“芯片荒”正在激起全球科技民族主義浪潮

“芯片荒”正在激起全球科技民族主義浪潮

2021年3月17日,中國國際半導體展在上海開幕,1100多傢國內外行業展商參展,集中展示芯片設計、制造、封測以及設備、材料供應等全產業鏈領域內的產品和技術。 (新華社/圖)

2020年12月以來,席卷全球產業界的“芯片荒”仍在繼續,正影響著全球政治和經濟。

貿易戰、新冠疫情與寡頭壟斷

汽車行業是“芯片荒”的重災區。2020年12月,德國大眾汽車集團首次就芯片短缺發聲。不久,通用、福特等汽車制造商也以減產應對,預計第一季度美國汽車產量將減少10萬輛。日本本田也停止瞭其在英國南部小鎮斯溫頓工廠的運作。

據國際咨詢公司AlixPartners預計,2021年度全球汽車行業將因為“芯片荒”損失606億美元。

全球消費電子產業也未能幸免。美國蘋果公司行政總裁庫克(Tim Cook)表示“半導體供應非常緊張”,日本索尼公司也承認芯片短缺是造成其傢用式遊戲機Play Station 5供不應求的主要原因。

英特爾(Intel)、高通(Qualcomm)、美光科技(Micron Technology)以及AMD等半導體企業紛紛要求美國總統拜登提供解決之法。

新冠肺炎疫情是新一輪“芯片荒”的導火索。在居傢隔離和遠程辦公期間,人們對手機、電腦、遊戲機等電子產品的需求陡增。

“多年來,我們一直在討論如何運用5G技術、互聯網和大數據雲端居傢工作。今天,一切設想突然變成瞭現實。”全球半導體協會(WSA)秘書長喬迪·謝爾頓(Jodi Shelton)說。

據市場研究機構Gfk統計,2020年,德國電視機銷量上升瞭11.2%,筆記本電腦銷量增長瞭24%,電腦顯示屏銷量激增60%。美國商務部發佈的最新數據顯示,2021年1月,電子產品和傢電零售銷售額環比增長瞭14.7%。

2019年6月以來,特朗普政府在半導體領域發動的貿易戰,也讓原本嚴重的“芯片荒”雪上加霜。貿易戰不僅限制瞭芯片的產能,還加劇瞭需求方普遍的悲觀預期。

不少制造業巨頭紛紛大規模囤積芯片。日本汽車制造商豐田公司打破瞭它低庫存、短周轉的“及時生產制度”,至少囤積瞭1至4個月的芯片使用量。

作為芯片制造的上遊產業,光刻機市場也受到“芯片荒”影響而火熱起來。三年來,荷蘭ASML公司的光刻機占全球市場80%左右,其產品銷量一直供不應求。據《日經亞洲評論》報道,二手芯片制造設備也水漲船高,平均漲價20%,光刻機等核心設備則上漲3倍。

近年來,半導體行業越來越呈現寡頭壟斷的行業格局,“雞蛋集中在少數幾個籃子裡”也加劇瞭芯片斷供的風險。

2005年,全球可生產高端芯片的企業大約有15傢,當前隻剩下三星、臺積電能夠設計並制造5納米(Nm)芯片,高端處理器制造商也隻剩下三星、英特爾和臺積電。

據美國半導體工業協會估計,全球芯片市場的年產值大約為4260億美元,僅次於石油。電動車等行業欣欣向榮,加速瞭半導體取代石油戰略地位的步伐。

“設計芯片比以往更容易,制造芯片卻從未如此艱難”

當前,全球大約80%的芯片制造產能集中在亞洲,主要分佈在韓國和中國臺灣,這是全球產業鏈按照市場要素進行資源配置和分工的結果。

過去的數十年裡,美國英特爾等企業一直壟斷著芯片制造業。上世紀90年代,美國企業開始將投資額大、附加值小的生產制造環節甩給瞭亞洲企業,自身則更專註於芯片產業的設計開發。

“芯片設計盡管不像在Etsy(一傢工藝品跨境電子商務平臺)上設計一件定制T恤衫那麼簡單。但是,大量的自動化工具還是使得芯片設計過程變得更順利。”英國半導體市場研究公司未來地平線(Future Horizons)負責人馬爾科姆·佩恩(Macolm Penn)認為,“如今,設計芯片比以往任何時候都更容易,制造芯片卻從未如此艱難。”

對於芯片制造商來說,“摩爾定律”(Moore’s law)所描述的芯片制造業高歌猛進現象已不復存在。

1965年,英特爾聯合創始人戈登·摩爾發現:大約每隔18個月,集成電路上可以容納的晶體管數量就會翻一番,性能提升一倍,成本則折半。

“摩爾定律已經失效或放慢瞭腳步,現在晶體管數翻番的時間需要3年,但它並沒有死掉,可能還會再延續10年。”全球最大光刻系統供應商ASML的高管東尼·嚴(Tony Yan)認為。

近年來,芯片制造的技術和資本投入越來越呈現密集化的特征。一臺公共汽車大小的光刻機就至少需要1億美元,等離子蝕刻機、蒸汽沉積機等關鍵設備的造價也不菲。

據麥肯錫(McKinsey)咨詢公司統計,2011年,一傢高端半導體工廠的造價在30億至40億美元之間。2020年夏天,臺積電的3納米芯片制造工廠開始動工,僅基礎設置投資總額就高達195億美元。

芯片設計與制造兩個環節的形勢發生逆轉,導致老牌芯片企業逐漸失去瞭比較優勢:AMD開始專註設計環節,幾乎完全放棄瞭芯片制造業務;英特爾的制造技術也已明顯落後於三星和臺積電,主導產品仍停留在10納米芯片階段;在制造業東移的過程中,三星和臺積電等亞洲企業逐漸完成瞭資本和技術的積累。

高額的資金投入和技術風險,導致芯片制造業呈現寡頭壟斷的格局,多數域外企業對芯片制造業務板塊望而卻步,隻有谷歌、亞馬遜等少數科技巨頭躍躍欲試,但新入圈者至今沒有制造出有競爭力的產品。

“長鞭效應”更明顯

上世紀90年代,美國的半導體芯片制造大約占全球市場的37%。當前,美國的芯片自產率僅能滿足國內需求的12%。

全球化的分工帶來豐厚的收益。但是,過長的產業鏈也難免產生“長鞭效應”(Bullwhip effect),在局部導致產銷、供需脫節,處在上遊的歐美企業不再像以往那樣能夠控制住整條產業鏈。

“去工業化”還為美國帶來很多經濟和社會問題,這在東北部“鐵銹地帶”(Rust Belt)尤為明顯。2018年10月,在匹茲堡可以看到,多數工廠已廢棄,機器因停轉而生銹,不僅傳統的鋼鐵和汽車制造業衰落,產業周邊的包裝、運輸、進出口和餐飲娛樂也一片蕭條,大批工人失業,不少人以帳篷和破舊的汽車為傢。

“鐵銹地帶”為美國經濟和政局帶來諸多不確定因素。2009年1月,奧巴馬就任總統後,一度提出“再工業化”“制造業回流”等口號,試圖通過大幅減稅和資金扶持來重振美國制造業。

“美國優先”“讓美國再次偉大”,2017年1月,特朗普上臺後開始使用更多手段重振制造業,包括減稅、減少管制等傳統手段,也不惜發動貿易戰來保護美國的制造業,尤其對於半導體產業更是保護有加。

“在半導體領域,如果潛在的對手長期超過美國,或者突然切斷美國使用尖端芯片的渠道,那麼它就可能在戰爭的各個領域占據上風。”2021年3月1日,多傢科技巨頭聯手為美國政府和國會撰寫的一份行業報告寫道。

這份充滿驚悚和危機意味的研究報告受到五角大樓的資助。在該報告的委員會名單中,微軟、亞馬遜、甲骨文等科技企業高管的名字赫然在列,谷歌前首席執行官埃裡克·施密特(Eric Schmidt)則是帶頭人物。

施密特生於1955年,一度在奧巴馬政府時期獲得商務部長提名,還曾擔任美國國防部科技顧問。如今,他領導著一傢名為“中國戰略組”的智庫。

“白宮應該同意向在美國本土建立新的芯片制造廠的公司提供巨額稅收減免。”施密特在聽證會上呼籲。

長期以來,渲染外部威脅以爭取財政支持,則是美國利益集團的慣用手段之一,而施密特被認為是美國“矽谷”利益集團的代表。

就在聽證會的次日,美國總統拜登就簽署瞭一項行政命令,同意國會提出的一項370億美元的計劃,用於提高境內的芯片產能。

三十多年的“圍堵”政策

2019年以來,特朗普政府出臺瞭一系列出口管制政策。例如,將14類前沿技術列入“封鎖清單”,把外資審批核查的重點瞄準27個核心高科技產業。此外,來自半導體、航空航天和人工智能等領域的赴美留學簽證也受到限制。

特朗普政府推行的貿易保護主義,跟三十多年前美國對盟友日本發動的“芯片戰爭”如出一轍。

1976年3月,日本政府正式實施“超大規模集成電路(VLSI)”計劃,主要策略是以國傢力量打通產學研壁壘:由通產省牽頭整合NEC、三菱、富士通和東芝等企業的科研力量,在半導體領域向美國的霸主地位發起挑戰。

日本政府主導的“集中力量辦大事”,很快超越瞭美國矽谷的“同槽競爭模式”。據日本學者西村吉雄在《日本電子產業興衰錄》一書中記載,1980年,日本攻下瞭全球30%的半導體內存市場,5年後這一比例超過50%,兩年後達到最高峰為80%。

日本半導體產業進入高光時刻,美國“矽谷”則一片哀鴻遍野。1981年,AMD凈利潤同比下降瞭三分之二,整個美國半導體業從上一年度的盈利5200萬美元逆轉為虧損1100萬美元。次年,英特爾宣佈裁員兩千多人。

日本企業還乘勝兼並美國企業。1987年,富士通宣佈將收購美國仙童半導體80%的股份,後者一直被視為美國矽谷的“精神母體”,英特爾等多傢企業的創始人都來自仙童半導體公司。

“這種情況如果繼續下去,矽谷將會成為一片廢墟。”當時,英特爾創始人羅伯特·諾伊斯沮喪地說。

歷經七年的遊說工作,美國半導體工業協會(SIA)最終以“危害國傢安全”為由成功說服政府:1986年初,日本企業被認定隻讀存儲器傾銷;同年9月,美方迫使日方簽署《美日半導體協議》,要求日本必須開放半導體市場,並保證5年內國外公司獲得20%市場份額。

此後,美國政府又對來自日本的3億美元芯片征收瞭100%的懲罰性關稅,並否決瞭富士通收購仙童半導體公司。在美方“芯片戰爭”的一系列打擊下,日本半導體產業由盛轉衰,至今仍維持在全球銷售市場的十分之一左右。

“這實在是欺人太甚!”在暢銷書《失去的制造業:日本制造業的敗北》中,曾在半導體領域從業的湯之上隆氣憤地寫道:美國對日本發動的“芯片戰爭”,開創瞭對盟友經濟利益的打擊先例,也第一次明確將“國傢安全”列入貿易戰的行動理由。

自此,美國歷屆政府或多或少都會沿襲對日“芯片戰爭”手段。2021年2月底,就全球芯片短缺可能對經濟和地緣政治帶來沖擊,拜登下令開展為期100天的產業供應鏈審查。數天後,一項有關半導體領域的技術采購及交易規范開始實施。

不過,美國半導體產業對政府幹預的立場並不一致。2021年3月1日,代表芯片制造商利益的美國國傢人工智能安全委員會(NSCAI)向國會建議,收緊芯片制造技術“阻塞點”(choke points),因為“半導體關系國傢安全”,還可能引發災難性的“人工智能軍備競賽”。

不少半導體設計商和上遊的設備制造商則呼籲放開產業管制政策。2021年1月25日,國際半導體產業協會(SEMI)在致美國商務部的公開信中指出:在芯片出口問題上采取限制政策並不有效,不僅對美國的產業造成不必要的傷害,還容易招致美國的出口商受到報復。

拉攏、聯盟與長臂管轄

與三十多年前的對日“芯片戰爭”略有不同,美國政府最近的芯片管制政策開始超越瞭傳統的雙邊關系。

2021年2月24日,拜登還簽署瞭一項行政命令,要求加強跟日本、韓國、澳大利亞以及中國臺灣地區合作,建立“芯片供應鏈同盟”,包括拉攏臺積電等芯片制造商在美投資設廠。

“臺積電是全球排名第一的高端芯片制造商。它與英特爾不同,後者所做的是設計芯片、制造芯片,臺積電所做的就是為其它廠商代工。”2020年5月,時任美國國務卿蓬佩奧在記者會上透露,臺積電晶片已經用於美國F-35戰機。

臺積電發跡於上世紀80年代,正值美國打壓日本半導體產業之際,臺積電承接瞭大批代工業務,並在90年代美國對外轉移制造業的潮流中壯大。

據Seeking Alpha發佈的數據,2019年,臺積電的銷售總額為350億美元。2020年,它覆蓋瞭全球芯片制造市場的一半以上。

如今,臺積電已經被美國政客與美國國傢安全關聯在一起。2019年11月,臺積電創辦者張忠謀也公開承認,“現在的世界已經不安寧瞭,臺積電變成瞭地緣戰略傢的必爭之地。”

2021年3月,就在韓國三星電子的美國工廠因為停水停電陷入癱瘓之際,一名美國政府官員透露,美方為臺積電提供瞭可以建設“超大晶圓廠”的大片土地,以及巨額的財政補貼和稅收減免。

近來,臺灣輿論也一直在炒作“芯片換疫苗”的話題。“臺經院”景氣預測中心主任孫明德公開呼籲,“如果臺灣能以晶片換取新冠肺炎疫苗,醫護人員也能持續守護臺灣,讓產業界安心生產。”

2021年底,臺積電新設立的美國工廠有望投產。不過,從臺積電發佈的人員招聘信息來看,它並不打算從臺灣派出大批優秀員工,而是公開招聘新員工,它在美國工廠生產的5納米芯片也不是臺積電最先進的產品。

為瞭將境內的芯片產能轉化為對外“芯片戰爭”的戰鬥力,2020年初,美國商務部就著手修改瞭《外國直接生產規則》(FDPR),以便對使用美國半導體技術和軟件且涉及軍事和國傢安全的國外半導體制造設備企業實行出口限制。

修正案將美國的“長臂管轄權”延伸到國際市場。據德國之聲報道,美國政府多次向全球首屈一指的芯片光刻機制造商荷蘭ASML公司施壓,要求停止向相關國傢出售產品和技術。

美國政府發動的新一輪“芯片戰爭”,正在激化全球層面的科技民族主義浪潮。據《日經新聞》透露,日本政府也拉攏臺積電在境內投資設廠。

德國總理默克爾、法國總統馬克龍等政要也紛紛表態,歐洲必須完善自己的芯片產業鏈。據英國廣播公司(BBC)報道,一項名為“歐盟2030數字指南針”的計劃提出,2030年前,歐盟生產的芯片要占全球市場的20%。

不斷加劇的科技民族主義,正在引發新一輪“人工智能競賽”,此舉也引起全球化人士的擔憂。

“我們要建立全球的多邊控制體系,就要解決主要芯片生產國共同的擔憂,創造公平的競爭環境,才能使得政策的效益最大化,實現對國傢安全和經濟競爭力的傷害最小化。”國際半導體產業協會主席阿吉特·馬諾查(Ajit Manocha)不無擔憂地表示。

南方周末特約撰稿 梁晴川

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