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美國總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)咨詢委員會:確保美國半導(dǎo)體的領(lǐng)導(dǎo)地位(報告全文)
關(guān)鍵字: 半導(dǎo)體附:美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
從營收上看,總部位于美國的半導(dǎo)體公司在全球擁有巨大的市場份額,但在過去的是十年內(nèi),半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的全球化現(xiàn)狀日益明顯。
在過去的二十年內(nèi),美國半導(dǎo)體企業(yè)的銷售額占了全球半導(dǎo)體半數(shù)以上的銷售額。而其他同樣而優(yōu)秀公司則位于南韓、日本、臺灣和歐洲。再過去的二十年,并沒有中國大陸的公司進(jìn)入前二十名。
美國半導(dǎo)體的銷售與全球半導(dǎo)體的銷售占比
但美國公司的業(yè)務(wù)開始轉(zhuǎn)變了。他們開始將制造業(yè)務(wù)移向國外,或者只專注于設(shè)計業(yè)務(wù),將制造付托給TSMC這樣的FAB。在2015年,美國本土的FAB份額降至13%,與1990年的30%,1980年的42%有了很明顯的落差(盡管很多工廠還是歸屬于美國公司)。尤其是存儲產(chǎn)業(yè),在過去四十年,發(fā)生了大范圍的轉(zhuǎn)移,首先從美國轉(zhuǎn)向日本,再轉(zhuǎn)向韓國,現(xiàn)在似乎有往中國轉(zhuǎn)移的趨勢。
典型的全球半導(dǎo)體制造模式
現(xiàn)在看來,美國依然在半導(dǎo)體的重要領(lǐng)域擁有領(lǐng)先的市場地位。美國同樣擁有全球大多數(shù)的IC設(shè)計企業(yè)和Fab工廠,這兩項(xiàng)占了半導(dǎo)體市場的的80%。而在集成電路領(lǐng)域,美國在邏輯、模擬方面更是擁有不可比擬的優(yōu)勢。特別說明一下,美國在智能手機(jī)和設(shè)備用到的高端微處理器、通信芯片方面擁有全球領(lǐng)先的優(yōu)勢,另外在路由器、互聯(lián)網(wǎng)和固定電話交換用的網(wǎng)絡(luò)器件方面,美國也是當(dāng)之無愧的一哥。全球最大的的IDM(Intel)、前三大的fabless公司和全球前三大的EDA設(shè)計公司都在美國;另外,從營收上看,三大設(shè)備商中的兩大總部也位于美國。
三、進(jìn)化中的挑戰(zhàn)
首先我們要明白一點(diǎn),全球半導(dǎo)體市場從來沒有完全自由過:因?yàn)閺陌雽?dǎo)體的發(fā)展史來看,基本上都是由政府和學(xué)術(shù)界推動的。這就使得當(dāng)中很多的應(yīng)用被限制應(yīng)用在國防安全和主動防御中。因此這就使得半導(dǎo)體成為國家政策緊盯的產(chǎn)業(yè)。當(dāng)然,市場力量也在當(dāng)中扮演一個中心和重要的角色。但美國政策制定者對目前市場力量的猜測會導(dǎo)致不同的效果。尤其是在和其他國家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策交鋒時,挑戰(zhàn)更為嚴(yán)峻。
為了讓大家明白半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)目前的現(xiàn)狀和緩和直面的主要風(fēng)險,深入了解中國通過制定政策,將全球產(chǎn)業(yè)中動態(tài)競爭的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到中國這個趨勢,直面技術(shù)轉(zhuǎn)變帶來的挑戰(zhàn)的事實(shí),我們特意總結(jié)了一下這些挑戰(zhàn)和威脅:
(1)技術(shù)和市場
半導(dǎo)體創(chuàng)新模式一直以來都非常簡單,至少從規(guī)則上看,是這樣。
過去,大家都遵循摩爾定律,每十八到二十四個月將晶體管上集成的晶體管數(shù)量提升一倍,并同時降低芯片成本。這個規(guī)定在過去幾十年一直指導(dǎo)著半導(dǎo)體的創(chuàng)新。根本上,這個定律就是推動產(chǎn)業(yè)界往更快的計算,更高的集成度,更低價格方向發(fā)展。從本質(zhì)上看,就是提高CMOS技術(shù)的集成度。
但從現(xiàn)在看來,延續(xù)這個定律需要直面兩大基本挑戰(zhàn):首先是由于物理性質(zhì)限制,現(xiàn)在縮小晶體管尺寸變得越來越難,在未來的某一天,這會變成不可能任務(wù);其次,先進(jìn)制程工藝的推進(jìn)步伐也變得越來越慢。
現(xiàn)在,將芯片商晶體管的數(shù)量提升兩倍的周期已經(jīng)延長到三十個月,在未來,這個時間將會繼續(xù)延長。另外,由于現(xiàn)在半導(dǎo)體傳統(tǒng)計算轉(zhuǎn)向了包括移動設(shè)備、汽車、大數(shù)據(jù)中心和云計算等領(lǐng)域,這就使得創(chuàng)新和的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)張變得日益重要。另外,在這過程中我們不但需要考慮制程的推進(jìn)速度,還需要考慮制程提升帶來的能源消耗。SoC、功能和其他方向也在我們的考慮范圍。
在過去,幾乎所有的大公司都是為了同一個目標(biāo)而努力——那就是提升芯片的晶體管數(shù)量,降低芯片的成本。公共和私有資源也是為了這個共同目標(biāo)而服務(wù)的?,F(xiàn)在,這些公司在不同的技術(shù)方向,有了不同的奮斗目標(biāo),這就使得在產(chǎn)業(yè)內(nèi)的策略和投資調(diào)整變得更加困難。
半導(dǎo)體還需要面對產(chǎn)業(yè)高度集中的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在,全球前前五大半導(dǎo)體公司的銷售額占了全球銷售額的40%,較之2006年的32%,提升了8個百分點(diǎn)?,F(xiàn)在成本的壓力正在推動半導(dǎo)體公司抱團(tuán)取暖。舉個例子,為了滿足速度和小型化的技術(shù)挑戰(zhàn),美國本土的Fab在先進(jìn)邏輯工藝上花費(fèi)的成本需要高達(dá)120億美元,而在五年前,相應(yīng)的成本只要50億美元。這些高額的成本來自于設(shè)備花費(fèi)、低迷的經(jīng)濟(jì)規(guī)模和政府物理限制帶來的研發(fā)成本。因?yàn)檫@些原因,VC在半導(dǎo)體領(lǐng)域的投資銳減,這就讓新公司進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的難度大增,新的競爭也無從談起。
但我們也無可否認(rèn),產(chǎn)業(yè)的集中,也是有利的:例如公司之間競爭的減少,可以投入更多的錢來做長期的創(chuàng)新。但是高度集中也會帶來更多的風(fēng)險。更高的市場集中度就意味著更少的競爭,這就意味著企業(yè)沒有動力去降低成本,提高質(zhì)量和保持在新產(chǎn)品和技術(shù)的投資。
高度集中還會帶來公司定位的風(fēng)險。
下面我們舉一個極端的例子,如果一個領(lǐng)域內(nèi)的所有產(chǎn)品都被一個非美國公司所把持,這就使得某個產(chǎn)業(yè)會被國外所控制,損害美國的利益(編者按:美國人的報告告訴我們中國,更要發(fā)展半導(dǎo)體)。相反地,如果在一個充分競爭的市場,那么產(chǎn)品和公司的多樣化,帶來的影響就沒那么大。
(2)中國半導(dǎo)體策略帶來的影響
創(chuàng)新的緩慢、市場的轉(zhuǎn)變還有產(chǎn)業(yè)的集中化會給他們帶來巨大的挑戰(zhàn)。但這也不及中國帶來的影響巨大。
現(xiàn)在中國通過非市場手段,利用各種方針策略,期望在半導(dǎo)體的設(shè)計和制造領(lǐng)域獲得全球領(lǐng)先的位置。伴隨著中國半導(dǎo)體產(chǎn)品消耗的增長,這讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)更加錯綜復(fù)雜。
按理說,中國的入局會給產(chǎn)業(yè)界和消費(fèi)者帶來巨大的利好。但是從現(xiàn)在中國半導(dǎo)體的策略上看,他們的發(fā)展會給半導(dǎo)體創(chuàng)新和美國國土安全帶來威脅(編者按:美國的半導(dǎo)體那么強(qiáng),對中國沒威脅?)。
中國在半導(dǎo)體技術(shù)方面的追隨是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國,這是毋庸置疑的。中國的先進(jìn)邏輯制造技術(shù)跟美國、臺灣和其他先進(jìn)的半導(dǎo)體玩家比較,也是大大不如的。現(xiàn)在中國有很多半導(dǎo)體Fab,但都比當(dāng)前主流的工藝落后1到1.5個世代。在存儲方面,雖然中國正在大力投入,但可見的是,目前中國并沒有本土相關(guān)量產(chǎn)企業(yè),現(xiàn)在中國本土量產(chǎn)的先進(jìn)存儲都是國外公司在中國的投資企業(yè)產(chǎn)出的。由于這些外國公司都無一例外地,不選擇中國公司作為合伙人,因此中國就選擇投入大量的資金,去建立本土的存儲產(chǎn)業(yè)。
同理,中國缺少Tier-One的半導(dǎo)體設(shè)備公司,但有一個Tier-Two設(shè)備公司在上海,那就是AMEC。這個公司制造半導(dǎo)體Fab廠所需的某種制造工具。
在這種環(huán)境下,中國半導(dǎo)體只能通過收購海外包括美國、日本、歐洲、韓國和臺灣)的先進(jìn)半導(dǎo)體公司或者其某些部門來提高其競爭力。而中國在這方面的投入也是明顯增加。
現(xiàn)在看來,中國半導(dǎo)體表現(xiàn)最突出的領(lǐng)域就是Fabless。根據(jù)我們統(tǒng)計,中國現(xiàn)在有400家IC設(shè)計公司(編者按:根據(jù)魏少軍教授在ICCAD2016上的演講,中國的IC設(shè)計公司有1300多家),當(dāng)中大多數(shù)正在快速成長。但坦白說,中國這些Fabless和國外先進(jìn)同儕相比,還是有比較大的差距。從目前看來,大部分的中國fabless都是瞄準(zhǔn)低端和中端市場。假設(shè)這些公司將保持高速增長,或許他們未來會針對中國市場做定制化的芯片。這對于國外的FAB來說,也許是一個激勵,在最后還會給設(shè)備公司帶來利好。
出于對經(jīng)濟(jì)和國土安全的考慮,中國政府公開宣稱,將會打造一個比現(xiàn)在更先進(jìn)、更完善的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈,以降低對國外的依賴。在經(jīng)歷了十年失敗的半導(dǎo)體嘗試之后,中國在2014年頒布了“IC推進(jìn)綱領(lǐng)”來促進(jìn)中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在綱領(lǐng)里面,包含了營收要求和技術(shù)目標(biāo)。這個綱領(lǐng)也獲得了包括習(xí)近平主席在內(nèi)的眾多中國高級領(lǐng)導(dǎo)的支持。當(dāng)中一個主要目標(biāo)就是——中國希望到2030年,將其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈重要領(lǐng)域的水平拉升到全球第一陣營。
中國的半導(dǎo)體策略依賴于其龐大的經(jīng)費(fèi)支持。這是一個包括國家基金和私募資產(chǎn)在內(nèi)的,金額總額達(dá)到1500億美元,周期長達(dá)十年的投資。而其中技術(shù)的獲取,中國則希望通過對先進(jìn)企業(yè)的投資和收購獲取。美國過去五年共230億美元的并購規(guī)模與其對比,那就是小巫見大巫。現(xiàn)在很多中國投資機(jī)構(gòu)依循政府的方針,開啟了瘋狂的并購。
這和中國在其他領(lǐng)域的投資是一致的。中國現(xiàn)在也正在推動本土的技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)移。
中國現(xiàn)在在半導(dǎo)體領(lǐng)域的逆風(fēng)投資,就是看在未來半導(dǎo)體創(chuàng)新的緩慢,這就讓中國可以利用其政策扶持,推動其本土產(chǎn)業(yè)跟上世界先進(jìn)業(yè)者的步伐,逐漸取替他們。
縱觀中國半導(dǎo)體的建設(shè)策略,主要由兩個方面組成:一是補(bǔ)貼;另一方面則是零和博弈(編者按:這是博弈論的一個概念,屬非合作博弈,零和博弈表示所有博弈方的利益之和為零或一個常數(shù),即一方有所得,其他方必有所失。在零和博弈中,博弈各方是不合作的。)
- 原標(biāo)題:白宮阻礙中國半導(dǎo)體崛起的報告全文曝光 本文僅代表作者個人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯:孫武
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