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    芯片成大國競爭焦點,中國如何應對壟斷和機遇挑戰?

    發布時間:2022-08-12    欄目行業:行業新聞    瀏覽次數:

      隨著全球經濟迅速走向數字化,各行各業對芯片的需求猛增。同時,由于新冠肺炎疫情的影響,全球芯片半導體產業供應鏈和物流鏈遭到破壞,短期內加劇了芯片的供求矛盾。


      作為數字時代的底層支撐,芯片半導體在國際競爭的背景下越來越具有戰略性質。在數字經濟、新冠肺炎疫情和地緣政治三重因素疊加作用下,實現芯片半導體產業的安全和彈性成為各方競爭的焦點。


      全球芯片半導體產業正面臨新一輪挑戰與調整,中國面臨哪些挑戰與機遇?如何提升在芯片半導體領域的戰略自主性?


      1、現狀和趨勢


      半導體(Semiconductor)是指常溫下導電能力介于導體和絕緣體之間的材料,其產品主要分為集成電路、光電子器件、分立器件和傳感器四類。在這四類產品中,集成電路具有絕對優勢,在半導體產品占比中超過80%,因此,半導體行業又被業內稱為集成電路行業。


      集成電路(IntegratedCircuit,IC)是指通過特定的工藝流程,將晶體管、二極管等元器件按照一定的電路互聯,“集成”在半導體晶片上以執行特定功能的電路或系統,因此又被稱作芯片/晶片(Chip)。


      在不考慮技術細節的情況下,半導體、集成電路、芯片基本可視作同一概念。全球半導體產業鏈主要由半導體支撐產業、制造產業和應用產業組成。其中有些企業專事代工(Foundry),如臺積電。與之相對應的是擁有完整設計和生產能力的公司(IDM,IndependentDevelopmentManufacturer),如英特爾、德州儀器。此外也有獨立的設計公司(Fabless),如高通、博通、聯發科等。


      芯片半導體產業鏈是一個全球產業鏈,根據比較優勢原則,不同國家和地區在諸多半導體細分領域具有不同的優勢,且高度集中于少數壟斷企業。在新冠肺炎疫情沖擊以及地緣政治加劇的條件下,現有的產業格局開始松動。具體來看,全球芯片半導體產業格局具有以下特點:


      第一,地區專業化特征凸顯。


      波士頓咨詢公司和美國半導體協會聯合發布的《強化不確定時代下的全球半導體供應鏈報告》顯示,美國憑借強大的科研創新能力,在半導體研發密集型領域處于領先地位,尤其是在電子自動化設計/核心知識產權(EDA/IP,74%)、邏輯器件(67%)、制造設備(41%)等細分領域;中國大陸的比較優勢領域在于封裝測試(38%)、晶圓制造(16%)以及原材料(13%);歐盟的相對優勢領域在于EDA/IP(20%)、制造設備(18%);而韓國、日本和中國臺灣則在原材料、記憶芯片、晶圓制造等領域占據絕對優勢。


      目前,按地區劃分的全球芯片生產能力,中國臺灣占22%,韓國占21%,中國大陸和日本各占15%,美國占12%,歐洲占9%。值得注意的是整個東亞地區的半導體產能占到了全球的73%,與之對應的是東亞地區在制造芯片的半導體設備市場規模達到了全球市場的83.85%。


      第二,市場集中程度高。


      半導體產業行業壁壘高,是典型的資本—技術雙密集型產業,關鍵部件和生產原料壟斷在少數企業中,市場集中度居高不下。在全球半導體企業中,美國公司占據排名前十中的八家,綜合競爭力處于行業領先地位。


      從細分領域來看,關鍵環節技術往往掌握在少數幾家大企業中。以半導體硅片和電子特氣技術為例,前者主要被日本信越化學、日本勝高、中國臺灣環球晶圓、德國世創和韓國SK五大企業占據,后者則被美國空氣化工、法國液化空氣、日本大陽日酸和德國林德四大公司占據,其他企業很難染指。


      在半導體光刻膠供應商中,日本企業占據絕對主導地位,囊括了全球72%的市場份額。全球半導體設備市場則主要集中在美國、荷蘭和日本制造商手中,荷蘭光刻機巨頭ASML則壟斷了全球光刻機高端市場的83.3%。


      第三,新冠肺炎疫情沖擊全球半導體供應鏈,導致“缺芯”困境短期加劇。


      新冠肺炎疫情帶來的供應鏈危機包含兩個方面:


      其一,各國為防控疫情進行了不同程度的停工停產,全球半導體供應鏈某些節點無法正常持續運行,以及由于企業員工感染新冠病毒造成的短期產能不濟,直接導致芯片供給水平下降。


      其二,新冠肺炎疫情導致全球物流鏈斷裂,芯片供需結構進一步失衡。全球芯片消費市場遍及世界,主要產能卻聚集在東亞地區,新冠肺炎疫情導致全球物流鏈斷裂,部分國家關閉航線以及港口管理不善造成擁堵進一步加劇了市場上芯片供應的短缺。以車載芯片為例,2021年初,福特、豐田、戴姆勒等一眾企業因芯片不足相繼減產甚至停產部分車型。


      第四,數字化進程加速,芯片需求持續上漲,預計“缺芯”困境仍將持續,全球半導體產業鏈調整勢在必行。


      如果說疫情造成了芯片短期供給不暢,那么數字化進程的加速則導致了芯片需求的持續增長。一方面自動駕駛汽車、人工智能、工業互聯網等新的芯片需求市場不斷被數字化創造出來。另一方面居家辦公、智能家居、虛擬現實等工作生活娛樂方式也在數字時代不斷普及,由此導致的是全球芯片需求的不斷攀升。


      據ICInsights統計,2021年全球芯片市場價值約為5500億美元,并預測到2030年全球芯片市場預計將超過1萬億美元。芯片需求的巨大缺口,也對全球半導體供應鏈提出結構性調整要求。


      2、各方展開新一輪競爭


      鑒于芯片半導體在數字化時代生產結構中的重要地位,各主要經濟體對于與之相關的、具有重要戰略性質行業部門的產業政策表現出了極大的興趣。相關主體開始推進各種措施,不僅僅是在投資方面,還包括稅收、貿易、監管和反壟斷等一系列手段,支持本國戰略產業的發展。


      因為芯片半導體產業的特殊性質,技術和資本密集程度高,使得在新的一輪產業競爭中,參與者的數量遠遠少于工業時代,目前只有歐盟、美國、韓國、日本、中國大陸和中國臺灣等為數不多的參與者,僅上述國家和地區就占據了半導體產業價值鏈的96%(2019年),全球芯片生產能力的93%(2020年)。為了進一步鞏固優勢,各主要行為體圍繞芯片半導體產業展開新一輪競爭。


      目前歐洲在全球半導體制造業上的產能已經從2000年的24%下降到今天的8%。為了改變這一劣勢,2021年3月,歐盟委員會發布《2030數字羅盤:歐洲數字十年之路》,提出歐盟生產的尖端半導體要在2030年達到全球總產值的20%,在減少對外部供應鏈的過度依賴的同時重塑歐洲高端制造業競爭力。


      2022年2月,歐盟委員會公布《芯片法案》,要求歐盟在2030年之前,投入430億歐元資金,支持芯片設計與制造,強化歐洲在技術方面的領導力。為響應此號召,2022年3月,芯片巨頭英特爾宣布將在未來十年內投資800億歐元,在德法等國建設從設計到制造全覆蓋的芯片產業鏈。


      2022年2月,美國眾議院通過了近3000頁的《2022年美國競爭法案》,該法案將對美國半導體研究和制造提供520億美元的撥款和補貼,用以解決汽車和電腦零部件問題,同時提供450億美元強化科技產品供應鏈。


      除此之外,此前美國還相繼出臺《半導體十年計劃》(2020)、《美國芯片法案》(2020)、《美國創新與競爭法案》(2021)等,旨在促進美國半導體制造業的投資,以及半導體模擬硬件、工業電子和計算機相關的研發與生產。


      在美國的政策推動下,2020年5月全球半導體代工企業臺積電(TSMC)宣布在美國亞利桑那州增建5個代工廠,2022年初英特爾也宣布將投資200億美元在美國俄亥俄州新建兩個半導體工廠。與此同時,美國正在積極游說韓國、日本、中國臺灣,試圖組建芯片四方聯盟,以控制全球半導體產業鏈。


      2021年5月,韓國發布《K—半導體戰略》,建設“K—半導體產業帶”,力求在2030年將韓國打造成綜合性半導體強國,主導全球半導體供應鏈。


      為此,政府將在稅收減免、金融和基礎設施等方面對相關企業進行支援,最高稅額抵扣幅度將達到50%。另外,韓國政府還將設立1萬億韓元的半導體設備投資特別基金。


      方案出臺后,以三星和SK海力士為代表的153家企業積極響應,承諾將在2021-2030年期間共計投入510萬億韓元(約合4510億美元),力求在原材料、零部件和尖端設備和系統半導體方面取得突破。與此同時,韓國業界加強和全球唯一EVU光刻設備公司ASML的聯系,后者將投資2400億韓元在韓國京畿道建設EVU綜合集群。


      日本也不甘落后,2021年6月,日本經濟產業省發布《半導體數字產業戰略》,將半導體行業視為與食品能源行業同等重要的“國家項目”(nationalproject),借此尋求擴大日本國內半導體生產能力。


      為實現此目標,日本政府將實施“加快建設物聯網半導體生產基地”“促進美日半導體技術合作”以及“創新可以改變‘游戲規則’的新技術”的三步走戰略規劃,從國家層面確保半導體的供給能力。


      日本政府將提供超越一般產業政策的“特殊待遇”,以吸引海外芯片半導體代工廠尤其是臺積電赴日投資。為此日本將在新能源與產業技術綜合開發機構(NEDO)中設立數千億日元的建設基金,以及最高50%的半導體生產工廠的建造費用補貼。


      中國大陸近年來也不斷出臺相關政策以推動國內半導體產業發展。2016年國務院發布的《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》強調了提升核心基礎硬件供給能力。2019年發布的《財政部稅務總局關于集成電路設計和軟件產業企業所得稅政策的公告》,對半導體相關企業進行所得稅減免。2020年國務院印發《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》,再次從稅收和經費支持等角度鼓勵芯片和集成電路產業的相關研究與發展。


      《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》也寫入集成電路相關內容,將大力攻關集成電路領域,著力解決高端芯片基礎元器件等“卡脖子”問題,加快自主創新步伐。


      中國臺灣地區擁有世界最強的半導體制造代工能力,幾乎在所有制程范圍均占據重要地位。目前僅有中國臺灣地區和韓國擁有10納米及以下的晶圓制造代工能力,臺灣更是占據了全部代工生產份額的92%。


      在全球芯片短缺的背景下,臺灣代工企業加大了相關投入,臺積電預估2022年資本支出將達到400至440億美元,并優先布局2納米、3納米、5納米、7納米等先進制程。


      3、競爭加劇的動因


      芯片半導體產業并非僅僅是一個經濟問題或者市場問題,因為行業的特殊性質,越來越多的國家和地區把它當作一個戰略問題,因而在國際上越來越具有政治色彩。這主要是由于以下三個因素造成的。


      首先,全球經濟數字化。


      全球經濟的迅速數字化使得國家愈加重視芯片半導體產業。從生產方式上看,以芯片為核心元器件的移動互聯網、物聯網、超級計算機等新技術的廣泛運用對原先的生產結構造成了顛覆性影響。從生活方式上看,新冠肺炎疫情使得基于芯片的數字技術和產品的應用成為生活的必需。從規模上看,2020年全球47個國家數字經濟增加值規模高達32.6萬億美元,占GDP比重為43.7%。另外半導體產業對GDP的增長也具有巨大的推動作用。


      隨著全球數字化進程的加速,以人工智能(ArtificialIntelligence)、區塊鏈(Blockchain)、云計算(CloudComputing)和大數據(BigData)為代表的新興產業成為數字時代全球競爭的關鍵,而作為上述產業的核心元器件芯片以及整個半導體產業便成了支撐國家數字化進程的關鍵。因此,全球主要國家均把目標投向了這些領域,紛紛出臺政策,以支持相關產業發展。


      其次,競爭主體的國家化。


      第三次工業革命開始于20世紀50年代,主要以原子能、電子計算機和空間技術為代表,這些技術主要是以美蘇爭霸為核心目標由國家設項和投資而發展起來的,并非市場自由競爭的結果。


      如今人類社會正處于第四次工業革命初創時代,無論是人工智能、區塊鏈、云計算、大數據等新技術新業態,還是半導體、芯片等更為基礎的產品,背后都有國家的支持。各主要經濟體都把促進技術創新和數字進程作為政府的核心任務并加以扶持??梢哉f,在數字時代的全球化競爭中,國家才是競爭的主體。


      以歐盟為例,“歐洲共同利益重要項目”(IPCEI)是《歐盟運作條約》規定的一種國家援助形式,2018年之后,歐盟先后批準了有關微電子和電池的三項IPCEI項目,并建立了IPCEI戰略論壇,作為歐洲戰略自主的重要工具。對于半導體,歐盟成員國正在積極討論與此相關的新的歐洲共同利益項目,試圖通過國家援助來促進該行業的突破和發展。


      最后,產業鏈問題的安全化。


      當國家紛紛把促進本國數字經濟發展作為政府的主要推動目標時,原先盛行的自由市場理念逐漸讓位于政治考量。同時,近年來國際、國內兩個層面上的貧富分化造成了全球各地民粹主義和逆全球化勢力的崛起。


      其政治后果是特朗普式的人物紛紛走向政治前臺,各國政府開始實行經濟民族主義政策,經濟失衡問題被迅速地政治化,先前建立起來的相互依賴的經濟體系轉而成為各國危機感的來源。


      在中美經貿摩擦和新冠肺炎疫情的沖擊下,這種不安全感被迅速放大,于是各國開始尋求降低關鍵行業和領域的對外依存度,以尋求供應鏈安全。


      全球半導體產業鏈幾乎掌握在少數幾個參與者手中,因此造成了國家對少數企業以及特定國家和地區的極端依賴,在全球地緣政治的背景下,這種依賴從心理上帶來嚴重的不安。為了促進更為平衡的相互依賴關系,各國紛紛出臺政策措施,尋求建立一個安全和彈性的供應鏈,確保本國在芯片供應上不再簡單依靠某一國家或公司。


      4、中國面臨的挑戰與機遇


      新冠肺炎疫情加速了全球數字化進程,同時加劇了供應鏈領域的安全化傾向,使得全球主要大國在芯片半導體領域展開了一場安全競賽。經濟與政治交互影響,世界百年未有之大變局加速演進,對于中國來說,既是機遇也是挑戰。


      挑戰主要是兩個方面。


      其一,技術挑戰。目前我國半導體產品主要集中在半導體材料、晶圓制造和封裝測試等中低端領域,半導體產能也主要集中在28納米以上的成熟制程。


      技術水平差異導致我國需要大量進口中高端半導體產品,其中CPU、GPU、存儲器等領域幾乎全部依賴進口。據海關總署統計,我國半導體設備國產化率不足20%,僅2021年的進口額度就高達4325億美元。本土技術水平成為制約我國半導體產業發展的最大瓶頸。


      其二,國際政治挑戰。美國政府力圖將美國半導體企業遷至美國本土、日本以及韓國等控制力所及的地區,即使在新冠肺炎疫情沖擊之下,全球芯片短缺之時,拜登政府仍然拒絕了英特爾公司在中國擴大生產的計劃,以避免中國大陸獲得先進制程的能力。不僅如此,美國還加大了對華為等中資企業的制裁力度,打壓中國高科技企業發展,以防止中國對美國主導的互聯網架構形成威脅。


      在疫情和地緣政治的雙重沖擊下,全球芯片半導體產業必然會迎來一個結構性調整的時期,這是中國優化產業結構、提升價值鏈的重要機遇。


      第一,美國對中國的打壓使自由市場的神話破滅,打破了國人心中“造不如買、買不如租”的幻想,進一步堅定了中國自主掌握尖端科技的決心和步伐。


      第二,美國的“芯片禁令”,客觀上為中國企業提供了極為寶貴的國內市場資源。以化學機械拋光設備為例,2017年美國應用材料、日本荏原占據了98.1%的國內市場,而今中電科電子裝備集團制造的8英寸拋光設備已經奪回了70%的國內市場。


      第三,政府投入的增加保障我國芯片半導體產業高速發展。2014年國家集成電路產業投資基金成立,首期募集資金就超過1387億元人民幣,其中集成電路制造占比67%。根據中國半導體行業協會數據,我國集成電路制造行業規模逐年增長,2020年為2560億元人民幣,同比增長19.11%,產量為2614.70億塊,同比增長19.55%。


      5、提升戰略自主性的探索路徑


      為確保芯片供應鏈安全、提升本國高端制造業競爭力,同時強化自身在國際競爭中戰略自主能力,政府更要有所作為,有意識地對芯片半導體產業加以扶持和引導。


      首先,充分認識到芯片半導體產業的戰略性質,并把它當作戰略工程來做。


      新中國核工業和航空航天事業在他國封鎖下仍然取得巨大突破,除了其自身帶有的國家安全性質之外,還有國家一以貫之地將其視為戰略工程。鑒于數字時代半導體產業對于國民經濟發展和國家安全的重要作用,以及我國半導體產業落后以至于在關鍵領域被別人“卡脖子”的現實情況,我國應把促進芯片半導體產業發展作為一項國家戰略工程加以系統推進。


      其次,加強政府的引導和規劃,強化頂層設計。


      從操作層面上講,創新的主體還是各類企業和科研機構。在產業發展初期,技術創新所需要的各種配套措施往往需要大量資本投入,市場主體往往難以承擔如此巨大的成本和風險,因此需要政府這只看得見的手加以支持。


      一方面政府確定半導體產業發展的長期路線圖,在不同的發展階段因地制宜地采取相應的投資、稅收、財政以及知識產權等相關配套措施;另一方面也要以宏觀調控為手段,在半導體產業鏈的各個環節進行全國性的資源調配,建立完整的產學研創新體系,為本土技術創新和企業發展提供良好的發展環境。


      再次,加快人才培養和引進力度。


      半導體行業的競爭,很大程度上是全球頂尖科技人才的競爭,各國都面臨著人才缺口,我國更是如此。我國的芯片半導體產業起步于20世紀90年代,相關從業人員主要集中在制造領域,且數量和質量均難以滿足行業需求。據中國電子信息產業發展研究院預測,2022年我國集成電路人才缺口將達到25萬。


      因此,要加大相關人才培養。一方面,加強通用型基礎理論研究、技能培訓和教育投入,培育本土知識和技術精英。另一方面,建設國際人才引用和歸化制度,從國際國內兩個面向進行人才建設。倡導各大高校、企業和科研機構聯合培養各類專業人才,強化人才供給。只有聚天下英才而用之,才能從根本上提升自身在芯片半導體產業上的戰略自主性。


      轉自:瞭望智庫

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