欧洲无力应对美国数码化巨头垄断的压力,这将遏制欧洲的创新和公平。若过度重视公平,又会如日本的保守主义,既庇护了自己,也放缓了创新。中国试图同时实现创新、开放和改革,即在保护中小企业利益、引入全球竞争和维护社会公平之间实现平衡,以此对冲全球供应链的中期波动。这将再一次成为全球经济体学习的发展策略。

数十年后回首,我们会发现中美半导体产业链经历的“脱钩”到“融合”进程,只是人类文明的一个片段,相对于气候变化、公共卫生和生态系统变化等其他全球性挑战而言,并不是一件大事。

可见台湾产能是全球半导体产业链的焦点。但其销售在全球占比甚微,2019年全球半导体销售额为4120亿美元,美国、中国大陆和欧洲市场占全球销售25%、24%和20%,台湾仅为1%。

晶圆制造占半导体产业链所需投资最大,占总资本性支出的64%。2019年台湾占全球晶圆产能20%,高于韩国(19%)、日本(17%)、中国大陆(16%)和美国(13%)。

至于改革方面,中国大陆正努力提升人均国民收入和推动农村富裕,增进总体社会消费力,提供高质量公共服务产品,更快速响应国内和全球的社会和自然危机。

这些环节分布在不同经济体,例如韩国(59%)和美国(29%)领先存储芯片业务,中国大陆(46%)和韩国(17%)领先封装测试业务,台湾(22%)和日本(19%)领先材料业务,美国(41%)和日本(32%)领先设备业务,美国(74%)和欧洲(20%)领先EDA&IP业务。凝聚更多创新元素的芯片设计、材料、设备和EDA&IP等环节才是中国半导体产业的核心挑战。

第三,台湾企业会加大投资中国大陆市场,以制衡其竞争对手。台积电(2020年销售额约454.83亿美元,中国大陆市场占其销售额17%)于2021年4月宣布扩建南京代工厂(投资约28.87亿美元),满足中国大陆市场不断增长的需求,并制衡中芯国际牵头的北京(2020年投资约76亿美元)和深圳(2021年投资约23.5亿美元)新建的28纳米代工厂产能。

美国芯片产能也不弱,贡献了全球5%的存储芯片产能,及43%的“10-22纳米”、6%的“28-45纳米”、9%的“45纳米”的逻辑芯片产能。美国的更大优势是研发,所以占据着29%的存储芯片设计、41%的设备、67%的逻辑芯片设计、74%的EDA&IP的全球市场份额。

产能并非大陆之急需

负责计算功能的逻辑芯片约占所有芯片产能的42%,台湾优势明显。92%的“10纳米”逻辑芯片产能(高端产品,占2%全球晶圆产能)来自台湾,将支持更高水平的自动驾驶、通信基站、高性能计算。中国大陆和美国当前“10纳米”逻辑芯片产能为零。

政治上看,中国大陆没有替代美国领导全球的意愿,因为这将消耗国力。中国会适度参与全球治理,作为美国领导的全球体系的补充。经济上看,中国大陆会继续保持创新、开放和改革,让全球受益发展的成果。

在创新方面,中国大陆清醒看到强大的创新体系,才能建成和美国平行的供应链体系。中国大陆发展半导体产业的主要挑战是缺乏基础科学人才。中国高等教育在数学、物理、化学、电子工程、计算机、材料科学等领域落后于美国,但在大多数传统技术和工程科学(例如通信、交通、能源、机械等)领域领先于美国和世界。

供应逻辑芯片和存储芯片晶圆的制造工厂,一般需200亿美元的资本性支出,仅仅依靠美国市场不足以消化全球巨额投资。假设光刻机制造商(如ASML)中断对中国大陆出口,未来10年将因研发投入下降或替代品出现而失去竞争优势。中国大陆、欧洲或新加坡的商人,会迅速填补从中国大陆退出企业所留下的市场空间。

在开放方面,北京、上海、深圳等城市将向潜在的解决方案开发者开放众多智慧城市场景(包括能源、文化、健康等),加速6G、卫星互联网、新能源汽车、能源互联网、氢能、可穿戴设备、边缘服务器等面向未来的新技术、新材料、新工艺、新装备落地。

如不能精准识别挑战,则如美国呼吁放弃疫苗专利以增进全球疫苗供给,却因多数国家不具备全球原材料供应链和专业化制造能力,使供给不会有效增加,反而阻碍创新,提升下一次应对疫情的难度。

美国推动独立于中国大陆的半导体研发、制造体系及出口规则,中期将扰动全球供应链。从长期来看,对中国而言,这种影响是有限的。

其次,所有环节均可影响绵长的半导体供应链。芯片设计(13%)、封装测试(13%)、材料(6%)、设备(3%)和EDA&IP(电子设计自动化及知识产权,1%),合计贡献36%的半导体产业链总资本性支出。

从两面押注到押宝中国大陆

全球半导体生意将先进入两面押注阶段,平行供应链逐渐形成。2028年左右,中国大陆经济将超过美国,更多全球化企业(尤其是全球资本)将押宝中国大陆,由资本所主导的半导体产业链将再一次与中国融合,全球供应链将逐渐稳定下来。

韩国和美国芯片产能

此外,28%的“10-22纳米”(占8%全球晶圆产能)、47%的“28-45纳米”(占9%全球晶圆产能)、31%的“45纳米”(占22%全球晶圆产能)逻辑芯片产能来自台湾,广泛支撑消费电子和汽车电子。这三个规格中,中国大陆产能占3%、19%和23%,美国占43%、6%和9%。

台湾半导体企业家有配合美国政府的主观意愿,对冲地缘政治和技术竞争风险。美国市场和中国大陆市场一样具备吸引力(北美市场占台积电销售总额62%)。台积电在美国亚利桑那投资的5纳米高端晶圆厂将在2023年投产。台湾联华电子(2020年销售额62.05亿美元)在美国和中国大陆的收入几乎持平,分别占其非台湾市场全球收入的21.95%和20.23%。

半导体产能扩大需要依靠大量国家补贴和人才,三星公司就将在未来10年里,向非存储芯片投资约1500亿美元,韩国兼有美国和中国的创新与制造能力,很可能会在逻辑芯片领域也取得成功。

美国半导体联盟于今年3月成立,共同游说拜登政府投入500亿美元缓解芯片荒。但是,芯片荒的根源是全球消费电子和汽车电子的需求上涨,再加上中美半导体产业链脱钩打乱原有全球供应链体系,这使全球芯片荒短期内不会得到缓解。

作者是北京大学中外人文交流研究基地学术委员会委员、中国信息通信研究院高级外部专家
本文英文版已在香港大学亚洲环球研究院发表

考虑到中国的统一(假设2030年),美国政府具有强烈意愿要求台湾半导体产能转移到美国,强化美国半导体行业创新链和产业链的融合,高性能计算、汽车电子、消费电子相关就业和税收将直接受益。

韩国的现代、三星、LG和SK将在美投资394亿美元兴建电动汽车和充电桩、晶圆制造、电池、内存等研发和制造基地。美国将借此机会升级基础设施、培训更多制造业人才、调整土地及税负等。相对于中国大陆而言,台湾半导体产能对美国利益要大得多。

美国和欧洲将学习中国大陆的发展策略。正如美国信息技术和创新基金会(ITIF)一边指责中国“国家重商主义阻碍创新“,以喝止全球资本进入中国,另一边呼吁”美国利用国家力量扩大信息基础设施投入“。《美国创新与竞争法》(Innovation and Competition Act)将投入超过1000亿美元发展人工智能、高性能计算、量子信息、机器人、通信、能源、网络安全、材料、生物等科学技术。有趣的是,中美地缘技术竞争不经意间加速了人类科学进步。

全球半导体生意将先进入两面押注阶段,平行供应链逐渐形成。2028年左右,中国大陆经济将超过美国,更多全球化企业(尤其是全球资本)将押宝中国大陆,由资本所主导的半导体产业链将再一次与中国融合,全球供应链将逐渐稳定下来。

中国大陆的核心挑战不是产能。首先,由于庞大而出色的工程师群体,规模化制造不是中国的挑战。预计到2030年,中国大陆半导体产能全球占比将从约15%(2020年)上升到24%,其他经济体占比则持平或下降,美国、台湾、韩国、日本、欧洲产能将从2020年的12%、22%、19%、13%、9%,分别调整为10%、21%、19%、13%、8%。

负责存储功能的存储芯片约占所有芯片产能的26%,在手机、汽车电子、电脑和服务器领域有广泛应用。韩国半导体公司(主要是三星,SK海力士)占据世界44%存储芯片产能。韩国在逻辑芯片产能上也具有全球影响力,8%的“10纳米”、5%的“10-22纳米”、6%的“28-45纳米”、10%的“45纳米”的逻辑芯片产能来自韩国。