出于維護(hù)本土供應(yīng)鏈安全，中國和美國這兩大世界經(jīng)濟(jì)體之間戰(zhàn)火，從2019年貿(mào)易戰(zhàn)悄然延燒至芯片制造。

 

波士頓咨詢公司（BCG）和美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會（SIA）去年9月發(fā)布聯(lián)合報告向美國政府發(fā)出提醒。全球半導(dǎo)體行業(yè)制造產(chǎn)能從2020年至2030年預(yù)計增加逾50％，若美國按兵不動，到了2030年美國占比從12％降至10％，中國占比則從15％升至24％，并稱霸全球。

 

盡管美國在芯片設(shè)計及研發(fā)方面領(lǐng)先全球，但制造方面卻處于弱勢，尤其全球晶圓（wafer）制造產(chǎn)能有四分之三集中在亞洲。

 

什么是晶圓？它里頭有許多按特定用途而設(shè)計的集成電路，經(jīng)切割加工、封裝測試后，就成為各類電子和電器產(chǎn)品的芯片。

 

今年新上任的美國拜登政府在5月提出520億美元（701億新元）新法案，立志未來五年大力推動美國芯片制造和研發(fā)。

 

相比之下，中國更早以前就已開始組建“國家隊”帶動當(dāng)?shù)匕雽?dǎo)體行業(yè)發(fā)展。2014年成立國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金（簡稱大基金），是當(dāng)?shù)氐谝恢б?guī)模超過1000億人民幣（208億新元）的國有投資基金，2019年再加碼推出注冊資本逾2000億人民幣的“大基金二期”。

 

不過，受訪市場人士卻不太看好由政府主導(dǎo)的投資熱潮，擔(dān)心這會導(dǎo)致全球半導(dǎo)體業(yè)的長期發(fā)展無法持續(xù)。

 

美國半導(dǎo)體巨頭英特爾（Intel）全球外部制造企業(yè)副總裁王海博士直言，中美要在芯片供應(yīng)達(dá)成完全的自給自足是不太可能的。政府補(bǔ)貼不僅可能打亂區(qū)域合作框架，更會讓市場扭曲，使整體行業(yè)的研發(fā)及制造效率不升反跌。

 

他接受《聯(lián)合早報》訪問時指出半導(dǎo)體企業(yè)面臨殘酷現(xiàn)實。“技術(shù)一旦稍微落后，很容易失去客戶，從而失去規(guī)模。結(jié)果也就沒有資金投入新技術(shù)開發(fā)，形成負(fù)面循環(huán)。”

 

王海認(rèn)為，中國企業(yè)在政府扶持下好不容易發(fā)展出新一代技術(shù)，但卻因為落后世界先進(jìn)水平而始終不能自己造血，以至無法走出負(fù)面循環(huán)。“中國若不能與全球半導(dǎo)體行業(yè)融合，發(fā)展的道路會更長。”

 

另外，他認(rèn)為美國企業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)大本土半導(dǎo)體制造能力也會面臨挑戰(zhàn)，因為復(fù)雜的制造過程還牽涉到生態(tài)系統(tǒng)、文化和人才等因素，這需要很長的時間去培養(yǎng)和優(yōu)化，不是短期靠政府補(bǔ)貼就可以實現(xiàn)的。“如果美國失去中國這一巨大的市場，這對美國的半導(dǎo)體行業(yè)是極其不利的。”

 

經(jīng)歷40多年發(fā)展，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈已走向全球化，產(chǎn)業(yè)分工也越加細(xì)化，由上游的原料供應(yīng)者、中游的設(shè)計與制造業(yè)者，以及下游的應(yīng)用業(yè)者構(gòu)成。

 

從中游產(chǎn)業(yè)鏈來看，半導(dǎo)體制造又可細(xì)分為無廠（fabless）、晶圓代工（foundry）和集成設(shè)備制造（IDM）。

 

一般上，半導(dǎo)體制造商從集成設(shè)備制造起家，把芯片的設(shè)計、制造和封裝測試各環(huán)節(jié)集于一身。為了優(yōu)化開支成本，業(yè)者細(xì)分出無廠和晶圓代工，前者專注芯片的設(shè)計和銷售，后者則負(fù)責(zé)晶圓代工和封裝測試。

 

臺積電是領(lǐng)頭羊，掌握全球最先進(jìn)制造工藝

 

雖然中美作為全球半導(dǎo)體兩大消費(fèi)市場能強(qiáng)力支撐上中游產(chǎn)業(yè)，不過卻極度仰賴境外半導(dǎo)體制造商，尤其是臺灣和韓國。

 

星展集團(tuán)研究經(jīng)濟(jì)師馬鐵英在報告中指出，臺灣擁有相對完整和強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，是全球晶圓代工和封裝測試基地，分別占全球產(chǎn)能70％和50％，它在芯片設(shè)計市場也占20％。

 

此外，立足臺灣的臺積電（TSMC）更是晶圓廠領(lǐng)頭羊，掌握全球最先進(jìn)的制造工藝，能制造10納米以下邏輯芯片。這類芯片適用于要求更高運(yùn)算能力的科技產(chǎn)品，例如數(shù)據(jù)中心、人工智能服務(wù)器、電腦，以及智能手機(jī)。

 

中美兩國競爭，引發(fā)地緣政治風(fēng)險

 

韓國則在存儲芯片（又稱記憶體）市場占據(jù)最大優(yōu)勢，產(chǎn)能占全球40％。韓國三星（Samsung）不僅是記憶體佼佼者，也同樣掌握10納米以下邏輯芯片的制造技術(shù)，與臺積電和英特爾形成三足鼎立局面。

 

馬鐵英強(qiáng)調(diào)，半導(dǎo)體行業(yè)屬資金和技術(shù)密集型行業(yè)，研發(fā)及生產(chǎn)需要龐大投資。例如，設(shè)計5納米邏輯芯片估計耗資約5億美元，建造和裝備這類芯片的生產(chǎn)線則可能要耗資5億至100億美元。基于強(qiáng)大現(xiàn)有供應(yīng)鏈、成熟的技術(shù)能力和更能負(fù)擔(dān)的生產(chǎn)成本，她認(rèn)為臺灣和韓國最具競爭力。

 

當(dāng)然，勞動力和能源成本這兩項因素對半導(dǎo)體行業(yè)也非常重要，像封裝測試需要很高勞動力，芯片制造過程也會消耗許多水電。

 

在馬鐵英看來，中國顯然兼具勞動力和能源成本這兩面優(yōu)勢，不過美國也不盡然處于下風(fēng)。“盡管美國的晶圓廠建設(shè)和運(yùn)營的勞動力成本是中國的雙倍，但電費(fèi)卻比中國和臺灣低40％和20％。”

 

然而，中美兩大強(qiáng)國競爭所引發(fā)的地緣政治風(fēng)險，不僅影響中國技術(shù)能力的趕超，實際上也拖累美國半導(dǎo)體企業(yè)表現(xiàn)，沖擊半導(dǎo)體設(shè)備、設(shè)計和軟件的銷售，侵蝕當(dāng)?shù)貥I(yè)者營收并削弱它們的研發(fā)能力。

 

例如，美國政府去年禁止美光科技（Micron Technology）和愛思強(qiáng)（Aixtron）等半導(dǎo)體制造商出售產(chǎn)品給中國科技巨頭華為和中興通訊。

 

據(jù)《華爾街日報》報道，美國也向荷蘭政府施壓，限制后者對外銷售極紫外光刻機(jī)（又稱EUV光刻機(jī)）。

 

EUV光刻機(jī)是荷蘭阿斯麥公司（ASML）的獨(dú)家產(chǎn)品。英特爾、三星和臺積電都使用它制造各類型芯片，中國也希望當(dāng)?shù)匦酒圃焐棠苁褂眠@款售價1億5000萬美元的機(jī)器，以減少對境外供應(yīng)商的依賴。不過，美國從中作梗，阿斯麥公司至今沒有向中國出售過一臺EUV光刻機(jī)。

 

需求持續(xù)增長，半導(dǎo)體業(yè)迎來超級上揚(yáng)周期

 

由于消費(fèi)、電腦、5G網(wǎng)絡(luò)，以及汽車領(lǐng)域應(yīng)用端需求持續(xù)強(qiáng)勁增長，全球半導(dǎo)體業(yè)迎來超級上揚(yáng)周期，業(yè)者紛紛擴(kuò)增產(chǎn)能及增聘人手以應(yīng)付激增的市場需求。不過市場人士也擔(dān)心，半導(dǎo)體業(yè)者未來可能面臨成本上升和產(chǎn)能過剩的風(fēng)險。

 

國際數(shù)據(jù)公司（IDC）看好全球半導(dǎo)體市場規(guī)模今年將增長12.5％至5220億美元，持續(xù)增長的旺盛需求將拉長半導(dǎo)體的景氣上揚(yáng)周期。

 

需求增長一旦放緩將導(dǎo)致產(chǎn)能過剩

 

在各國政府強(qiáng)力扶持及極力拉攏下，臺積電、三星和英特爾這三家頂尖晶圓廠商紛紛砸錢擴(kuò)產(chǎn)。今年4月，臺積電宣布投資1000億美元在未來三年提升產(chǎn)能。英特爾則準(zhǔn)備斥資200億美元在美國興建晶圓代工廠，預(yù)計于2024年投產(chǎn)。

 

盡管如此，臺積電創(chuàng)始人張忠謀曾公開警告，世界各國政府建立國內(nèi)芯片供應(yīng)鏈的努力可能會推高成本，但仍無法實現(xiàn)自給自足。

 

長久以來，各國專注發(fā)揮各自優(yōu)勢及深耕不同細(xì)分市場，已形成高度專業(yè)化的全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈。

 

星展集團(tuán)研究經(jīng)濟(jì)師馬鐵英指出，若許多國家嘗試建立涵蓋所有領(lǐng)域的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，長遠(yuǎn)來看，這將導(dǎo)致效率降低及成本上揚(yáng)。

 

新廠正式投產(chǎn)需至少兩年，芯片荒料明后年才能緩解

 

另外，一旦冠病大流行結(jié)束和線上需求開始下降，全球芯片需求增長料放緩，然而在供應(yīng)方面，半導(dǎo)體企業(yè)不易縮減產(chǎn)能，因為關(guān)廠成本很高，這將引發(fā)產(chǎn)能過剩問題。

 

受到政治、技術(shù)和運(yùn)輸?shù)纫蛩馗蓴_，英特爾全球外部制造企業(yè)副總裁王海認(rèn)為產(chǎn)能過?？赡馨l(fā)生在局部市場，就好比冠病疫苗目前在部分地區(qū)面臨嚴(yán)重緊缺，而一些發(fā)達(dá)國家卻已出現(xiàn)過剩的現(xiàn)象。

 

由于晶圓廠不是一朝一夕就能建立起來，擴(kuò)增產(chǎn)能往往需要至少兩年才能正式投產(chǎn)，芯片荒預(yù)計到明后年才會緩解。然而，各行各業(yè)需要不同類型芯片，面臨程度不一的芯片供應(yīng)緊缺，尤以汽車制造業(yè)最為脆弱。

 

穆迪分析公司（Moody's Analytics）副總監(jiān)黃恒信解釋，一輛汽車需要動用上千芯片，但都屬于很成熟技術(shù)。相比之下，手機(jī)或消費(fèi)電子產(chǎn)品只運(yùn)用新一代芯片，這類芯片的盈利率較高，自然能吸引更多廠商投資擴(kuò)產(chǎn)。

 

若以全球芯片制造營收來看，電腦、無線通信和消費(fèi)領(lǐng)域市場占比最大，分別占34％、27％和13％，汽車領(lǐng)域則僅占9％。

 

全球五大晶圓廠，三家在本地設(shè)據(jù)點

 

盡管新加坡在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈并不占據(jù)顯著產(chǎn)出比重，但我國的地理優(yōu)勢及卓越商業(yè)環(huán)境，仍成功吸引不少跨國企業(yè)在本地設(shè)立生產(chǎn)基地及擴(kuò)大投資。

 

全球五大晶圓廠中有三家在新加坡設(shè)立據(jù)點，例如立足本地10年的美國半導(dǎo)體公司格芯（GlobalFoundries）是本地最大規(guī)模的晶圓廠，目前在兀蘭設(shè)有五個廠房。該公司6月份宣布斥資40億美元建設(shè)新工廠以提高產(chǎn)能逾三成。

 

此外，集成設(shè)備制造商及半導(dǎo)體制造設(shè)備供應(yīng)商也進(jìn)駐我國，包括美光科技和庫力索法半導(dǎo)體公司（Kulicke & Soffa）。

 

作為全球頂尖電腦記憶與數(shù)據(jù)儲存設(shè)備制造商，美光科技目前在本地設(shè)有兩家晶圓廠和一個組裝測試設(shè)施，2019年投資數(shù)十億元在兀蘭擴(kuò)建新凈室，用來制造更先進(jìn)的3D NAND快閃記憶體。NAND主要運(yùn)用在電腦固態(tài)硬盤、手機(jī)，以及數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品。與傳統(tǒng)NAND相比，3D NAND存儲空間更大，讀取速度更快，可靠性也更高。

 

美光科技企業(yè)副總裁兼新加坡經(jīng)理陳國興接受《聯(lián)合早報》訪問時指出，兀蘭研發(fā)及生產(chǎn)基地扮演重要角色，負(fù)責(zé)推動未來NAND技術(shù)轉(zhuǎn)型。集團(tuán)目前在本地聘用逾8600名員工。

在美國掛牌上市的庫力索法在新加坡設(shè)全球總部，該公司主要提供封裝設(shè)備與耗材，公司大部分設(shè)備是在新加坡完成組裝。

 

庫力索法產(chǎn)品和解決方案執(zhí)行副總裁張贊彬受訪時指出，芯片短缺問題使半導(dǎo)體制造前端和后端都在積極擴(kuò)增產(chǎn)能，公司作為后端封裝設(shè)備制造商，目前須要想盡辦法克服供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)，確保設(shè)備產(chǎn)品能及時出貨。