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美國(guó)總統(tǒng)科學(xué)技術(shù)咨詢委員會(huì):確保美國(guó)半導(dǎo)體的領(lǐng)導(dǎo)地位(報(bào)告全文)
關(guān)鍵字: 半導(dǎo)體附:美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
從營(yíng)收上看,總部位于美國(guó)的半導(dǎo)體公司在全球擁有巨大的市場(chǎng)份額,但在過(guò)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(guò)去的二十年內(nèi),美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)的銷(xiāo)售額占了全球半導(dǎo)體半數(shù)以上的銷(xiāo)售額。而其他同樣而優(yōu)秀公司則位于南韓、日本、臺(tái)灣和歐洲。再過(guò)去的二十年,并沒(méi)有中國(guó)大陸的公司進(jìn)入前二十名。
美國(guó)半導(dǎo)體的銷(xiāo)售與全球半導(dǎo)體的銷(xiāo)售占比
但美國(guó)公司的業(yè)務(wù)開(kāi)始轉(zhuǎn)變了。他們開(kāi)始將制造業(yè)務(wù)移向國(guó)外,或者只專(zhuān)注于設(shè)計(jì)業(yè)務(wù),將制造付托給TSMC這樣的FAB。在2015年,美國(guó)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(guó)公司)。尤其是存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè),在過(guò)去四十年,發(fā)生了大范圍的轉(zhuǎn)移,首先從美國(guó)轉(zhuǎn)向日本,再轉(zhuǎn)向韓國(guó),現(xiàn)在似乎有往中國(guó)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。
典型的全球半導(dǎo)體制造模式
現(xiàn)在看來(lái),美國(guó)依然在半導(dǎo)體的重要領(lǐng)域擁有領(lǐng)先的市場(chǎng)地位。美國(guó)同樣擁有全球大多數(shù)的IC設(shè)計(jì)企業(yè)和Fab工廠,這兩項(xiàng)占了半導(dǎo)體市場(chǎng)的的80%。而在集成電路領(lǐng)域,美國(guó)在邏輯、模擬方面更是擁有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。特別說(shuō)明一下,美國(guó)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(shì),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(guó)也是當(dāng)之無(wú)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(jì)公司都在美國(guó);另外,從營(yíng)收上看,三大設(shè)備商中的兩大總部也位于美國(guó)。
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(chǎng)從來(lái)沒(méi)有完全自由過(guò):因?yàn)閺陌雽?dǎo)體的發(fā)展史來(lái)看,基本上都是由政府和學(xué)術(shù)界推動(dòng)的。這就使得當(dāng)中很多的應(yīng)用被限制應(yīng)用在國(guó)防安全和主動(dòng)防御中。因此這就使得半導(dǎo)體成為國(guó)家政策緊盯的產(chǎn)業(yè)。當(dāng)然,市場(chǎng)力量也在當(dāng)中扮演一個(gè)中心和重要的角色。但美國(guó)政策制定者對(duì)目前市場(chǎng)力量的猜測(cè)會(huì)導(dǎo)致不同的效果。尤其是在和其他國(guó)家的相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策交鋒時(shí),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(xiǎn),深入了解中國(guó)通過(guò)制定政策,將全球產(chǎn)業(yè)中動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移到中國(guó)這個(gè)趨勢(shì),直面技術(shù)轉(zhuǎn)變帶來(lái)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(chǎng)
半導(dǎo)體創(chuàng)新模式一直以來(lái)都非常簡(jiǎn)單,至少?gòu)囊?guī)則上看,是這樣。
過(guò)去,大家都遵循摩爾定律,每十八到二十四個(gè)月將晶體管上集成的晶體管數(shù)量提升一倍,并同時(shí)降低芯片成本。這個(gè)規(guī)定在過(guò)去幾十年一直指導(dǎo)著半導(dǎo)體的創(chuàng)新。根本上,這個(gè)定律就是推動(dòng)產(chǎn)業(yè)界往更快的計(jì)算,更高的集成度,更低價(jià)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(lái),延續(xù)這個(gè)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(lái)越難,在未來(lái)的某一天,這會(huì)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(lái)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(zhǎng)到三十個(gè)月,在未來(lái),這個(gè)時(shí)間將會(huì)繼續(xù)延長(zhǎng)。另外,由于現(xiàn)在半導(dǎo)體傳統(tǒng)計(jì)算轉(zhuǎn)向了包括移動(dòng)設(shè)備、汽車(chē)、大數(shù)據(jù)中心和云計(jì)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(guò)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(lái)的能源消耗。SoC、功能和其他方向也在我們的考慮范圍。
在過(guò)去,幾乎所有的大公司都是為了同一個(gè)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(gè)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(duì)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(xiāo)售額占了全球銷(xiāo)售額的40%,較之2006年的32%,提升了8個(gè)百分點(diǎn)。現(xiàn)在成本的壓力正在推動(dòng)半導(dǎo)體公司抱團(tuán)取暖。舉個(gè)例子,為了滿足速度和小型化的技術(shù)挑戰(zhàn),美國(guó)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(lái)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(lái)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(jìng)爭(zhēng)也無(wú)從談起。
但我們也無(wú)可否認(rèn),產(chǎn)業(yè)的集中,也是有利的:例如公司之間競(jìng)爭(zhēng)的減少,可以投入更多的錢(qián)來(lái)做長(zhǎng)期的創(chuàng)新。但是高度集中也會(huì)帶來(lái)更多的風(fēng)險(xiǎn)。更高的市場(chǎng)集中度就意味著更少的競(jìng)爭(zhēng),這就意味著企業(yè)沒(méi)有動(dòng)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(huì)帶來(lái)公司定位的風(fēng)險(xiǎn)。
下面我們舉一個(gè)極端的例子,如果一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的所有產(chǎn)品都被一個(gè)非美國(guó)公司所把持,這就使得某個(gè)產(chǎn)業(yè)會(huì)被國(guó)外所控制,損害美國(guó)的利益(編者按:美國(guó)人的報(bào)告告訴我們中國(guó),更要發(fā)展半導(dǎo)體)。相反地,如果在一個(gè)充分競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng),那么產(chǎn)品和公司的多樣化,帶來(lái)的影響就沒(méi)那么大。
(2)中國(guó)半導(dǎo)體策略帶來(lái)的影響
創(chuàng)新的緩慢、市場(chǎng)的轉(zhuǎn)變還有產(chǎn)業(yè)的集中化會(huì)給他們帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。但這也不及中國(guó)帶來(lái)的影響巨大。
現(xiàn)在中國(guó)通過(guò)非市場(chǎng)手段,利用各種方針策略,期望在半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域獲得全球領(lǐng)先的位置。伴隨著中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)品消耗的增長(zhǎng),這讓半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)更加錯(cuò)綜復(fù)雜。
按理說(shuō),中國(guó)的入局會(huì)給產(chǎn)業(yè)界和消費(fèi)者帶來(lái)巨大的利好。但是從現(xiàn)在中國(guó)半導(dǎo)體的策略上看,他們的發(fā)展會(huì)給半導(dǎo)體創(chuàng)新和美國(guó)國(guó)土安全帶來(lái)威脅(編者按:美國(guó)的半導(dǎo)體那么強(qiáng),對(duì)中國(guó)沒(méi)威脅?)。
中國(guó)在半導(dǎo)體技術(shù)方面的追隨是遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó),這是毋庸置疑的。中國(guó)的先進(jìn)邏輯制造技術(shù)跟美國(guó)、臺(tái)灣和其他先進(jìn)的半導(dǎo)體玩家比較,也是大大不如的?,F(xiàn)在中國(guó)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(gè)世代。在存儲(chǔ)方面,雖然中國(guó)正在大力投入,但可見(jiàn)的是,目前中國(guó)并沒(méi)有本土相關(guān)量產(chǎn)企業(yè),現(xiàn)在中國(guó)本土量產(chǎn)的先進(jìn)存儲(chǔ)都是國(guó)外公司在中國(guó)的投資企業(yè)產(chǎn)出的。由于這些外國(guó)公司都無(wú)一例外地,不選擇中國(guó)公司作為合伙人,因此中國(guó)就選擇投入大量的資金,去建立本土的存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)。
同理,中國(guó)缺少Tier-One的半導(dǎo)體設(shè)備公司,但有一個(gè)Tier-Two設(shè)備公司在上海,那就是AMEC。這個(gè)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(guó)半導(dǎo)體只能通過(guò)收購(gòu)海外包括美國(guó)、日本、歐洲、韓國(guó)和臺(tái)灣)的先進(jìn)半導(dǎo)體公司或者其某些部門(mén)來(lái)提高其競(jìng)爭(zhēng)力。而中國(guó)在這方面的投入也是明顯增加。
現(xiàn)在看來(lái),中國(guó)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(jì),中國(guó)現(xiàn)在有400家IC設(shè)計(jì)公司(編者按:根據(jù)魏少軍教授在ICCAD2016上的演講,中國(guó)的IC設(shè)計(jì)公司有1300多家),當(dāng)中大多數(shù)正在快速成長(zhǎng)。但坦白說(shuō),中國(guó)這些Fabless和國(guó)外先進(jìn)同儕相比,還是有比較大的差距。從目前看來(lái),大部分的中國(guó)fabless都是瞄準(zhǔn)低端和中端市場(chǎng)。假設(shè)這些公司將保持高速增長(zhǎng),或許他們未來(lái)會(huì)針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)做定制化的芯片。這對(duì)于國(guó)外的FAB來(lái)說(shuō),也許是一個(gè)激勵(lì),在最后還會(huì)給設(shè)備公司帶來(lái)利好。
出于對(duì)經(jīng)濟(jì)和國(guó)土安全的考慮,中國(guó)政府公開(kāi)宣稱(chēng),將會(huì)打造一個(gè)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(duì)國(guó)外的依賴(lài)。在經(jīng)歷了十年失敗的半導(dǎo)體嘗試之后,中國(guó)在2014年頒布了“IC推進(jìn)綱領(lǐng)”來(lái)促進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在綱領(lǐng)里面,包含了營(yíng)收要求和技術(shù)目標(biāo)。這個(gè)綱領(lǐng)也獲得了包括習(xí)近平主席在內(nèi)的眾多中國(guó)高級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的支持。當(dāng)中一個(gè)主要目標(biāo)就是——中國(guó)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(yíng)。
中國(guó)的半導(dǎo)體策略依賴(lài)于其龐大的經(jīng)費(fèi)支持。這是一個(gè)包括國(guó)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(zhǎng)達(dá)十年的投資。而其中技術(shù)的獲取,中國(guó)則希望通過(guò)對(duì)先進(jìn)企業(yè)的投資和收購(gòu)獲取。美國(guó)過(guò)去五年共230億美元的并購(gòu)規(guī)模與其對(duì)比,那就是小巫見(jiàn)大巫?,F(xiàn)在很多中國(guó)投資機(jī)構(gòu)依循政府的方針,開(kāi)啟了瘋狂的并購(gòu)。
這和中國(guó)在其他領(lǐng)域的投資是一致的。中國(guó)現(xiàn)在也正在推動(dòng)本土的技術(shù)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)移。
中國(guó)現(xiàn)在在半導(dǎo)體領(lǐng)域的逆風(fēng)投資,就是看在未來(lái)半導(dǎo)體創(chuàng)新的緩慢,這就讓中國(guó)可以利用其政策扶持,推動(dòng)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(guó)半導(dǎo)體的建設(shè)策略,主要由兩個(gè)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(gè)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(gè)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(guó)半導(dǎo)體崛起的報(bào)告全文曝光 本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)。
- 責(zé)任編輯:孫武
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