利桑那州正在建设的工厂,其实产能很小,金额为120亿美元看起来很大,但是是2021-2029年的总投资金额(包括了2024年工厂建成后的后续投资计划),要到2024年才量产,其产能也就是月产2万片的5nm芯片,占目前台积电产能的百分之二左右,台积电的年产能可是在1000万片以上。

实际上台积电在海外就四个工厂,大陆的南京厂,上海松江厂,以及美国的华盛顿州子公司wafertech 8英寸工厂,还有在建的这个亚利桑那州工厂,全部加起来也不到台积电总产能的10%所以可以看出不管是台积电,还是台湾政府都并不愿意在海外大规模设厂制造。

第二点是韩国的担忧和台湾不同,韩国的芯片厂选择在中国大规模的制造,三星的NAND FLASH存储芯片在海外唯一的工厂在中国的西安。西安三星半导体一期项目于20129月开工建设,20145月建成投产,投资总额由建厂时计划的70亿美元增加到实际完成投资108.7亿美元,其中闪存芯片项目投资100亿美元,封装测试项目投资8.7亿美元。

2017830日,西安三星半导体投资70亿美元在西安高新区建设12英寸闪存芯片二期项目,新建一条闪存生产线。201912月,该公司决定再投资80亿美元,拟对二期项目进行扩建,实现增产及产品迭代,也就是二期总计计划投资150亿美元,西安的一二期完成后,累计投资达到了约260亿美元,三星西安工厂制造了三星公司超过40%NAND FLASH

而海力士的存储芯片全球最大工厂在江苏无锡,根据20227月初的媒体报道,海力士在无锡累计投资已经达到203亿美元,产能占海力士全球DRAM产能的47%,同时海力士在重庆也有封测工厂。不仅如此,SK海力士还在202010月宣布以90亿美元收购英特尔NAND闪存及存储业务,收购项包括NAND固态硬盘业务、Nand闪存和晶圆业务、以及英特尔大连NAND闪存制造工厂


20225月,大连市政府与SK海力士签署战略合作协议,决定在大连新建一座晶圆工厂,制造非易失性存储器(NAND FLASH)并正式开工。

韩国公司在中国这么大的产能和利益,一旦到美国设厂拿了补贴,那就不能在中国大规模增产先进工艺了,这个就很让人纠结了,因为纯粹从市场的角度出发,显然是在中国设厂最划算,最有竞争力的。韩国企业会为了拿这个补贴而放弃在中国新增半导体制造吗?

第三等级的自然是中国的半导体制造商了,到目前为止,没有中国芯片制造商在美国设厂,未来也看不到哪个公司有计划,因此这个补贴,中国公司肯定是拿不到的。造成的影响主要是类似格罗方德这样的美系代工厂家拿到补贴之后会增强竞争力。

其实我觉得对于中国公司而言,最大的挑战并非是来自于这个法案,而是美国对于半导体设备的禁运问题,最近美国已经禁止向中国销售比14nm更先进制程的芯片制造设备了,这就意味着中国公司无法在14nm以下更先进制程增产。

根据彭博社当地时间730日的报道,在过去两周左右的时间里,所有美国设备制造商都收到了美国商务部的信函,要求他们不要向中国供应用于14纳米芯片更先进的芯片制造的设备,这意味着对在中国制造芯片工厂的设备销售管控已经从10nm上升到了14nm

In the past two weeks or so, all US equipment makers have received letters from Commerce telling them not to supply gear to the Chinese for manufacturing at 14 nm or below, according to people familiar with the matter.


该禁令目前只针对逻辑芯片,而存储芯片制造厂则不受影响。不过彭博社报道说,这个禁令可能并不只是针对中芯国际,而是针对所有在中国大陆制造逻辑芯片的工厂,包括台积电南京厂在内,注意这里彭博社并没有确认这一点,因为美国的禁令并没有公开的发布。

The moratorium likely extends beyond SMIC and includes other fabrication plants run by contract chipmakers operating in China, including those by Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.

因为目前中国大陆最先进的逻辑芯片制造厂主要就两个,中芯国际上海厂的14nm和台积电南京厂的16nm,另外华虹旗下的华力微也应该突破了14nm,但没有官方消息确认。

在半导体设备和材料技术突破之前,我国的半导体生产工艺已经被限制在了28nm这个等级,14nm目前只有中芯的上海厂有一些产能。因此,半导体生产设备和材料的国产化,仍然是目前我国半导体产业的首要任务。

换言之,我国目前在半导体产业的优势和劣势都还是很明显的,劣势就是产业链的国产化,尤其是关键的生产设备和材料的国产化率还不太高,另外就是先进工艺也随之受到制约,这个被美国牢牢的卡住脖子。而优势则是我认为产业链在东亚聚集是市场追求最高效率的结果,美国光靠补贴其实是不够是,最终难以和市场对抗,同时中国也是可以补贴的,这可以抵消美国的政策红利。


另外就是不管是中国台湾地区还是韩国,实际上并不太愿意配合美国的行动,韩国是因为在中国有了海量的投资和产能,台湾是因为不想自己的地位下降,毕竟台湾经济半导体产业是核心了。

美国搞这个芯片法案,和中国的竞争是一方面,另一方面他们也希望通过吸引制造业投资来增加美国的就业机会,那么这个制造业投资从哪里回流呢,除了美系厂家自己之外,那就是吸引中国台湾,韩国等公司的投资了,因为目前并没有哪个中国芯片厂跑去美国投资,这就相当于把韩国和中国台湾的投资和产能搬到美国,提高美国的制造占比。

所以目前主要是关注国产半导体生产设备和材料厂家的进步情况,基本就可以推断出未来中国半导体产业的发展前景了。

另外在国内的半导体产业链国产化之前,在当前的限制下,国内的芯片制造厂家依然是有增长空间的,其一国内存储芯片厂家目前设备暂时没有被禁运,我看美国的禁令一直更多的是针对逻辑芯片厂家,我想这背后最大的原因可能是因为存储芯片的用途就是存储数据,对美国的国家安全构成的威胁要小很多,另外我国存储芯片厂家才刚起步几年,规模上比逻辑芯片制造要小不少,因此长江存储,合肥长鑫等公司依然可以继续发展,反正不是优先打击厂家。

其二是逻辑芯片厂家虽然被限制在了14nm及以上,但短期内中芯国际在28nm这部分仍有较大的发展空间,根据市场研究机构Strategy Analytics发布的报告,2021年全球28nm 晶圆代工总营收超过72亿美元,其中台积电的28nm晶圆代工营收达54.1亿美元,占了全球75%

非常巧的是,这个54.1亿美元刚好和中芯国际2021年的总营收54.4亿美元差不多,而中芯国际2021年来自28nm/14nm的营收仅占15.1%,所以中芯在这部分是有很大的取代空间的。

台积电目前也在扩产28nm,包括高雄厂,日本熊本,以及江苏南京,面临着竞争。总之,目前对中国最不利的是,我们还不掌握设备和材料的全套技术,脖子被卡着有点难受,而且如果未来继续收紧禁令,我们还会更加难受;对美国最不利的是,从下游的整机制造,中游的零部件制造,上游的芯片制造,全球电子信息制造的产业链大部分聚集在东亚,美国即使在最上游的芯片制造部分,份额也只占全球12%,这还已经是上中下游中比例最高的部分了。

而且从人口聚集来看,东亚地区中国,日本,韩国,以及邻近的东南亚地区本身就是超过20亿人口的巨大市场,而北美只有3亿多人。

最后,对于国产半导体产业,我反正最关注的焦点在本土半导体设备和材料厂家身上,在当下的情况下,美国主动在技术上和中国脱钩是大趋势,美国的禁令其实是给了这些厂家机会,他们现在也成为了最关键的部分,

所幸的是从上半年的情况来看,各个主要的国产半导体设备和材料龙头厂家增长速度都还不错,规模越大则能够投入研发和扩大产能的资金越多,则越能够形成正向循环。



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