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全球芯片产业发展现状及特征

中国金融四十人论坛 / 2022-09-27 00:00:05
导读:近期,中国金融四十人论坛(CF40)就“美国《2022年芯片与科学法案》的影响与应对”问题举办内部研讨会。与会专家认为,美国发布《2022年芯片与科学法案》(以下简称《芯片法案》),最主要目标是重塑自身芯片产业供应链,加强其全球半导体产业竞争力。
 
与会专家认为,短期来看,《芯片法案》对中国芯片产业和研究产生限制壁垒,但由于中国在芯片全产业链环节均具备一定能力,其影响相对可控。长期来看,中国利用国际资源追赶国际先进水平的途径面临封锁,困难和挑战不容轻视。
 
与会专家建议:一是严格坚守芯片产业安全底线,加快布局中长期科技创新战略。二是要以更开放、包容、合作的心态开展全球供应链和市场合作,化解半导体产业供应链脱钩风险。三是强化企业创新核心能力建设。四是优化产业组织,促进产业链上下协同、联动发展。五是发挥金融业支持芯片产业创新发展的作用。
 
 
当前,全球半导体行业发展呈现“摩尔定律”变慢,产业链分工由高度全球化、一体化向区域化、并行化方向加速调整的特征。
 
一是芯片行业“摩尔定律”已经变慢。摩尔定律是指每2年(或18个月)在芯片上集成的晶体管数量可以翻倍,主要依据集成电路制造工艺进步实现,使芯片功能、性能以及能效比大幅提升,成本降低。半个世纪以来,半导体行业发展一直遵循摩尔定律。但进入10纳米及以下先进工艺以后,芯片制造难度和成本越来越高,性能翻倍很难做到,摩尔定律已经变慢。且先进芯片的制造与设计依赖于EUV(极紫外线)光刻机设备和先进EDA(电子设计自动化)设计工具,半导体核心技术研发需要长期投入。
 
二是半导体产业链分工呈现高度全球化、一体化、专业化。自上世纪70年代在美国形成规模以来,芯片产业在全球共经历三次转移,但每次转移都将价值含量较高环节留在本国或本地区,将成本较高的生产环节转移至国外:第一次是从80年代开始,由美国向日本转移;第二次是从90年代末到本世纪初,由美国、日本向韩国和中国台湾转移;第三次是中国台湾、韩国向中国大陆转移。美国引领先进芯片设计,东亚(像中国台湾)负责芯片制造,中国大陆则在成熟工艺芯片制造、封装和测试领域较为领先。
 
三是芯片产业链正向区域化、并行化方向加速调整。新冠疫情后,全球产业链、供应链加速调整,一些主要国家更加强调供应链本土化,引导战略性产业回归本国生产,芯片产业尤为突出。美国、欧盟、日本和韩国等陆续出台相应措施,正在推动全球半导体产业链由原来全球化、一体化的分工布局朝着区域化、并行化的方向发展。
 
美国《芯片法案》的主要内容及目的
 
2022年3月,美国号召与韩国、日本和中国台湾组建“芯片四方联盟”(Chip 4),建立供应链协商机制。8月9日,美国总统拜登签署总金额高达约2800亿美元的《2022年芯片与科学法案》,引发了对中国芯片产业链、供应链安全问题的关注。
 
《芯片法案》主要包括两方面内容:一是约800亿美元支持芯片产业发展,其中527亿美元用于补贴芯片研发和制造,约240亿美元用于为芯片工厂提供25%的投资税收抵免,其条款中还包括针对中国芯片产业的排他政策;二是在未来几年提供约2000亿美元的科研经费,重点支持基础研究以及航空航天、能源、生物、量子计算、人工智能、机器人等一系列关键和新兴技术研究。
 
与会专家一致认为,美国发布《芯片法案》最主要目标是重塑自身芯片产业供应链,加强其在全球半导体产业中的竞争力。
 
第一,促进研发和制造回流,强化美国半导体产业竞争力。美国在先进芯片设计中处于领先地位,但随着三次产业转移,在芯片制造环节存在明显缺失。美国半导体公司2021年的销售额占全球市场份额将近一半,但制造产能全球占比却从1990年的37%下降至2020年的12%。2019年,10纳米以下芯片产能全部位于亚太地区,10-22纳米产能亚太地区占比36%。有机构预计,《芯片法案》实施五年后,美国芯片制造业在全球的话语权有望全面提升,先进工艺生产线增加12条,先进产能每月增加超过70万片,新增先进产能占全球比重达到30%-40%。但也有专家表示,500多亿美元预算资金是否足够支持制造业回流、政策执行能否到位仍然有待检验。
 
第二,阻止先进芯片产能对华投资,遏制中国利用国际资源升级先进产能。一是《芯片法案》禁止受资助企业在中国等特定国家扩建或新建拥有“先进技术”的工厂,禁令有效期10年,违反禁令或未能修正违规状况的公司,需全额退还联邦补助款。即通过有针对性地设置“护栏条款”,遏制中国集成电路产业发展。二是要求接受国家科学基金会(NSF)资助的机构,每年披露对包括中国在内的受重点关注的外国的财政支持,并允许NSF在某些情况下减少、暂停或终止资助。
 
第三,“芯片四方联盟”、《芯片法案》等系列政策,意图提高美国对全球芯片供应链的控制能力。Chip 4旨在联盟内部协调产能供应、技术和标准共享以及设备和材料供应,并试图对外部施加限制,加强美国对全球半导体产业链和技术转让的控制。2019年半导体价值链上各环节的Chip 4份额占比分别为:设计软件和核心IP(近80%)、逻辑芯片(82%)、光电器件和传感器(70%)、存储芯片(99%)、设备(77%)、材料(68%)、晶圆代工(68%)、封装测试(近45%)。
 
《芯片法案》对中国芯片产业可能造成的影响
 
与会专家认为,《芯片法案》对中国芯片产业的短期影响相对可控,但是长期来看,要重视其带来的供应链排除风险、与先进技术差距拉大、人才虹吸等挑战。
 
短期来看,《芯片法案》可能对中国芯片产业和研究产生限制壁垒,但由于中国在芯片全产业链环节均具备一定能力,其影响相对可控。一方面,《芯片法案》在短期内可能扭曲芯片供应链,对国际贸易造成扰乱。由于核心部件限制出口,中国先进制程芯片(14纳米及以下)发展速度可能放缓。但另一方面,中国成熟制程芯片(28纳米及以上)产业链较为完备,在封装与测试领域具备优势,并且拥有全球最大的芯片消费市场,占全球市场比重约60%。因此,《芯片法案》对中国的短期影响相对可控。
 
长期来看,中国利用国际资源追赶国际先进水平的途径面临封锁,困难和挑战不容轻视。
 
一是芯片产业面临的遏制打压形势进一步升级。例如,对我国龙头企业精准打压,半导体相关企业及关联企业被纳入美国出口管制的“实体清单”,可能导致其生产经营受到影响;对供应链的封锁管控持续升级等。二是供应链排除风险与先进技术差距拉大的风险。三是人才、科技向美国集聚风险。《芯片法案》特别强调人才培养,包括要为更多的美国人提供STEM(科学、技术、工程和数学)相关机会,提高美国人在高薪的技术领域、行业中的参与度等等,需警惕由此带来的人才虹吸效应。
 
政策建议
 
第一,严格坚守芯片产业安全底线,加快布局中长期科技创新战略。对芯片产业及更大范围的信息技术相关领域,既要有底线思维,更要有战略思维,提高系统性创新能力。
 
第二,以更开放、包容、合作的心态开展全球供应链和市场合作,化解半导体产业供应链脱钩风险。
 
第三,强化企业创新核心能力建设。
 
第四,优化产业组织,促进产业链上下协同、联动发展。
 
第五,发挥金融业支持芯片产业创新发展的作用。
 
* 本文隶属CF40成果简报系列,执笔人为中国金融四十人研究院青年研究员钟益。
 
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