5月19日晚,美國(guó)參議院民主黨領(lǐng)袖舒默公布了經(jīng)修改的兩黨立法,批準(zhǔn)撥款520億美元,在今后5年里大力促進(jìn)美國(guó)半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)和研究。據(jù)路透社報(bào)道,該法案包括390億美元的生產(chǎn)和研發(fā)激勵(lì),105億美元的實(shí)施計(jì)劃,以及國(guó)家半導(dǎo)體技術(shù)中心、國(guó)家先進(jìn)封裝制造計(jì)劃和其他研發(fā)計(jì)劃。
5月19日晚,美國(guó)參議院民主黨領(lǐng)袖舒默公布了經(jīng)修改的兩黨立法,批準(zhǔn)撥款520億美元,在今后5年里大力促進(jìn)美國(guó)半導(dǎo)體芯片的生產(chǎn)和研究。
據(jù)路透社報(bào)道,該法案包括390億美元的生產(chǎn)和研發(fā)激勵(lì),105億美元的實(shí)施計(jì)劃,以及國(guó)家半導(dǎo)體技術(shù)中心、國(guó)家先進(jìn)封裝制造計(jì)劃和其他研發(fā)計(jì)劃。此外,法案還包括15億美元的應(yīng)急資金,以幫助西方國(guó)家發(fā)展替代中國(guó)電信設(shè)備供應(yīng)商華為和中興通訊的設(shè)備,旨在加快美國(guó)運(yùn)營(yíng)商支持的開(kāi)放式架構(gòu)模式(OpenRAN)的開(kāi)發(fā)。
在提交經(jīng)修改的法案后,舒默發(fā)表聲明稱:“這項(xiàng)法案將使美國(guó)在半導(dǎo)體等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域超越中國(guó)等國(guó),為美國(guó)創(chuàng)造高薪就業(yè)機(jī)會(huì),并幫助改善我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和國(guó)家安全。”該法案還將設(shè)立一個(gè)項(xiàng)目,為在美國(guó)建造、擴(kuò)建現(xiàn)代化半導(dǎo)體制造工廠提供財(cái)政援助。
毫無(wú)疑問(wèn),美國(guó)在半導(dǎo)體領(lǐng)域下定決心,準(zhǔn)備全力以赴。不僅如此,就在5月12日,微軟、蘋(píng)果、AMD、英特爾、ARM、三星、臺(tái)積電等公司還共同組成了名為SIAC美國(guó)半導(dǎo)體聯(lián)盟——這是美國(guó)企業(yè)牽頭組織的又一個(gè)高科技企業(yè)聯(lián)盟。以史為鑒,該舉措讓人不由想起1986年成立的美國(guó)半導(dǎo)體制造技術(shù)聯(lián)盟Sematech,該聯(lián)盟在與日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)并最終勝出且壟斷全球數(shù)十年中發(fā)揮了非常關(guān)鍵的作用。
美日半導(dǎo)體競(jìng)爭(zhēng)風(fēng)云往事
眾所周知,美國(guó)是半導(dǎo)體技術(shù)的故鄉(xiāng)。早在1959年,仙童公司的Robert Noyce就成功發(fā)明了單片集成電路技術(shù),以半導(dǎo)體硅基材料和集成電路技術(shù)為基礎(chǔ)的芯片就此誕生。此后,美國(guó)的產(chǎn)業(yè)也開(kāi)始進(jìn)入了以電子、航空航天、核能為代表的第三次工業(yè)革命時(shí)代。
在美國(guó)芯片業(yè)快速發(fā)展的初期階段,SONY的創(chuàng)始人盛田昭夫于50年代出差美國(guó),并為公司引入晶體管技術(shù)。當(dāng)時(shí),晶體管技術(shù)主要被SONY用來(lái)制造收音機(jī),并很快成為爆款。受此影響,其他日本公司也紛紛引入晶體管,開(kāi)始一窩蜂地制造收音機(jī)。
但是,由于日本消費(fèi)能力有限,大量生產(chǎn)過(guò)剩的收音機(jī)就被用于出口。1959年,日本僅向美國(guó)出口400萬(wàn)臺(tái)收音機(jī),6年之后這一數(shù)字就達(dá)到了2400萬(wàn)臺(tái)。然而,美國(guó)認(rèn)為這些產(chǎn)品相對(duì)低端,對(duì)其無(wú)法構(gòu)成實(shí)質(zhì)性威脅。
轉(zhuǎn)眼,時(shí)間來(lái)到1970年,IBM 宣布將在新推出的大型機(jī)中使用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器替代磁芯,這使得在半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中占據(jù)重要位置的DRAM內(nèi)存芯片逐漸發(fā)展成為一個(gè)規(guī)模巨大的市場(chǎng)。就在美國(guó)推出DRAM芯片不久,日本NEC也推出了自己的DRAM 芯片,不過(guò)技術(shù)稍遜。就在實(shí)力增長(zhǎng)的同時(shí),日本芯片產(chǎn)業(yè)危險(xiǎn)已至。1972年,美國(guó)借口計(jì)算器傾銷(xiāo),拒絕給日本提供核心IC集成電路,之后日企在全球的市場(chǎng)份額急劇下跌。
面對(duì)這一變故,日本選擇采用國(guó)家隊(duì)的模式,成立了”DRAM制法革新”國(guó)家項(xiàng)目,即由政府牽頭,聯(lián)合日立、NEC、富士通、三菱、東芝等重要企業(yè),共同籌資737億日元設(shè)立研究所,其中主管部門(mén)通產(chǎn)省補(bǔ)助291億日元,占39.5%。在此基礎(chǔ)上,1985年,日本取代美國(guó),成為世界上最大的芯片生產(chǎn)國(guó)。
這下,美國(guó)終于坐不住了。早在1977年3月,美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)(SIA)就得出結(jié)論:日本電子產(chǎn)業(yè)的成功,是在美國(guó)傾銷(xiāo)的結(jié)果。而為了保持美國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,美國(guó)政府必須介入這次爭(zhēng)端。1982年3月,美國(guó)商務(wù)部表示,將調(diào)查日本的芯片商對(duì)美國(guó)的廉價(jià)傾銷(xiāo)。
到了1985年,SIA認(rèn)為,如果政府還不迅速采取嚴(yán)厲措施,整個(gè)行業(yè)將在與日本的競(jìng)爭(zhēng)中逐漸消亡。當(dāng)年6月,SIA向美國(guó)貿(mào)易代表辦公室就日本電子產(chǎn)品的傾銷(xiāo)提起了訴訟,這就是著名的301條款。直到1986年9月,兩國(guó)簽署了《半導(dǎo)體協(xié)定》,大勢(shì)既定。
除了政治上的較勁外,在這一場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”中,美國(guó)產(chǎn)業(yè)界也苦練內(nèi)功。1986年,就在美日《半導(dǎo)體協(xié)定》簽訂的同一年,由聯(lián)邦政府和大多數(shù)美國(guó)大型芯片公司共同出資成立了美國(guó)半導(dǎo)體制造技術(shù)戰(zhàn)略聯(lián)盟——Sematech。該聯(lián)盟由IBM、英特爾、摩托羅拉、德州儀器、惠普和國(guó)家半導(dǎo)體公司等當(dāng)時(shí)所有在美國(guó)半導(dǎo)體制造業(yè)中居領(lǐng)先地位的企業(yè)組成,計(jì)劃每年投入2億美元,專注于包括光刻、熔爐和注入、等離子體蝕刻和沉積在內(nèi)的關(guān)鍵加工技術(shù)的制造設(shè)備和工藝。
最初,Sematech主要研發(fā)半導(dǎo)體制造技術(shù),即如何改進(jìn)制造流程和更好使用制造設(shè)備,相當(dāng)于臺(tái)積電和中芯國(guó)際所做的業(yè)務(wù)。但是,Sematech通過(guò)密集的行業(yè)調(diào)研和實(shí)踐發(fā)現(xiàn),半導(dǎo)體制造技術(shù)的提高很大程度上有賴于制造設(shè)備的改進(jìn),而當(dāng)時(shí)在研發(fā)新一代光刻機(jī)的過(guò)程中又遇到了意想不到的困難,這促使Sematech開(kāi)始重視制造設(shè)備相關(guān)技術(shù) 。到1989年至1990年左右,Sematech開(kāi)始將研發(fā)重心轉(zhuǎn)向半導(dǎo)體制造設(shè)備 。
Sematech為制造設(shè)備開(kāi)發(fā)設(shè)立了“聯(lián)合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”和“設(shè)備改進(jìn)項(xiàng)目”。
“聯(lián)合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目”由Sematech成員與制造設(shè)備企業(yè)合作,開(kāi)發(fā)未來(lái)半導(dǎo)體制造所需的設(shè)備、 材料、制造流程,如晶圓清洗、缺陷檢測(cè)、光學(xué)步進(jìn)器、化學(xué)氣相沉積等技術(shù)。
“設(shè)備改進(jìn)項(xiàng)目”主要改進(jìn)現(xiàn)有半導(dǎo)體制造設(shè)備的性能和可靠性,以適應(yīng)當(dāng)前和未來(lái)技術(shù)發(fā)展,降低制造流程成本、設(shè)備制造難度和設(shè)備維修費(fèi)用。
Sematech總體上非常成功,到了1995年左右,美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已全面恢復(fù)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。特別是在半導(dǎo)體制造設(shè)備領(lǐng)域,美國(guó)的控制性地位至今無(wú)人能撼動(dòng)。這是在Sematech領(lǐng)導(dǎo)下美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)同創(chuàng)新的重要成果。
以史為鑒的對(duì)華啟示
當(dāng)然,日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的失敗與美國(guó)之間的關(guān)系見(jiàn)仁見(jiàn)智。在下坡路上,日本自身也存在許多問(wèn)題。
例如,時(shí)逢計(jì)算機(jī)全面崛起階段,但日本的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直停留在存儲(chǔ)芯片層次,而未能隨著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)向邏輯處理芯片轉(zhuǎn)型。此外,日本國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)泡沫破裂,導(dǎo)致其國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)陷入全面通縮,元?dú)獯髠?。同時(shí),韓國(guó)開(kāi)始走日本路線,用高額補(bǔ)貼支持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展,并與日本展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。
不過(guò),不論日本如何,美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中最終勝出,歸根結(jié)底還在于做好了自己的事。如今,時(shí)代的車(chē)輪滾滾向前,又到了新一輪的科技劇變的前夜。
當(dāng)下,產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代大潮已至,萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代即將來(lái)臨,物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)不斷取得突破,這對(duì)芯片提出更高的性能需求。同時(shí),半導(dǎo)體制造這一人類(lèi)精密制造領(lǐng)域巔峰遇到硅基極限挑戰(zhàn),摩爾定律的放緩似乎預(yù)示著底層架構(gòu)上的芯片性能的再提升已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸,而數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)卻呈現(xiàn)指數(shù)型的爆發(fā),兩者之間的不匹配勢(shì)必會(huì)帶來(lái)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上的變革升級(jí)。
與此同時(shí),美國(guó)芯片行業(yè)壟斷現(xiàn)狀也開(kāi)始松動(dòng)。一方面,直至14nm時(shí)代,以英特爾為首的美國(guó)企業(yè)還尚且可以領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一代到兩代。如今,臺(tái)積電已經(jīng)量產(chǎn)5nm芯片,而英特爾剛剛量產(chǎn)10nm,這意味著全球最先進(jìn)的芯片生產(chǎn)線已經(jīng)不在美國(guó)。另一方面,目前在美國(guó)建造并運(yùn)營(yíng)晶圓廠的成本相較海外貴20-40%,這導(dǎo)致美國(guó)在全球半導(dǎo)體制造產(chǎn)能中的份額已從1990年的37%降至目前的12%。
此外,自2020年開(kāi)始,受新冠疫情影響,全球芯片產(chǎn)能出現(xiàn)短缺。受此影響,美國(guó)汽車(chē)制造商遭遇重大打擊,美國(guó)福特汽車(chē)此前就已經(jīng)表示第二季的產(chǎn)量可能會(huì)減半。同時(shí),美國(guó)汽車(chē)業(yè)團(tuán)體已經(jīng)敦促拜登政府采取措施,以保障車(chē)廠的芯片供應(yīng)。
不僅如此,包括蘋(píng)果在內(nèi)的科技企業(yè)也受到較大影響。蘋(píng)果公司上個(gè)月表示,由于芯片短缺,在截至6月的這個(gè)季度將損失30億至40億美元銷(xiāo)售額。
在此基礎(chǔ)上,5月20日,美國(guó)商務(wù)部長(zhǎng)Gina Raimondo籌備了一場(chǎng)峰會(huì),邀請(qǐng)受全球芯片短缺影響的公司——包括最大芯片制造商和美國(guó)汽車(chē)制造商一同出席。希望將芯片供求雙方聚到一起解決問(wèn)題。因此,從這些信息來(lái)看,該聯(lián)盟的第一要?jiǎng)?wù)空恐將是解決美國(guó)芯片供應(yīng)問(wèn)題。
當(dāng)然,在過(guò)去幾年的制裁聲中,“缺芯少魂”早已成為中國(guó)科技產(chǎn)業(yè)的共識(shí),獨(dú)立自主更是億萬(wàn)國(guó)民的共同期待。而對(duì)于中國(guó)企業(yè)而言,夯實(shí)內(nèi)功是目前的重中之重。
今年早些時(shí)候,據(jù)彭博社報(bào)道,國(guó)家新能源汽車(chē)技術(shù)創(chuàng)新中心總經(jīng)理原誠(chéng)寅在接受采訪時(shí)表示,中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)缺芯可能會(huì)持續(xù)十年,然而這種短缺和目前行業(yè)存在的供應(yīng)短缺并沒(méi)有關(guān)系。由此可見(jiàn),隨著國(guó)內(nèi)智能產(chǎn)業(yè)對(duì)于芯片需求的不斷提高,尤其是汽車(chē)行業(yè)未來(lái)長(zhǎng)期存在大量產(chǎn)量缺口,這也意味著留給國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)的市場(chǎng)空間十分巨大,國(guó)內(nèi)芯片企業(yè)也有較長(zhǎng)時(shí)間與更多機(jī)會(huì)進(jìn)行試錯(cuò)。
當(dāng)然,我國(guó)政府與芯片企業(yè)也正在抓緊時(shí)間積極“備戰(zhàn)”。早在今年2月,工信部科技司就公布了《全國(guó)集成電路標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)籌建公示》。從籌建申請(qǐng)的委員單位名單來(lái)看,不僅包括海思半導(dǎo)體、大唐半導(dǎo)體、中星微電子等設(shè)計(jì)公司,還有國(guó)家集成電路創(chuàng)新中心、國(guó)家集成電路特色工藝及封裝測(cè)試創(chuàng)新中心等創(chuàng)新平臺(tái)及中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、西安微電子技術(shù)研究所、清華大學(xué)、北京大學(xué)等科研院所,更有華為、騰訊、小米等以用戶名義申請(qǐng)的企業(yè),共計(jì)90家。該委員會(huì)一旦成立,則意味著中國(guó)芯片企業(yè)將在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的框架下生產(chǎn)產(chǎn)品,互相配合協(xié)作,加快芯片國(guó)產(chǎn)化的速度。
3月1日,中國(guó)工信部總工程師田玉龍則表示,中國(guó)高度重視芯片產(chǎn)業(yè),將在國(guó)家層面給予大力扶持。具體來(lái)看,國(guó)家將對(duì)芯片企業(yè)進(jìn)一步擴(kuò)大減稅力度,并利用國(guó)家大基金二期對(duì)重點(diǎn)項(xiàng)目繼續(xù)加大投資。
前段時(shí)間,國(guó)家統(tǒng)計(jì)局正式對(duì)外公布了一組關(guān)于 2021 年一季度國(guó)內(nèi)集成電路的產(chǎn)量數(shù)據(jù),僅在2021年3月份,國(guó)內(nèi)集成電路的產(chǎn)能就達(dá)到了驚人的290.9 億塊,同比增長(zhǎng)37.4%。而在 2021 年第一季度,國(guó)內(nèi)累計(jì)生產(chǎn)了高達(dá)820.5億塊芯片產(chǎn)品,同比增長(zhǎng)了62.1%。目前國(guó)產(chǎn)芯片的產(chǎn)能還在不斷地爬坡之中,并且在2021年一季度我國(guó)進(jìn)口集成電路1552.7億個(gè),同比增加33.6%。相對(duì)于芯片進(jìn)口數(shù)據(jù)來(lái)看,生產(chǎn)增長(zhǎng)率已經(jīng)大大超過(guò)了進(jìn)口增長(zhǎng)率,這也意味著國(guó)產(chǎn)芯片進(jìn)入到了收獲期,國(guó)產(chǎn)芯片自給率正在不斷的提高之中。
半導(dǎo)體領(lǐng)域恐迎“軍備競(jìng)賽”
事實(shí)上,不止中美兩國(guó),包括歐洲以及日韓在內(nèi)都已計(jì)劃在半導(dǎo)體領(lǐng)域投入重金,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的“軍備競(jìng)賽”一觸即發(fā)。
日前,韓國(guó)總統(tǒng)文在寅在三星電子平澤工廠舉行“K半導(dǎo)體戰(zhàn)略報(bào)告大會(huì)”,公布了旨在實(shí)現(xiàn)綜合半導(dǎo)體強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的戰(zhàn)略規(guī)劃。文在寅表示,韓國(guó)除了鞏固存儲(chǔ)半導(dǎo)體世界第一的地位,還將爭(zhēng)取在系統(tǒng)半導(dǎo)體方面也成為世界第一,未來(lái)十年,韓國(guó)政府將攜手三星、SK海力士等153家韓國(guó)公司,投資510萬(wàn)億韓元(約合4500億美元),將韓國(guó)打造成全球最大的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈。
日經(jīng)新聞此前報(bào)道稱,根據(jù)最早將于6月敲定的增長(zhǎng)藍(lán)圖草案,日本政府將承諾擴(kuò)大現(xiàn)有的2000億日元(約合18.4億美元)基金規(guī)模,以支持國(guó)內(nèi)芯片制造行業(yè),并幫助提振先進(jìn)半導(dǎo)體的產(chǎn)出。根據(jù)方案計(jì)劃到2030年使日本在電動(dòng)汽車(chē)使用的新一代功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的全球份額提高到4成。
另外,根據(jù)外媒今年2月份報(bào)道,為降低歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)以亞洲為主的海外依存度,歐洲國(guó)家政府?dāng)M投資最高達(dá)500億歐元用于發(fā)放補(bǔ)助金或?yàn)槠髽I(yè)提供支援,減少企業(yè)最終投資金額的20%至40%的負(fù)擔(dān)。另外有報(bào)道稱,歐盟正在考慮建立一個(gè)包括意法半導(dǎo)體、恩智浦半導(dǎo)體、阿斯麥和英飛凌等公司在內(nèi)的“芯片聯(lián)盟”,以便在全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈緊張的情況下減小進(jìn)口依賴。
毫無(wú)疑問(wèn),加大投資已經(jīng)成為世界各國(guó)提振芯片產(chǎn)業(yè)的共識(shí)。在科技影響愈發(fā)深遠(yuǎn)的未來(lái),芯片也將成為科技產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的核心陣眼。