美國半導體,發展到什麼程度了?

時隔3年,美國半導體產業協會(SIA)又發布了一份全球半導體供應鏈報告,狠狠地表揚了一番拜登簽署的《晶片法案》,讓美國未來10年在先進半導體方面「遙遙領先」。報告承認中國在先進邏輯晶片上取得零的突破,又擔心中國成熟製程產能擴張帶來全球過剩。

報告最後振臂一呼,美國萬事俱備,只欠擼起袖子工作的了。除了科學家、工程師與技術人員缺了近7萬人外,美國連蓋廠房的建築工、電工、焊工和水管工都不夠用了。


美國的彈性,盟友的代價

SIA與波士頓諮詢(BCG)最新發布的這份報告的主題,在於確認全球半導體供應鏈已經出現了“新興的彈性”,這也對它們上一份報告“不確定時代”與“加強供應鏈”的回應。上一份報告的數據截至2019年,這份報告是基於2022年並預測2032年。

「新興的彈性」最直接的體現就是美國本土的晶圓製造產能,未來十年增速可望全球最高,市場佔比可望從2022年的10%,上升至2032年的14%;先進封裝(ATP)在東南亞等「友岸」的佔比,預計從2022年的20%,上升至2032年的27%。為避免過度集中於少數地區,從晶圓到晶片到終端,供應鏈會多次輾轉於太平洋兩岸。

在上一份報告裡,美國本土的晶圓製造產能約為12%,比現在的10%還要更高一點。如果不落實《晶片法案》等產業政策,則會進一步跌落至8%。

報告統計稱,從2024年到2032年,全球私部門將在晶圓製造領域投入2.3兆美元資金,差不多是上一個十年的3倍多。其中,近70%的資本支出,將流向10奈米以下先進製程的晶片產能;近30%的資金流向美國,約5%的資金流向中國。

基於對未來的資本支出的預測,SIA預測了未來的產能佔比。屆時,美國本土先進製程產能可望達到28%,僅次於中國台灣的47%,高於世界其他地區之和。目前,美國本土先進製程產能佔比為0。


美國產能的提升,以日韓與中國台灣的市佔率萎縮為代價,而不是中國。在流向美國的資金中,超過2/3來自總部位於日韓與中國台灣的企業。而流向這些地區的資金則主要來自當地企業。中國將持續成長,尤其是成熟過程。中國大陸的10至22奈米晶片份額將猛升至19%,28奈米以上份額將進一步提升至37%。這讓SIA非常擔心中國「產能過剩」對全球半導體產業的影響。


卡脖子既失敗了,又成功了?

去年對中國品牌國產手機的拆機報告,讓SIA不得不承認,中國同樣能夠在7奈米等更先進的製程上取得零的突破。但這份報告,似乎仍贊同美國商務部長雷蒙多的觀點。去年她堅稱中國無法規模量產這些晶片。

報告認為,到2032年,中國先進製程的產能只能佔到全球的2%。這點產能,也意味著美國卡脖子沒有真正失敗:中國的消費性電子終端無法維持如今的領先優勢,電動車無法贏下智慧化的下半場,以及人工智慧對生產力的提升會落後於美國。

產能預測很大程度是基於資本支出預測。報告對中國企業未來10年的資本支出的預測顯得保守。SIA報告預測中國將累計投入約1560億美元,僅為美國的1/4,日韓的1/3;這些錢幾乎全部來自中國私營部門,而跨國公司已經被美國長臂管轄了起來。這低估了中國創新體系中各級政府產業投資的力量。

中國在2014年與2019年分別成立了兩期國家大基金,2024年已經可以聽到很多關於大基金三期的消息,規模或遠超前兩期。很可能到2029年還會有四期。它們會根據不同時期國家半導體供應鏈的薄弱環節針對性補強,也將撬動更廣泛的地方基金、產業資本與金融資本的參與。

中國已經實現了零的突破,就不會被產能爬坡難倒。龐大的需求與氾濫的禁令,將加強並加速供應鏈國產替代的規模經濟。中國正抓緊規劃智慧算力中心,去年以AI服務為中心的智慧算力規模成長了70%,遠高於工信部先前的規劃。近幾個季度,採用自研晶片的國產消費性電子品牌的市佔率也在快速提升。

多方半導體技術分析認為,中國實現並量產5奈米製程是可能的。中國多家晶片廠商已經證明過設計這類晶片的能力;代工廠商可以並且已經能夠使用DUVet光刻機提高7奈米產能,也能以比EUV略貴20%為代價量產5奈米晶片,最晚2026年就能實現。

前台積電研發處處長楊光磊,也稱中國可以做到自成體系。SAQP(自對準四重圖案化)多重曝光技術和NIL(奈米壓印)等「過時技術」重新獲得關注,被視為可能奏效的新變數。

SIA並不是不清楚中國的進步,稱中國在很多卡脖子環節取得了“適度(moderate)進展”,甚至擔心EDA企業華大九天收入快速增長,很快將有足夠競爭力去爭奪海外客戶。從EDA、設備、材料、製造到封裝等,在全球半導體完整的供應鏈價值上,前後兩份報告的三年間,中國的份額從9%提升到11%。


美國人才供應鏈正在失去彈性

美國晶片產業現在最大的難題就是誰來實現這個「美國夢」。它的人才供應鏈正在失去彈性,本土勞動力逐漸老去,儲備技術人才開始流失,脫鉤導致企業養不起那麼多人才。

按照它打得滿滿的預期,到2030年,該國的半導體行業需要增加近11.5萬勞動力,但牛津經濟研究院(Oxford Economics)測算,屆時實際人才缺口將高達6.7萬人,其中至少需要1 /4以上是研究生程度的工程師。


儘管美國成功的研究生教育,持續吸收全球優秀本科人才,尤其是中國與印度,但到了就業階段,美國仍有5個百分點的人才回流生源國,主要就是中國。如果中國留學生前往美國遇到各種障礙,或加速回流,將進一步影響美國晶片人才的供應彈性。

不僅如此,SIA還發現缺口不僅暴露在高技術人才上。要充分建造和運作半導體廠房,美國還需要大量建築工人、電工、焊工與水管工。美國當地焊工平均年齡已經高達55歲,長期面臨37.5萬名專業人員的職位缺口。

SIA擔心美國目前面向盟友的移民政策與貿易政策還不夠開放,也不無擔心地提醒說,如果中美晶片戰再這麼打下去,美國半導體供應鏈企業收入將受到影響,這會進一步讓美國企業失去1.5萬至4萬個高技能直接就業機會。(芯師爺)