台湾芯片往事和大陆的“芯片之痛” | 独家专栏

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· 9月9日

由中兴、华为先后引发的“芯片”之痛,在2020年7月触动了大陆方面集中爆发式的反应,目前已经将芯片上升到国家安全的高度,在先进制程上加紧布局,力图以举国体制,迎难而上,一举扭转颓势。大陆的芯片产业也迎来了历史性机遇。

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台湾芯片往事和大陆的“芯片之痛” | 独家专栏

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图片来源@视觉中国

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文丨台海问题时事评论员 严语

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随着中美“科技战”愈演愈烈,芯片正在成为双方博弈的“天王山之战”。美国频繁出手,对华为等企业“深度锁喉”,使得中国大陆猛然警醒,芯片似已成为“死穴”。与大陆形成鲜明反差的是,近在咫尺、同是中国人的台湾却在芯片领域如火如荼,风生水起,芯片代工全球第一,封装与测试产值全球第一,芯片设计上全球第四。

所谓“得芯片者得天下”,芯片作为现代工业的命脉,攸关整个产业链下游的人工智能、大数据、5G 通讯、云计算等“新经济”的兴衰沉浮。

很多人都在追问:以大陆全球第一的工业制造能力,为何小小的芯片会成为我们的切肤之痛?两岸同文同种,在芯片领域,为何台湾可以成为全球遥遥领先的佼佼者?大陆有没有可能弯道超车,缩小“芯”差距?

台湾芯片产业往事

专注一件事情,做到极致,就是成功。

在芯片领域,台湾就是如此。

从上个世纪80年代初,台湾就专门设立新竹科学工业园,在政策和资金方面给予大力支持。历经40年发展,台湾已成为全球芯片产业公认的行业领跑者,建立了近乎无可撼动的地位。

从产业链上、中、下游来划分的话,芯片产业粗略可分为设计、制造、封装及测试四大过程。令人惊艳的是,在仅有3.6万平方公里的台湾,竟然拥有全世界最完整的芯片产业链,而且每个环节精彩纷呈。

芯片代工,全球遥遥领先。谈起台湾的芯片产业,首先想到的就是其龙头企业台积电。2017年,台积电市值超过英特尔,一跃成全球第一大半导体企业。2018年,《财富》500强排行榜,台积电位列第368位。2019年台积电全球市场占有率近52%,是第二名三星的3倍多。

除了台积电,台湾的联电和力晶科技分别在全球排行榜上占据第三和第六的宝座。仅这三家台湾公司所生产的芯片,就占据了全球芯片代工市场的60%以上,地位无人能及。

芯片设计,位居世界前列。2020年《麦克林报告》显示,2019年台湾芯片设计产值在全世界占17%,位居第四位。台湾的联发科是近年来成长最快的芯片设计公司,2019年11月,该公司领先高通,率先生产出5G“单芯片系统”(将原本数个功能不同的芯片,整合为一个具有完整功能的芯片),引发业界轰动。

封装与测试,引领时代潮流。台湾的日月光集团是全球最大封装与测试供应商,占有19%的市场份额,为全球90%以上的电子公司提供半导体封装和测试服务,日月光目前在中低端芯片领域是满负荷运转,在高端领域更是供不应求。除了日月光,台湾的京元电、华泰、南茂、颀邦、矽格、矽品等,也都迈入百亿新台币俱乐部,而且每年都保持正增长。

半导体设备销售激增。2019年全球半导体制造设备销售总额为598亿美元,较2018年同比下降7%,但台湾稳坐全球半导体新设备最大市场宝座,销售额逆势上扬,年增68%,高达171.2亿美元。

构建集群效应。台湾在芯片领域实力雄厚,目前力求更进一步,再上层楼,正规划从零组件制造,迈向整机、系统输出模式,提升岛内产业全球供应链韧性,全力发展AI 、5G、物联网产业,打造全球芯片研发中心。据不完全统计,台湾已累积吸引47家国际企业在台设立65个研发中心,平均一年约设立三个研发中心。

大陆对台湾芯片产业的依赖

在芯片领域,大陆与台湾差距巨大,特别是在芯片制造的关键技术上,近乎难以望其项背。

例如,目前台积电拥有全球最先进的芯片技术,7纳米芯片出货量已达到10亿片,制造工艺达到了5纳米级别,2022年有望量产3纳米芯片。而大陆最有潜力的中芯国际,尚处于14纳米制程水平,较台积电5纳米工艺,落后至少3代。

技不如人,只能向人购买。据台“贸易局”等统计,今年上半年,台湾对大陆(包括香港,下同)出口占全部对外出口的比重,高达42.3%,其中6月份对大陆出口占比为46.1%,创历史新高,这也进一步折射了两岸经贸关系之密切。而在台湾对大陆出口的所有货物清单中,半导体设备及芯片等占比高达50.6%。

换言之,台湾对陆货物出口,超过一半是电子产品,其中芯片占据“半壁江山”。可见芯片制造业,大陆对台湾依赖程度之高。大陆高端电子产业发展历程中,一直伴随着台湾的身影。且不论台积电在南京等地设厂,过去几十年间,联发科技、威盛电子、瑞昱半导体等台湾主要的集成电路设计公司和芯片制造商都在大陆设立了工厂或合资企业,这也进一步带动了大陆芯片产业的崛起。

与之形影相随的是,台湾企业的到来,也直接催生了台湾芯片产业领域人才的西进,例如,中芯国际里面技术顶梁柱很大一部分都是来自台湾。

在大陆众多企业自身的奋发有为和台湾相关企业的协助拉抬下,大陆芯片产业也开始逐渐升温,水平日益提升。以封测为例,大陆本土的专业封测公司越来越注重专业化和精细化,以上海华岭、利扬芯片、确安科技为首的专业测试公司已经开始展露头角。

在代工领域,目前全球10大芯片代工厂,已经有两家大陆企业跻身榜单,分别为中芯国际和华虹半导体。中芯国际自不待言,上海华虹半导体也是目前中国大陆第二家掌握28纳米芯片技术的代工厂。这两家企业虽然与台湾的台积电、联电、力晶、世界先进等相距较远,但持续追赶态势明显(钛媒体注:据报道中芯国际也或将被列入贸易黑名单)。

美国对华科技封锁的“前哨战”

芯片已成中美产业链上争夺最激烈、最白热化的行业,而台积电则是双方争相拉拢的重要对象,成为中美兵家必争之地。

美国为了强化对台积电的管控,一直要求台积电在美国设厂。事实上,早在1996年,台积电就在美国华盛顿州成立WaferTech公司,投资12亿美元兴建一座8英寸芯片制造厂。但由于制造成本过高等因素影响,该公司至今连年亏损。

因而对于美国要求在美再度设厂的要求,台积电一直采用“拖字诀”,对美“打太极拳”。但美国为精准打击华为等中国高新企业核心产品,在中美“贸易战”和“科技战”爆发后,显著加大了对台积电的施压力度。迫于美国强大压力,今年5月,台积电宣布在美国亚利桑那州兴建一座5纳米芯片制造厂,总投资约120亿美元,预计2021年动工、2024年量产。

消息传出,外界一片震撼,很多台湾媒体解读,台积电如此选择,意味着在中国大陆与美国的“科技战”中,台积电已经选边了美国。另据台媒披露,美方力促台积电赴美设厂的深层原因,是要为美军制造武器装备芯片。美国务卿蓬佩奥公开声称,台积电是从人工智能到F-35战斗机都适用的“关键拼图”。

美国不但要求台积电将生产线迁移到美国,而且要求台积电不允许为华为等大陆企业供货,这也直接导致华为消费者业务CEO余承东只能悲情地宣布,台积电不代工,麒麟高端芯片将成绝版。这也是为何美国希望通过“芯片战”对华起到一剑封喉的作用。

由芯片到“心病”

早在1956年,周恩来总理就主持制定了“1956-1967年十二年科学技术发展远景规划”,把半导体、电子学等列入大陆急需发展的高新技术。

1958年,中科院成功研制了第一只锗晶体管,1959年第一只硅晶体管,1968年第一个集成电路,这些都比美国仅仅晚10年,但比韩国和台湾都要早。

后来因为众所周知的历史原因,中国大陆的半导体发展陷入停滞状态。1983年大陆内部评估,在半导体包括芯片行业,若与美国和日本对标的话,差距在15年以上。

而到了现在,芯片更是成了大陆的“心病”。2018年大陆进口3121亿美元的芯片,占全球集成电路5000亿美元市场规模的6成,进口额度超过石油进口总额,位列进口商品第一位。2019年芯片进口3040亿美元,同比略减少2.6%,但进口额度仍然相当庞大,这也是大陆连续第7年进口芯片总额超过2000亿美元。

目前大陆仅有20%左右的芯片可以自产,其他80%的芯片则依赖进口,在部分高端芯片和特殊芯片领域,如存储芯片,则近乎100%都需要进口。

2018年初,日本媒体曾刊文讨论“为何中国大陆作为世界最大芯片市场,却为何无法孕育出高端芯片制造商”?芯片之问,深深刺激了中国产业界和决策者的心。更悲伤的是,时隔两年之后,这一问题依然无解。

大陆芯片产业如何极限“突围”?

芯片产业的发展攸关整个“新经济”的兴衰。若没有高度发达的芯片产业作为支撑,大陆力推的新基建、人工智能、大数据、云计算等,都将被蒙上沉重阴影。

由中兴、华为先后引发的“芯片”之痛,在2020年7月触动了大陆方面集中爆发式的反应,目前已经将芯片上升到国家安全的高度,在先进制程上加紧布局,力图以举国体制,迎难而上,一举扭转颓势。大陆的芯片产业也迎来了历史性机遇。

在政策方面,加大对芯片产业扶植力道。国务院专门印发《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》,明确提出集成电路产业和软件产业是信息产业的核心,是引领新一轮科技革命和产业变革的关键力量。文件要求逐渐提升芯片自给率,力争可以由从目前的30%左右,提升到2025年的70%左右。

在人才培育方面,拉高集成电路专业的位阶。台湾芯片产业如此辉煌,人才是其“通关密码”之一,目前台湾从事芯片研发的工程师就有4万多名。为了孕育更多专业人才,7月,国务院学位委员会提案,将集成电路专业升级为一级学科。毫无疑问,这将为芯片的设计、研发和制造建立起强大的“人才储备库”。

在材料创新方面,瞄准前沿“碳基芯片”。作为全球先进的芯片制造商台积电,在硅基芯片的研发上已经突破5纳米工艺,目前正在向3纳米和2纳米进军,但2纳米已经逼近了物理极限,达到了近乎难以突破的瓶颈。新材料、新技术,无疑是芯片转型升级的新希望。依据目前最新的研究成果,石墨烯制造工艺的碳基芯片,可以达到普通硅基芯片的10倍以上。未来大陆若能紧抓石墨烯技术,或许可以闯出一条新路。

大陆芯片启动时间比台湾整整晚了13年,但经过多年的努力,目前在关键技术上平均只落后台湾3至5年左右。多维度的产业扶持政策、持续的高强度研发投入、精准的模式创新、高效的政府基金,在这些重大利好的带动下,期待大陆的芯片产业可以迎来新的契机。

大陆弯道超车,谈何容易?

从理论上来讲,大陆依靠强大的财力、日渐雄厚的教育基础以及全球最大的市场需求,完全有能力将以芯片为主的电子产业迅速壮大起来。但理想很丰满、现实很骨干。要想真正落地,则是知易行难。

台湾芯片产业“本土意识”强烈,向来坚持台湾优先的策略,对外部防范心较强。台积电赴美设厂时,看似对美诚意十足,允诺将最先进的5纳米制程迁移至美国。但需要注意的是,台积电给出的量产时间是2024年,届时台湾已发展到3纳米或2纳米。由此可见,台积电还是要“根留台湾”。

对美国都不放心,台湾对大陆更是心存芥蒂,唯恐大陆一朝反超。大陆具有广阔的市场,台湾芯片企业一直渴望进军大陆。但李登辉、陈水扁执政时期,一直以各种“莫须有”的理由阻挠台湾芯片厂商来大陆投资。后来为形势所迫,虽然允许台湾芯片厂商来陆设厂,但明确要求来陆设厂的技术必须要低于台湾两代以上,而且核心技术和研发部门一定要留在台湾。

台湾企业界,也是如此。2016年台积电的总操盘手张忠谋表示,大陆投资者投资岛内芯片行业时,不应该获得台湾公司的董事会席位,以确保台湾的知识产权得到保护。

在台湾如此重重防范的背景下,大陆要想学习到台湾最先进的芯片制造技术,可谓难如登天。更重要的是,在技术设备上,大陆更是面临着“先天的缺陷”。台积电之所以能够生产5纳米芯片,主要是因为可以使用荷兰AMSL公司垄断的光刻机,但因为《瓦森纳协议》等历史原因及美国围堵打压等现实因素,大陆对光刻机的购买,却屡受掣肘。除此之外,在光刻胶等技术领域,大陆也面临着被人“卡脖子”的困境。

巧妇难为无米之炊。没有光刻机,没有光刻胶,大陆在制造高端芯片方面挑战重重。

结语

在信息化时代,芯片是高端制造业不可或缺的原材料。没有芯片,就没有现代化的高科技发展。国际货币基金组织模型测算显示,每1美元芯片的产值可直接带动相关电子信息产业10美元的产值,并带来100美元的国内生产总值(GDP),其扩散效应和外溢效应呈现几何倍数成长。

由于价值链的放大效应,芯片对中国经济转型升级的价值自不待言。但是,由于历史种种原因,中国错失芯片产业的黄金时机,没有赶上适时班车。起步晚,核心技术受制于人,处境着实堪忧。

历经几十年的发展,大陆在芯片领域一直奋起直追,到目前为止,在设计、封装和封测方面都相对成熟。但在芯片制造方面,虽然中芯国际已经成长为大陆规模最大、技术水准最高,世界排名第四的晶片代工企业,但与台湾的差距依然巨大。

面对差距,大陆没有乐观的理由,但更没有悲观的资本。以美国为首的西方世界的科技封锁,倒逼中国只能自力更生。政策层面的利好,巨大市场的诱惑,直接吸引了资本的蜂拥而至。不少地方政府为制造政绩,对“大干快上”的芯片产业极度热衷,常以政策、税收、土地等利好条件来招商引资。国际半导体产业协会(SEMI)最新报告显示,2020年到2021年,中国将拥有全球最多的新建芯片工厂。

但资本是逐利的,注重短期的回报,而芯片产业则具有投入高、见效慢、回报周期长等特征,需要十年磨一剑,才能修成正果。所以,中国“强芯”之路是持久战,若只是追求眼前的短期效益,恐难孵化出伟大的中国芯片公司。

最近几年,南京的德科码“CMOS图像传感器芯片产业园”项目,成都的格芯半导体公司,贵州的华芯通,刚刚“暴雷”的武汉弘芯……都给人们敲响了一记警钟。

未来只有沉潜下来,脚踏实地,砥砺前行,才能可能重新焕发生机,转危为安。(本文系钛媒体第三方作者独家专栏,内容仅代表作者观点,不代表钛媒体立场)

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