美国贪图本土“造芯”的优与劣

中国电子报|2021-05-31 13:05:17
作者:陈炳欣 来源:中国电子报、电子信息产业网

日前,美国参议院投票通过了《美国创新与竞争法(USICA)》的审议。该法案是之前《无尽前沿法案》的修正案,将授权国会投入约1900亿美元加强美国技术实力,包括此前用于加强半导体实力的520亿美元投资计划。

近年来,美国政府对芯片制造业的重视程度不断提高,除计划直接投资之外,还要求台积电、三星等公司赴美建厂。然而,美国半导体的产业环境正在改变,全球芯片制造业的重心不断向东亚转移,美国能否重振芯片制造业?美国当前发展芯片制造的优势与劣势有哪些?

美国计划发力芯片制造

据悉,《美国创新与竞争法(USICA)》在经参议院审议通过后,还须经众议院投票,再送交白宫,供美国总统拜登签署法律。该法案包括390亿美元的生产和研发激励措施以及105亿美元用于实施包括国家半导体技术中心,国家先进封装制造计划和其他研发计划在内的计划。

随着全球经济数字化进程的不断加快,半导体技术成为人工智能和5G等产业创新发展的基础,对经济竞争力和国家安全至关重要。这也是美国政府越来越重视半导体产业的原因之一。美国商务部长吉娜·雷蒙多表示,美国政府提议增加520亿美元的半导体生产和研究资金,可能会在美国建立7到10个新工厂。

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英特尔上月底宣布,将斥资200亿美元在亚利桑那州Ocotillo园区建立两家新的晶圆厂,两家新晶圆厂将获美国政府补助,预计2024年投产,新厂将有能力生产7纳米以上制程的芯片。在4月举行的“白宫半导体与供应链韧性执行官峰会”上,英特尔帕特·基辛格表示,美国政府会正积极努力提高国内的制造与研发,以支持半导体产业,该公司也希望在未来六至九个月内以自家工厂开始生产芯片,帮助缓解美国的车用芯片短缺困境。

美国政府还要求台积电、三星等公司赴美建厂。在日前美韩首脑会谈之际,韩方宣布了一项总规模达394亿美元的对美投资计划,其中包括三星电子将为晶圆代工厂新建项目投资 170 亿美元,SK海力士也计划投入10亿美元在美国硅谷建立覆盖人工智能、内存解决方案的新兴产业研发中心。

台积电继去年宣布将在亚利桑那州凤凰城投资100亿至120亿美元兴建晶圆代工厂后,最近又有消息称,它将考虑增加在美国投资额,生产更先进的3纳米芯片,新工厂可能耗资230亿至250亿美元。

发展芯片制造美国优势与劣势并存

整体而言,美国半导体产业实力很强。波士顿咨询机构(BCG)报告指出,美国公司在电子设计自动化工具(EDA)、核心知识产权核心(核心IP)、集成电路设计和制造设备中的综合市场份额超过50%。相比之下,美国在半导体制造能力中所占的份额正在下降,1990年为37%,现在仅为12%。BCG认为,如果不采取任何行动,到2030年,美国在制造业中的份额将减少到10%。

那么,是什么原因导致美国芯片制造能力下降呢?Gartner研究副总裁盛陵海指出,这是资本市场选择的结果。美国半导体公司多为上市公司。资本市场对公司利润率极为重视,如果一家公司的面向固定资产的投资太高,固定资本增加,必然会拖累利润率的增长。因此,美国受到资本市场青睐的科技公司多是将制造外包,以降低固定资产的比重,比如苹果公司。这导致IC制造向东亚,如中国台湾地区,以及韩国等的迁移。

在这样的情况下,美国重振芯片制造业的优势与劣势并存。从优势来看,美国拥有全球最完整的IC产业链。IDC副总裁马里奥·莫拉莱斯表示,美国历来是半导体研发强国,设计能力有本土生态优势,影响半导体产品供应层面。他说:“美国研发仍然领先,世界最大Fabless公司仍来自美国,如高通、博通、赛灵思和AMD等在各自领域都处于领先地位。这些是美国的优势。在工具和软体方面,EDA环境支撑大量芯片设计,主要由新思科技和楷登电子控制。”

但是,美国的劣势也很明显。首先在于人力成本较高。BCG报告指出,美国制造业的工资中位数高于其他国家,美国用于晶圆厂建设和运营的劳动力成本比新加坡以及中国台湾地区高40%,是中国大陆的两倍。美国和其他国家之间的公用事业成本差异不太显著,但仍比中国大陆高出近25%。

此外,人才也是一个关健因素。发展制造业需要人才资源作为支撑。在当前美国的产业环境下,大量高科技人才向着设计与研发等方向流动,如互联网公司便吸引了大量科技人才,制造业吸引高素质工程技术人才的能力明显不足。一家Fab厂正常运转至少需要数千工作人员。美国的地域广阔,在一个区域内能否吸引到足够的技术人才是一个重要的问题。

中国台湾地区芯片制造地位或遭削弱

展望未来,盛陵海认为,美国重振芯片制造业的机会还是很大的。“台积电、三星目前都有计划在美建厂。以当前美国在半导体领域的整体实力,还是有较大机会重振IC制造业的。”

里昂证券(CLSA)分析师侯明孝则认为,中国台湾地区的芯片制造业领先国际竞争对手,美国科技厂商将难以降低对台湾的依赖。侯明孝接受媒体采访时表示,苹果、亚马逊、Google、高通、英伟达、AMD等科技公司,高度倚赖台湾晶圆代工业者,他们多达90%的芯片都交由中国台湾生产。

盛陵海也指出,重振芯片制造很大程度要看美国政府的支持能否落到实处。据报道,《美国创新与竞争法(USICA)》由于投入资金巨大,吸引了众多行业的说客,而由此带来的讨价还价削弱了该法案的力度。原本用于研发新兴技术的1000亿美元资金被削减至290亿美元,大部分资金被转移到美国国家科学基金会(National Science Foundation)和美国能源部的下属实验室。而立法推动者为了使该法案获得更广泛的支持,加入了很多其他的项目,比如将为NASA提供新一轮资金等。

从全球产业格局的变化趋势来看,自去年年底出现的芯片短缺潮已经波及到各个需要芯片的行业如汽车、消费电子、家电等,使得各国政府意识到了半导体供应链安全的重要性。美、韩、日、欧等国家和地区政府都在加强本土芯片制造能力。

市场研究公司Counterpoint Research 对10纳米节点以下先进工艺进行分析,认为2021年全球先进工艺产能的55%集中在中国台湾地区,韩国以20%占比排名第二,美国第三,占全球总量18%。如果美国对芯片制造的支持能够落实,到2025年,美国先进芯片产能将超过韩国,扩大到全球总量21%,并在2027年继续提高到全球产能24%。届时中国台湾地区产能占比将降至40%。

这种对本土制造能力的强调,还可能导致全球产业体系的重新布局。全球化的总体趋势不会逆转,但是明确的全球化地域大分工,有可能有所回流。

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