文丨臺海問題時事評論員 嚴語
隨著中美「科技戰」愈演愈烈,晶片正在成為雙方博弈的「天王山之戰」。美國頻繁出手,對華為等企業「深度鎖喉」,使得中國大陸猛然警醒,晶片似已成為「死穴」。與大陸形成鮮明反差的是,近在咫尺、同是中國人的臺灣卻在晶片領域如火如荼,風生水起,晶片代工全球第一,封裝與測試產值全球第一,晶片設計上全球第四。
所謂「得晶片者得天下」,晶片作為現代工業的命脈,攸關整個產業鏈下遊的人工智慧、大數據、5G 通訊、雲計算等「新經濟」的興衰沉浮。
很多人都在追問:以大陸全球第一的工業製造能力,為何小小的晶片會成為我們的切膚之痛?兩岸同文同種,在晶片領域,為何臺灣可以成為全球遙遙領先的佼佼者?大陸有沒有可能彎道超車,縮小「芯」差距?
臺灣晶片產業往事
專注一件事情,做到極致,就是成功。
在晶片領域,臺灣就是如此。
從上個世紀80年代初,臺灣就專門設立新竹科學工業園,在政策和資金方面給予大力支持。歷經40年發展,臺灣已成為全球晶片產業公認的行業領跑者,建立了近乎無可撼動的地位。
從產業鏈上、中、下遊來劃分的話,晶片產業粗略可分為設計、製造、封裝及測試四大過程。令人驚豔的是,在僅有3.6萬平方公裡的臺灣,竟然擁有全世界最完整的晶片產業鏈,而且每個環節精彩紛呈。
晶片代工,全球遙遙領先。談起臺灣的晶片產業,首先想到的就是其龍頭企業臺積電。2017年,臺積電市值超過英特爾,一躍成全球第一大半導體企業。2018年,《財富》500強排行榜,臺積電位列第368位。2019年臺積電全球市場佔有率近52%,是第二名三星的3倍多。
除了臺積電,臺灣的聯電和力晶科技分別在全球排行榜上佔據第三和第六的寶座。僅這三家臺灣公司所生產的晶片,就佔據了全球晶片代工市場的60%以上,地位無人能及。
晶片設計,位居世界前列。2020年《麥克林報告》顯示,2019年臺灣晶片設計產值在全世界佔17%,位居第四位。臺灣的聯發科是近年來成長最快的晶片設計公司,2019年11月,該公司領先高通,率先生產出5G「單晶片系統」(將原本數個功能不同的晶片,整合為一個具有完整功能的晶片),引發業界轟動。
封裝與測試,引領時代潮流。臺灣的日月光集團是全球最大封裝與測試供應商,佔有19%的市場份額,為全球90%以上的電子公司提供半導體封裝和測試服務,日月光目前在中低端晶片領域是滿負荷運轉,在高端領域更是供不應求。除了日月光,臺灣的京元電、華泰、南茂、頎邦、矽格、矽品等,也都邁入百億新臺幣俱樂部,而且每年都保持正增長。
半導體設備銷售激增。2019年全球半導體製造設備銷售總額為598億美元,較2018年同比下降7%,但臺灣穩坐全球半導體新設備最大市場寶座,銷售額逆勢上揚,年增68%,高達171.2億美元。
構建集群效應。臺灣在晶片領域實力雄厚,目前力求更進一步,再上層樓,正規劃從零組件製造,邁向整機、系統輸出模式,提升島內產業全球供應鏈韌性,全力發展AI 、5G、物聯網產業,打造全球晶片研發中心。據不完全統計,臺灣已累積吸引47家國際企業在臺設立65個研發中心,平均一年約設立三個研發中心。
大陸對臺灣晶片產業的依賴
在晶片領域,大陸與臺灣差距巨大,特別是在晶片製造的關鍵技術上,近乎難以望其項背。
例如,目前臺積電擁有全球最先進的晶片技術,7納米晶片出貨量已達到10億片,製造工藝達到了5納米級別,2022年有望量產3納米晶片。而大陸最有潛力的中芯國際,尚處於14納米製程水平,較臺積電5納米工藝,落後至少3代。
技不如人,只能向人購買。據臺「貿易局」等統計,今年上半年,臺灣對大陸(包括香港,下同)出口佔全部對外出口的比重,高達42.3%,其中6月份對大陸出口佔比為46.1%,創歷史新高,這也進一步折射了兩岸經貿關係之密切。而在臺灣對大陸出口的所有貨物清單中,半導體設備及晶片等佔比高達50.6%。
換言之,臺灣對陸貨物出口,超過一半是電子產品,其中晶片佔據「半壁江山」。可見晶片製造業,大陸對臺灣依賴程度之高。大陸高端電子產業發展歷程中,一直伴隨著臺灣的身影。且不論臺積電在南京等地設廠,過去幾十年間,聯發科技、威盛電子、瑞昱半導體等臺灣主要的集成電路設計公司和晶片製造商都在大陸設立了工廠或合資企業,這也進一步帶動了大陸晶片產業的崛起。
與之形影相隨的是,臺灣企業的到來,也直接催生了臺灣晶片產業領域人才的西進,例如,中芯國際裡面技術頂梁柱很大一部分都是來自臺灣。
在大陸眾多企業自身的奮發有為和臺灣相關企業的協助拉抬下,大陸晶片產業也開始逐漸升溫,水平日益提升。以封測為例,大陸本土的專業封測公司越來越注重專業化和精細化,以上海華嶺、利揚晶片、確安科技為首的專業測試公司已經開始展露頭角。
在代工領域,目前全球10大晶片代工廠,已經有兩家大陸企業躋身榜單,分別為中芯國際和華虹半導體。中芯國際自不待言,上海華虹半導體也是目前中國大陸第二家掌握28納米晶片技術的代工廠。這兩家企業雖然與臺灣的臺積電、聯電、力晶、世界先進等相距較遠,但持續追趕態勢明顯(註:據報導中芯國際也或將被列入貿易黑名單)。
美國對華科技封鎖的「前哨戰」
晶片已成中美產業鏈上爭奪最激烈、最白熱化的行業,而臺積電則是雙方爭相拉攏的重要對象,成為中美兵家必爭之地。
美國為了強化對臺積電的管控,一直要求臺積電在美國設廠。事實上,早在1996年,臺積電就在美國華盛頓州成立WaferTech公司,投資12億美元興建一座8英寸晶片製造廠。但由於製造成本過高等因素影響,該公司至今連年虧損。
因而對於美國要求在美再度設廠的要求,臺積電一直採用「拖字訣」,對美「打太極拳」。但美國為精準打擊華為等中國高新企業核心產品,在中美「貿易戰」和「科技戰」爆發後,顯著加大了對臺積電的施壓力度。迫於美國強大壓力,今年5月,臺積電宣布在美國亞利桑那州興建一座5納米晶片製造廠,總投資約120億美元,預計2021年動工、2024年量產。
消息傳出,外界一片震撼,很多臺灣媒體解讀,臺積電如此選擇,意味著在中國大陸與美國的「科技戰」中,臺積電已經選邊了美國。另據臺媒披露,美方力促臺積電赴美設廠的深層原因,是要為美軍製造武器裝備晶片。美國務卿蓬佩奧公開聲稱,臺積電是從人工智慧到F-35戰鬥機都適用的「關鍵拼圖」。
美國不但要求臺積電將生產線遷移到美國,而且要求臺積電不允許為華為等大陸企業供貨,這也直接導致華為消費者業務CEO餘承東只能悲情地宣布,臺積電不代工,麒麟高端晶片將成絕版。這也是為何美國希望通過「晶片戰」對華起到一劍封喉的作用。
由晶片到「心病」
早在1956年,周恩來總理就主持制定了「1956-1967年十二年科學技術發展遠景規劃」,把半導體、電子學等列入大陸急需發展的高新技術。
1958年,中科院成功研製了第一隻鍺電晶體,1959年第一隻矽電晶體,1968年第一個集成電路,這些都比美國僅僅晚10年,但比韓國和臺灣都要早。
後來因為眾所周知的歷史原因,中國大陸的半導體發展陷入停滯狀態。1983年大陸內部評估,在半導體包括晶片行業,若與美國和日本對標的話,差距在15年以上。
而到了現在,晶片更是成了大陸的「心病」。2018年大陸進口3121億美元的晶片,佔全球集成電路5000億美元市場規模的6成,進口額度超過石油進口總額,位列進口商品第一位。2019年晶片進口3040億美元,同比略減少2.6%,但進口額度仍然相當龐大,這也是大陸連續第7年進口晶片總額超過2000億美元。
目前大陸僅有20%左右的晶片可以自產,其他80%的晶片則依賴進口,在部分高端晶片和特殊晶片領域,如存儲晶片,則近乎100%都需要進口。
2018年初,日本媒體曾刊文討論「為何中國大陸作為世界最大晶片市場,卻為何無法孕育出高端晶片製造商」?晶片之問,深深刺激了中國產業界和決策者的心。更悲傷的是,時隔兩年之後,這一問題依然無解。
大陸晶片產業如何極限「突圍」?
晶片產業的發展攸關整個「新經濟」的興衰。若沒有高度發達的晶片產業作為支撐,大陸力推的新基建、人工智慧、大數據、雲計算等,都將被蒙上沉重陰影。
由中興、華為先後引發的「晶片」之痛,在2020年7月觸動了大陸方面集中爆發式的反應,目前已經將晶片上升到國家安全的高度,在先進位程上加緊布局,力圖以舉國體制,迎難而上,一舉扭轉頹勢。大陸的晶片產業也迎來了歷史性機遇。
在政策方面,加大對晶片產業扶植力道。國務院專門印發《新時期促進集成電路產業和軟體產業高質量發展的若干政策》,明確提出集成電路產業和軟體產業是信息產業的核心,是引領新一輪科技革命和產業變革的關鍵力量。文件要求逐漸提升晶片自給率,力爭可以由從目前的30%左右,提升到2025年的70%左右。
在人才培育方面,拉高集成電路專業的位階。臺灣晶片產業如此輝煌,人才是其「通關密碼」之一,目前臺灣從事晶片研發的工程師就有4萬多名。為了孕育更多專業人才,7月,國務院學位委員會提案,將集成電路專業升級為一級學科。毫無疑問,這將為晶片的設計、研發和製造建立起強大的「人才儲備庫」。
在材料創新方面,瞄準前沿「碳基晶片」。作為全球先進的晶片製造商臺積電,在矽基晶片的研發上已經突破5納米工藝,目前正在向3納米和2納米進軍,但2納米已經逼近了物理極限,達到了近乎難以突破的瓶頸。新材料、新技術,無疑是晶片轉型升級的新希望。依據目前最新的研究成果,石墨烯製造工藝的碳基晶片,可以達到普通矽基晶片的10倍以上。未來大陸若能緊抓石墨烯技術,或許可以闖出一條新路。
大陸晶片啟動時間比臺灣整整晚了13年,但經過多年的努力,目前在關鍵技術上平均只落後臺灣3至5年左右。多維度的產業扶持政策、持續的高強度研發投入、精準的模式創新、高效的政府基金,在這些重大利好的帶動下,期待大陸的晶片產業可以迎來新的契機。
大陸彎道超車,談何容易?
從理論上來講,大陸依靠強大的財力、日漸雄厚的教育基礎以及全球最大的市場需求,完全有能力將以晶片為主的電子產業迅速壯大起來。但理想很豐滿、現實很骨幹。要想真正落地,則是知易行難。
臺灣晶片產業「本土意識」強烈,向來堅持臺灣優先的策略,對外部防範心較強。臺積電赴美設廠時,看似對美誠意十足,允諾將最先進的5納米製程遷移至美國。但需要注意的是,臺積電給出的量產時間是2024年,屆時臺灣已發展到3納米或2納米。由此可見,臺積電還是要「根留臺灣」。
對美國都不放心,臺灣對大陸更是心存芥蒂,唯恐大陸一朝反超。大陸具有廣闊的市場,臺灣晶片企業一直渴望進軍大陸。但李登輝、陳水扁執政時期,一直以各種「莫須有」的理由阻撓臺灣晶片廠商來大陸投資。後來為形勢所迫,雖然允許臺灣晶片廠商來陸設廠,但明確要求來陸設廠的技術必須要低於臺灣兩代以上,而且核心技術和研發部門一定要留在臺灣。
臺灣企業界,也是如此。2016年臺積電的總操盤手張忠謀表示,大陸投資者投資島內晶片行業時,不應該獲得臺灣公司的董事會席位,以確保臺灣的智慧財產權得到保護。
在臺灣如此重重防範的背景下,大陸要想學習到臺灣最先進的晶片製造技術,可謂難如登天。更重要的是,在技術設備上,大陸更是面臨著「先天的缺陷」。臺積電之所以能夠生產5納米晶片,主要是因為可以使用荷蘭AMSL公司壟斷的光刻機,但因為《瓦森納協議》等歷史原因及美國圍堵打壓等現實因素,大陸對光刻機的購買,卻屢受掣肘。除此之外,在光刻膠等技術領域,大陸也面臨著被人「卡脖子」的困境。
巧婦難為無米之炊。沒有光刻機,沒有光刻膠,大陸在製造高端晶片方面挑戰重重。
結語
在信息化時代,晶片是高端製造業不可或缺的原材料。沒有晶片,就沒有現代化的高科技發展。國際貨幣基金組織模型測算顯示,每1美元晶片的產值可直接帶動相關電子信息產業10美元的產值,並帶來100美元的國內生產總值(GDP),其擴散效應和外溢效應呈現幾何倍數成長。
由於價值鏈的放大效應,晶片對中國經濟轉型升級的價值自不待言。但是,由於歷史種種原因,中國錯失晶片產業的黃金時機,沒有趕上適時班車。起步晚,核心技術受制於人,處境著實堪憂。
歷經幾十年的發展,大陸在晶片領域一直奮起直追,到目前為止,在設計、封裝和封測方面都相對成熟。但在晶片製造方面,雖然中芯國際已經成長為大陸規模最大、技術水準最高,世界排名第四的晶片代工企業,但與臺灣的差距依然巨大。
面對差距,大陸沒有樂觀的理由,但更沒有悲觀的資本。以美國為首的西方世界的科技封鎖,倒逼中國只能自力更生。政策層面的利好,巨大市場的誘惑,直接吸引了資本的蜂擁而至。不少地方政府為製造政績,對「大幹快上」的晶片產業極度熱衷,常以政策、稅收、土地等利好條件來招商引資。國際半導體產業協會(SEMI)最新報告顯示,2020年到2021年,中國將擁有全球最多的新建晶片工廠。
但資本是逐利的,注重短期的回報,而晶片產業則具有投入高、見效慢、回報周期長等特徵,需要十年磨一劍,才能修成正果。所以,中國「強芯」之路是持久戰,若只是追求眼前的短期效益,恐難孵化出偉大的中國晶片公司。
最近幾年,南京的德科碼「CMOS圖像傳感器晶片產業園」項目,成都的格芯半導體公司,貴州的華芯通,剛剛「暴雷」的武漢弘芯……都給人們敲響了一記警鐘。
未來只有沉潛下來,腳踏實地,砥礪前行,才能可能重新煥發生機,轉危為安。