1980年3月28日,惠普的半導體專家安德森(Richard W. Anderson)公布了30萬塊內存芯片的性能測試結果,這些芯片一半來自日本,另一半來自美國。結果顯示:所有日本芯片的質量都優于美國。
安德森的測試報告被稱為“安德森重磅炸彈”,這一天也被稱為美國半導體產業的“灰暗一天”。猶如蘇聯首顆衛星“Sputnik”上天之日意味著美國因技術落后而面臨威脅,被美國稱為“Sputnik時刻”。
一旦在重要領域面臨可能的威脅,美國就會采取一系列反制措施。
美國先是在1985年通過“廣場協議”迫使日元升值,又于1986年簽訂《日美半導體協定》、1989年簽訂《日美半導體保障協定》、1991年簽訂《日美第二次半導體協議》,徹底打垮了日本半導體相對美國的領先優勢。據IC Insights數據,1990年,遭受打擊的日本半導體供應商還占領全球49%市場,但到2020年已經下降到6%。
當然,日本半導體在圖像傳感器、存儲芯片、微處理器等領域還保留相對優勢,日經中文網數據顯示上述三個領域2020年日本分別占全球49%、19%、17%市場份額。
對于中國的半導體產業,美國也想復制30多年前的“成功經驗”。但不同于日本,越打壓,中國半導體產業及市場占全球份額比例卻越高。
據美國半導體行業協會(SIA)數據, 2021年全球芯片銷售額達到創紀錄的5559億美元,同比增長26.2%;2021年中國半導體市場銷售額為1925億美元,同比增長27.1%,占全球半導體市場的34.63%。
同時,隨著半導體產業重要性前所未有地受到重視,中國各大城市也開始了一場“半導體產業晉升錦標賽”。作為一線城市中一向以高科技亮眼的深圳,同樣想在半導體產業上成為“頭號玩家”。
在半導體產業鏈中,深圳設計見長,制造略弱
提及深圳企業,華為、中興都具有代表性,但兩者恰好都是美國芯片禁令下受打擊最大的企業。華為海思在逐漸成長為堪比高通甚至部分超越高通的芯片設計企業之時,美國一紙禁令,臺積電在2020年9月14日之后就無法繼續為海思代工。
盡管華為等企業受到芯片禁令影響,手機出貨、海外業務受到打壓,中國的半導體產業卻因此獲得了更多國內的支持。從國家層面到地方層面,涉及半導體產業的政策、基金層出不窮。
國家集成電路產業投資基金從2014年就在連續投資半導體、集成電路產業。
在省級基金上,2021年11月,廣東半導體及集成電路產業投資基金發布成立,首期財政出資100億元帶動社會投資形成200億元規模,二期規模擴大到500億元。該基金首期成立風險、生態、設計三只子基金,其中生態子基金就注冊在深圳。
而今年6月6日,深圳市人民政府發布的《關于發展壯大戰略性新興產業集群和培育發展未來產業的意見》(下稱《意見》),提出將發展半導體與集成電路等20個戰略性新興產業集群。
與《意見》配套發布的《深圳市培育發展半導體與集成電路產業集群行動計劃(2022-2025 年)》更是明確提出,到2025年,產業營收突破2500億元,形成3家以上營收超過100億元和一批營收超過10億元的設計企業,引進和培育3家營收超20億元的制造企業;此外還提出要設立市級集成電路產業投資基金。而2021年,深圳市集成電路產業主營業務收入已經超過1100億元,這意味著深圳定了一個四年至少翻一番的目標。
從政策文本就能看出,設計企業相比制造企業,營收目標是更大的。但對于半導體代工制造,深圳也同樣重視。
詞云統計顯示,6000余字的《意見》文本中,除了一些常用詞匯“企業”出現122次、“發展”出現76次、“技術”出現57次外,“集群”出現44次,“制造”出現37次。
實際上,5月26日深圳市人民政府還印發了《關于進一步促進深圳工業經濟穩增長提質量的若干措施》,詞云統計顯示,這一8000余字的政策文本中,除了“企業”出現115次、“工業”出現84次之外,出現了35次的“制造”也是重要著力點。
盡管在半導體產業結構上,深圳以半導體設計見長,半導體制造略弱。截至2021年,深圳集成電路設計已連續九年登頂國內之首。據不完全統計,截至2020年底,深圳共有362家集成電路企業,其中設計企業264家占比達72.9%,制造企業僅有3家,占比0.8%。
但在深圳整體產業規劃中,芯片制造等制造業仍是政策傾斜的重要領域,可以享受較大的政策紅利。
其實在鼓勵半導體產業發展上,深圳不僅拿出政策紅利,更是拿出深圳最珍貴的土地予以支持。
據報道,2021年9月,寶安區以“帶產業項目”方式成功掛牌出讓A733-0055宗地,成交價9030萬元,由深圳市重投天科半導體有限公司競得。A733-0055宗地位于土地面積7.37萬平方米,規劃建筑面積15.47萬平方米,每平方米樓面價僅為583.86元。在寸土寸金的深圳,半導體企業僅以幾百元的樓面價拿到這塊土地,也大大節約了初期產線建設的土地成本。
該宗地作為深圳市第三代半導體產業鏈重點產業項目用地,項目建成達產后,預計年產值不低于21.9億元,也有利于深圳突破第三代半導體產能瓶頸。
制造不強,不是深圳的錯
芯片設計和制造,誰更重要?
但在缺芯潮之下,零庫存戰略失效了,IC設計公司只能爭奪代工廠有限的產能。原本商業鏈條中互相合作、專業分工,忽然就不通了。
這似乎在芯片設計和制造中,更突顯了制造的絕對主導作用。
相對于輕資產的芯片設計Fabless模式,芯片制造中無論IDM(垂直整合)還是Foundry(專業代工),都屬于重資產模式,其利潤波動跟公司所處發展階段有較強關聯性。在重資產投入階段,如前期數年的技術研發、產線建設容易導致各項成本費用增加較快,體現在報表上就是營收增速跟不上研發增速,但收入結構的改善和收入增長需要一個較長的過程才能體現。
高投入、回報周期長、產線更新換代往往都是百億級別投入,使得芯片制造中先發優勢更重要,后來者要想追趕先發,就必須有定力,擁有穿越周期的決心。
廣東在芯片制造領域相比長三角發力較晚,2019年9月廣州粵芯半導體一期月產4萬片12英寸晶圓生產線實現量產,才填補上廣東省、廣州市的“缺芯”空白;此后二期月產4萬片12英寸晶圓生產線進度加快,2021年12月二期順利試產;2022年5月,粵芯表示三期及四期擴產計劃將相繼啟動。
而深圳的半導體制造比廣州還要晚一步,2021年3月,中芯國際才宣布將在深圳投資建廠,建設起止年限為2021-2025年,項目投資額約為23.5億美元(約合152.8億元人民幣),旨在生產28nm及以上工藝的集成電路和提供技術服務,計劃將實現月產4萬片12英寸晶圓的產能。但中芯國際深圳代工廠最早也要2022年下半年才能開始量產,且初期也達不到4萬片的月產能。
2021年12月,深圳寶安區簽約華潤微電子。華潤微作為一家垂直整合制造(IDM)模式的半導體企業,在芯片設計、制造上都具有領先實力,2021年實現營業收入92.49億元,同比增長32.56%;歸母凈利潤22.68億元,同比增長135.34%。
盡管寶安區成功引進華潤微,但據4月11日深圳市發展和改革委員會發布的《深圳市2022年重大項目計劃安排情況》,華潤微大灣區12吋先進工藝集成電路生產線目前仍屬于深圳重點推進的前期項目,距離量產還需時日。
深圳芯片制造領域相對沒有那么強,只不過是因為起步晚而已。
這種起步晚并非是深圳不重視,而是深圳本來擁有著先進的芯片設計企業,如海思、中興微電子、匯頂等,在原有的產業鏈良性合作下,擁有足夠先進的芯片設計企業,靠芯片設計企業及終端消費企業龐大的市場,就足以對芯片代工企業施加影響力,優先拿到先進制程產能,并規避芯片制造領域產線更新、維護的巨額成本。
而芯片代工企業通過為更多設計企業代工,也攤薄了自己的設備成本。只不過,這種完美的產業鏈上下游配合,被國際政治因素無情阻隔了。
但是下游旺盛的需求,也刺激芯片制造走向快速發展。調研機構IC insights就預測,半導體行業資本支出將在2022年增加24%,達到1904億美元的歷史新高,同比增長23.7%,半導體行業將首次出現連續三年的兩位數支出增長。
深圳在計劃繼續強化芯片設計的優勢地位之時,仍計劃引進和培育3家營收超20億元的制造企業,也走在了一輪向上周期中。
“挾制造以令諸侯”的產業格局,何時打破
半導體產業鏈主要分為設計、制造、封裝測試三個環節。
參照1992年宏碁創始人施振榮提出的微笑曲線理論,制造業產業鏈可以分為研發與設計、生產制造以及營銷和服務三個大環節。那么半導體產業鏈中的設計可以對應微笑曲線左端;制造理論上對應微笑曲線中端但現實卻是“反微笑曲線”,下游的封測則實際上更接近微笑曲線中端;而半導體產業鏈更下游的消費電子、通信等終端廠商則似乎可以對應微笑曲線右端。
一般來說,制造業產業鏈結構的左右兩端,要么是技術密集型,要么具有市場渠道優勢,都具有較高的影響力和議價能力。
反倒是中端生產與制造環節,由于對產品的設計和渠道沒有大的話語權,只能向設備商采購設備,向材料商采購原材料進行加工,擁有較低的議價能力。
但半導體產業卻具有獨特的“反微笑曲線”,制造環節的Foundry代工廠,不僅負責生產,更統領整個半導體產業的先進制程工藝研發。臺積電、三星等代工廠更是掌握了半導體最核心的先進制程工藝,不僅沒有成為微笑曲線的低利潤底部,更是對上游設計和下游終端企業擁有非常強的議價能力。
財報顯示,臺積電2021年總營收為15874.2億新臺幣(約合人民幣3658.3億元),同比增長18.5%。據臺灣稅務部門統計,2020年臺積電一家企業已經占全臺企業營所稅額的11%。一家企業,貢獻了臺灣超過十分之一的稅額,歸根結底,這都是因為半導體產業不同于其他產業的“反微笑曲線”。
而芯片代工也成為臺灣半導體產業的絕對主力。據臺灣半導體產業協會發布的2022年一季度IC產業產值數據,一季度臺灣IC產業總產值為11034億新臺幣,其中晶圓代工產值5617億新臺幣,占比最高為50.9%;IC設計產值3110億新臺幣,占比28.2%;IC封裝1080億新臺幣,占比9.8%;存儲器生產727億新臺幣,占比6.6%;IC測試500億新臺幣,占比4.5%。
芯片代工已經占據臺灣整個半導體產業的半壁江山。
20世紀90年代后期,大陸也曾嘗試引進臺灣的半導體制造產業鏈。
但1996年,臺灣地區推出“戒急用忍”政策,希望把高科技產業、電子機械產業留在臺灣,只讓加工業到大陸,轉移到大陸的加工業必須向臺灣地區上游企業購買機器設備、生產原料等,
“戒急用忍”政策設定臺商投資大陸5000萬美元上限,規定涉及5000萬美元以上、基礎建設和高科技產業項目都不準投資大陸。直到2001年,“戒急用忍”政策才有所松動,將臺商個人累計赴大陸投資金額上限放寬為8000萬美元。由于半導體制造往往投資巨大,投資大陸就很難通過審查。
甚至有臺灣律師宣稱,“沒有戒急用忍,阻止臺灣核心產業去大陸投資,臺積電就不會留在臺灣,大陸現在也不會每個月捧一堆錢跟臺灣買晶片。”但臺灣學者高希均則認為,大陸市場受益于全球化,增長最快,當年如果臺灣放手讓大公司投資大陸,就有機會變成世界級大企業,“一個鴻海可以變成很多個鴻海”。臺積電創始人張忠謀也在2002年1月29日舉辦的一場“企業全球化經營策略研討會”上,對戒急用忍政策表示批評。
但不可否認,臺灣以臺積電為首的芯片代工制造企業,確實具有了“挾制造以令諸侯”的實力,并且也正是這么做的。目前,臺積電和三星已經壟斷了全球晶圓代工市場約70%市場份額,7納米以下先進制程更是幾乎全為兩家占領。
但制造真的挾持設計了嗎?
看起來“挾制造以令諸侯”的臺積電、三星,其實背后的大股東都是美國資本。
臺積電前10大股東中有8個外資股東,外資占75.8%,第一大股東美國花旗托管臺積電存托憑證專戶就是美國資本。三星從優先股來看,外國投資者的占比更是高達89%(80%以上股份由美國投資機構所持有 )。
而且,在背后控制臺積電和三星的美國,其本身反倒以芯片設計見長,芯片設計領域全球Top50,更是美國公司居多。這更證明,芯片設計未必受制于芯片制造。
當然,半導體產業不僅是一個經濟學問題,還是一個政治問題。臺積電、三星離不開的ASML光刻機,就不是依據市場經濟原則進行售賣,只有美國許可的企業才能購買。據報道,2022年ASML的EUV光刻機預計發貨51臺,三星電子一家就能獲得其中的18臺。
深圳在芯片設計上,已經有了非常好的基礎。基于深圳電子產業的成熟和中國龐大的市場需求,更多電子企業也在涉足半導體領域,如創維半導體就為母公司研發電視芯片,康佳半導體同樣也在研發多類型芯片。
還有很多原本不做芯片的企業都在自主研發芯片,如vivo、OPPO等手機企業都在涉足芯片設計;隨著從設計到制造再到封裝測試的逐漸成熟,基于完整半導體產業鏈,更多消費電子、汽車電子等應用企業也在深圳崛起,比如致力于研發車載AR顯示產品及創新應用的銳思華創,以及更多智能網聯汽車相關供應商等。
深圳此次既注重做強做大芯片設計,也發力引進芯片制造填補空白。在持續不斷的強投入之下,深圳半導體產業的未來發展,也非常值得期待。因為發展半導體產業不僅是深圳的意愿,更是國家的意志。
甚至有業內人士認為:臺積電賴以發展壯大的全球產業鏈基礎正在崩塌,未來臺積電如果不能配合大陸頭部芯片設計企業,從而發揮半導體產業鏈上各自的比較優勢形成良性循環,就不可能持續獨善其身下去。
其實深圳半導體的產業結構和美國很像,芯片設計占據大部分比例,芯片制造大部分都依靠其他地區產業鏈。而深圳依托全國統一大市場,以及大灣區本身的資金、政策優勢,繼續做強做大芯片設計企業,用強勢設計和大規模芯片應用,扭轉“挾制造以令諸侯”的當前局面,并在國家意志支持下,復現美國半導體產業“以設計統籌制造”的局面,并非沒有可能。