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國家競爭的時代---聊聊美國的這個芯片法案

時間:2022/8/15 15:30:41     企業:歐洲機床與智能制造網

  最近(當地時間8月9日)美國總統拜登簽署通過了一個芯片法案,全名叫做《芯片與科學法案》(CHIPS and Science Act),話說這美國人取名字都還取得不錯,說明他們很擅長營銷,就像以前的那個無盡前沿法案一樣,一聽就覺得挺高端,無盡前沿,endless frontier,聽起來就有種美國人在探索人類最前沿的科技的感覺。

  當然了這里注意了,這個法案叫做芯片與科學,而不是叫芯片法案。

  也就是并不是只有芯片的內容,這個法案涉及的總金額高達2800億美元,其中涉及到芯片的部分為527億美元,其他還有無線技術,供應鏈創新等也有補貼,另外還撥款約2000億美元,支持美國未來10年在人工智能、量子計算等領域的科研創新。

  當然了,目前國內更多的關注芯片方面的內容,因此本文也就聚焦芯片這部分,一般就簡稱芯片法案了,把后面的科學略過不討論了,我也不能免俗,對這個芯片與科學法案,我們就討論下芯片的部分,而不是科學的部分。

  我看了下這個芯片法案里面的內容,簡單的說一下我對此的一些想法和思考。

  第一點是,直接給于在美國本土芯片制造和研發的補貼有500億美元(390億美元補貼制造+110億美元補貼研發),這個數字不算小,因為我們的集成電路大基金一期,從2014年9月成立到2019年投資完畢,總共募集了1387億元并基本投資完畢,五年的時間也就是投資了200億美元左右。

  除了500億美元以外,另外還有27億美元,其中20億美元用于國防安全相關芯片的生產補貼,5億美元用于建設可靠的半導體供應鏈補貼,2億美元用于培養半導體行業人才。

  不過嘛,我看了下這527億美元是直到2031年的補貼總額,也就是從2022-2027年每年從從財政批一部分預算,但實際支出是到2031年執行完畢。

  如果算上今年(2022年)應該也會投資一部分的話,那就相當于10年平均每年大約50億美元多點了。

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  所以美國政府還提供了另外一個優惠,那就是投資半導體制造提供25%的稅收減免,所以總體來說這個補貼力度還是不錯的,給力的。

  當然了,這筆錢也不是白拿的,這個法案明確的規定:凡是獲得了這個補貼的公司,

  禁止在中國增產先進制程芯片,期限為10年,不然就要退錢,這個十年的周期倒是和補貼的周期是一致的。

  第二點是,這個法案對誰有利的問題,我感覺也是有非常明顯的“等級劃分”,最大受益者,或者主要受益者明顯還是在美國本土生產的美國芯片公司,

總的來說,美系芯片制造商在中國大陸建廠的不太多,他們可以在美國本土建廠并且拿到這筆錢。

  英特爾本來在我國的大連還有個存儲芯片廠,但是已經賣給海力士了。

  2007年3月,英特爾宣布在大連投資建設生產300毫米晶圓的工廠。

  2015年10月,英特爾與大連市政府二度牽手,正式簽署增加投資55億美元升級英特爾大連工廠的協議,制造NAND FLASH非易失性存儲器制造基地。該項目是當時全國單體投資規模最大的外資項目,也成為了大連對外開放的里程碑。

  2020年英特爾大連出口金額達到50.5億美元,位居中國所有企業的第24位。

  但2020年英特爾已經把NAND FLASH業務打包賣給了SK海力士,這座工廠也成為了韓國公司旗下的工廠。

  另外英特爾還在四川成都有個芯片封裝和晶圓預處理工廠,這里占了英特爾全球一半的芯片封裝產能,也是英特爾全球三大晶圓預處理工廠之一。

  英特爾成都2003年宣布建廠,三次增資,截至到2014年11月總投資額達到6億美元。

  2014年12月,英特爾宣布將在未來15年投入16億美元引入“高端測試技術”并在2016年正式投產,由此,英特爾成都工廠全面實現了集芯片封裝測試、晶圓預處理和高端測試技術于一身。

  2020年英特爾成都出口金額達到114.5億美元,排名中國所有企業出口金額的第11位。

  英特爾公司在2021年曾經提議用成都的一家工廠來生產硅晶圓,從而幫助緩解全球供應緊張的局面,但沒有獲得美國政府的批準。

  另外美光2005年9月投資2.5億美元的半導體封裝測試生產基地項目落戶西安高新區,這是陜西省改革開放以來最大的外資項目。

  其后美光公司經過先后四次連續增資,在高新區的投資額超過10億美元。

  美光西安是陜西省最大的進出口企業,2020年美光西安出口達到99.6億美元,位居全國所有企業的第13位。2021年美光西安對陜西省進出口總值貢獻超過30%。

  可以看出,美系芯片公司在出售英特爾大連廠之后,在中國主要就是美光半導體西安公司和英特爾成都公司了,而這兩座工廠都是封測廠,也就是把芯片套上外殼之后封裝,并不是真正制造芯片的晶圓廠,從投資金額也可以看出來,晶圓廠可是非常昂貴的,封測廠的投資則小的多。

  目前美系廠家在中國唯一的晶圓廠,就是德州儀器的成都工廠了,下圖來自電視臺在TI成都工廠的畫面,制造8英寸的晶圓。

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  TI是2010年在成都建立了其在中國大陸首家晶圓制造基地,2014年11月6日,在2013成都財富全球論壇上,德州儀器與成都高新區達成總計高達16.9億美元(超百億人民幣)的戰略合作,其中包括在成都高新西區設立12英寸晶圓凸點加工廠,以擴展公司的制造能力。

  同時,TI的第七個封裝、測試廠也于當天宣布正式在成都投產。

  以上我們可以看出,美國對中國的新增晶圓廠投資在2017年特朗普政府上臺后就沒有了,拜登上臺后也延續了這一態勢,也就是美系廠家不在中國大陸新建晶圓廠了,因此對于美系芯片制造廠家來說,這個法案中的不得在中國大陸增產影響不大。

  因此美系廠家是這個法案的最大受益者。

  第二等級的是中國臺灣,韓國和日本的公司,主要是前兩者。

  但是他們是非常糾結的,因為對他們來說,不管是三星還是臺積電,他們在美國本土制造其實并不劃算,如果劃算的話那么早就在美國大規模設廠了,按照市場競爭來講,還是放在東亞地區制造是成本最優的,注意了東亞地區的工程師雖然比美國要便宜,但在全球范圍來看其實并不太便宜,這個成本最優還跟東亞地區的產業鏈聚集,工作勤奮敬業心強,理工科工程師供應充足等有關系。

  在美國本土,理工科畢業的合格工程師供給在越來越少,美國大學生更喜歡往金融業,互聯網和服務業跑,這是一個大問題。

  所以呢,美國政府出這筆補貼之后,他們在美國大規模建廠才變得相對劃算起來了,但是并不是這樣問題就解決了,他們還面臨著兩個非常重要的問題。

  第一點是臺灣擔心自己的半導體地位,臺灣方面一直認為自己的獨特優勢就是強大的半導體產業,甚至把這個列為了阻止大陸不敢“武力犯臺”的因素之一,其理由是會徹底打亂全球的經濟循環,其實這個是有相當的道理的,因為如果看最先進制程的芯片,臺積電一家供應了全球的大部分。

  當然我其實對臺灣方面的這個認知也有自己的想法,那就是大陸在軍事上有壓倒優勢,如果武力統一在幾天乃至一個星期內就迅速的解決了,之后安排恢復生產,我不認為會對全球供應鏈造成太大的影響,當然了如果不能速戰速決,那確實會比較麻煩。

  但不管怎樣,臺灣是不愿意放棄自己最大的優勢的,如果真的大規模的把臺積電或者聯電之類工廠的制造產能往美國遷移,那無疑是掏空臺灣,降低臺灣的戰略經濟價值,減少臺灣手中的籌碼。

  臺積電2020年宣布在美國亞利桑那州正在建設的工廠,其實產能很小,金額為120億美元看起來很大,但是是2021-2029年的總投資金額(包括了2024年工廠建成后的后續投資計劃),要到2024年才量產,其產能也就是月產2萬片的5nm芯片,占目前臺積電產能的百分之二左右,臺積電的年產能可是在1000萬片以上。

  實際上臺積電在海外就四個工廠,大陸的南京廠,上海松江廠,以及美國的華盛頓州子公司wafertech 8英寸工廠,還有在建的這個亞利桑那州工廠,全部加起來也不到臺積電總產能的10%。

所以可以看出不管是臺積電,還是臺灣政府都并不愿意在海外大規模設廠制造。

  第二點是韓國的擔憂,和臺灣不同,韓國的芯片廠選擇在中國大規模的制造,三星的NAND FLASH存儲芯片在海外唯一的工廠在中國的西安。

  西安三星半導體一期項目于2012年9月開工建設,2014年5月建成投產,投資總額由建廠時計劃的70億美元增加到實際完成投資108.7億美元,其中閃存芯片項目投資100億美元,封裝測試項目投資8.7億美元。

  2017年8月30日,西安三星半導體投資70億美元在西安高新區建設12英寸閃存芯片二期項目,新建一條閃存生產線。

  2019年12月,該公司決定再投資80億美元,擬對二期項目進行擴建,實現增產及產品迭代,也就是二期總計計劃投資150億美元,

  西安的一二期完成后,累計投資達到了約260億美元,三星西安工廠制造了三星公司超過40%的NAND FLASH。

  而海力士的存儲芯片全球最大工廠在江蘇無錫,根據2022年7月初的媒體報道,海力士在無錫累計投資已經達到203億美元,產能占海力士全球DRAM產能的47%,同時海力士在重慶也有封測工廠。

  不僅如此,SK海力士還在2020年10月宣布以90億美元收購英特爾NAND閃存及存儲業務,收購項包括NAND固態硬盤業務、Nand閃存和晶圓業務、以及英特爾大連NAND閃存制造工廠。

  2022年5月,大連市政府與SK海力士簽署戰略合作協議,決定在大連新建一座晶圓工廠,制造非易失性存儲器(NAND FLASH)并正式開工。

  韓國公司在中國這么大的產能和利益,一旦到美國設廠拿了補貼,那就不能在中國大規模增產先進工藝了,這個就很讓人糾結了,因為純粹從市場的角度出發,顯然是在中國設廠最劃算,最有競爭力的。

  韓國企業會為了拿這個補貼而放棄在中國新增半導體制造嗎?

  第三等級的自然是中國的半導體制造商了,到目前為止,沒有中國芯片制造商在美國設廠,未來也看不到哪個公司有計劃,因此這個補貼,中國公司肯定是拿不到的。

  造成的影響主要是類似格羅方德這樣的美系代工廠家拿到補貼之后會增強競爭力。

  其實我覺得對于中國公司而言,最大的挑戰并非是來自于這個法案,而是美國對于半導體設備的禁運問題,最近美國已經禁止向中國銷售比14nm更先進制程的芯片制造設備了,這就意味著中國公司無法在14nm以下更先進制程增產。

  根據彭博社當地時間7月30日的報道,在過去兩周左右的時間里,所有美國設備制造商都收到了美國商務部的信函,要求他們不要向中國供應用于14納米芯片更先進的芯片制造的設備,這意味著對在中國制造芯片工廠的設備銷售管控已經從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.

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  該禁令目前只針對邏輯芯片,而存儲芯片制造廠則不受影響。

  不過彭博社報道說,這個禁令可能并不只是針對中芯國際,而是針對所有在中國大陸制造邏輯芯片的工廠,包括臺積電南京廠在內,注意這里彭博社并沒有確認這一點,因為美國的禁令并沒有公開的發布。

  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.

  因為目前中國大陸最先進的邏輯芯片制造廠主要就兩個,中芯國際上海廠的14nm和臺積電南京廠的16nm,另外華虹旗下的華力微也應該突破了14nm,但沒有官方消息確認。

  在半導體設備和材料技術突破之前,我國的半導體生產工藝已經被限制在了28nm這個等級,14nm目前只有中芯的上海廠有一些產能。

  因此,半導體生產設備和材料的國產化,仍然是目前我國半導體產業的首要任務。

  換言之,我國目前在半導體產業的優勢和劣勢都還是很明顯的,

  劣勢就是產業鏈的國產化,尤其是關鍵的生產設備和材料的國產化率還不太高,另外就是先進工藝也隨之受到制約,這個被美國牢牢的卡住脖子。

  而優勢則是我認為產業鏈在東亞聚集是市場追求最高效率的結果,美國光靠補貼其實是不夠是,最終難以和市場對抗,同時中國也是可以補貼的,這可以抵消美國的政策紅利。

  另外就是不管是中國臺灣地區還是韓國,實際上并不太愿意配合美國的行動,韓國是因為在中國有了海量的投資和產能,臺灣是因為不想自己的地位下降,畢竟臺灣經濟半導體產業是核心了。

  美國搞這個芯片法案,和中國的競爭是一方面,

  另一方面他們也希望通過吸引制造業投資來增加美國的就業機會,那么這個制造業投資從哪里回流呢,除了美系廠家自己之外,那就是吸引中國臺灣,韓國等公司的投資了,因為目前并沒有哪個中國芯片廠跑去美國投資,這就相當于把韓國和中國臺灣的投資和產能搬到美國,提高美國的制造占比。

  所以目前主要是關注國產半導體生產設備和材料廠家的進步情況,基本就可以推斷出未來中國半導體產業的發展前景了。

  另外在國內的半導體產業鏈國產化之前,在當前的限制下,國內的芯片制造廠家依然是有增長空間的,

  其一國內存儲芯片廠家目前設備暫時沒有被禁運,我看美國的禁令一直更多的是針對邏輯芯片廠家,我想這背后最大的原因可能是因為存儲芯片的用途就是存儲數據,對美國的國家安全構成的威脅要小很多,另外我國存儲芯片廠家才剛起步幾年,規模上比邏輯芯片制造要小不少,因此長江存儲,合肥長鑫等公司依然可以繼續發展,反正不是優先打擊廠家。

  其二是邏輯芯片廠家雖然被限制在了14nm及以上,但短期內中芯國際在28nm這部分仍有較大的發展空間,根據市場研究機構Strategy Analytics發布的報告,2021年全球28nm 晶圓代工總營收超過72億美元,其中臺積電的28nm晶圓代工營收達54.1億美元,占了全球75%。

  非常巧的是,這個54.1億美元剛好和中芯國際2021年的總營收54.4億美元差不多,而中芯國際2021年來自28nm/14nm的營收僅占15.1%,所以中芯在這部分是有很大的取代空間的。

  臺積電目前也在擴產28nm,包括高雄廠,日本熊本,以及江蘇南京,面臨著競爭。

  總之,目前對中國最不利的是,我們還不掌握設備和材料的全套技術,脖子被卡著有點難受,而且如果未來繼續收緊禁令,我們還會更加難受;

  對美國最不利的是,從下游的整機制造,中游的零部件制造,上游的芯片制造,全球電子信息制造的產業鏈大部分聚集在東亞,美國即使在最上游的芯片制造部分,份額也只占全球12%,這還已經是上中下游中比例最高的部分了。

  而且從人口聚集來看,東亞地區中國,日本,韓國,以及鄰近的東南亞地區本身就是超過20億人口的巨大市場,而北美只有3億多人。

  最后,對于國產半導體產業,我反正最關注的焦點在本土半導體設備和材料廠家身上,在當下的情況下,美國主動在技術上和中國脫鉤是大趨勢,

  美國的禁令其實是給了這些廠家機會,他們現在也成為了最關鍵的部分,所幸的是從上半年的情況來看,各個主要的國產半導體設備和材料龍頭廠家增長速度都還不錯,規模越大則能夠投入研發和擴大產能的資金越多,則越能夠形成正向循環。

 

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