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BBC中文记者 吕嘉鸿 2022年7月29日 韩国半导体大厂三星电子（Samsung Electronics）今年下半年开始量产3纳米的半导体晶片（chip，又称芯片）。面对挑战，全球晶片代工龙头台积电（TSMC）也宣布其3奈米制程（泛指晶圆生产加工的过程）将如期于下半年进入量产。全球两大晶圆代工龙头在先进制程的角力进入新阶段。 与此同时，晶片背后的地缘政治竞逐也越来越白热化。美国总统拜登（Joe Biden）上台后力推的晶片法案（CHIPS Act），已在参议院通过。 该法案旨在协助美国半导体产业自给自足，并补助“价值相近”的外国半导体大厂在美设厂，扩展就业机会。但是，该法案在补助外国大厂的但书（法律文本）上，要求受补助者10年内不得在中国建造新的半导体厂房等。有分析认为，这是美国围堵中国半导体发展的新战略。 《纽约时报》评论称，一向反对政府高度干预商业的共和党，此刻支持民主党法案，罕见达成两党共识，除了扶持美国本土半导体之外，也是为了围堵中国半导体产业。 事实上，半导体晶片已经如同本世纪的石油，一般手机、高阶军武、5G及电动车等都需要晶片协助升级。中国在AI人工智慧及5G科技的迅速发展，迫使美国希望拉拢盟友，掣肘中国的半导体发展。 新加坡国立大学李光耀管理学院资深研究员艾力克斯·卡普里 （Alex Capri ）向BBC中文解释，三星与台积电的竞争再激烈，美商英特尔也以IC设计等技术领先业界。但他称，台韩美大厂都是“竞争性的合作关系”，并非希望消灭对方。他赞同美国的策略是与这些半导体大厂或政府合作，目的是抵御中国在半导体科技的发展。 台北智库“台湾经济研究院”分析师刘佩真告诉BBC中文称，今年5月美国总统拜登（Joe Biden）上任的首次亚洲行首选韩国，并亲访三星，加上三星宣布将大举投资美国及宣布设厂，未来韩国政经情势上往美国靠拢的机会较大。“台湾现阶段政府较为亲美，而两岸关系较为紧张，因而美国极力拉拢台、韩、日等国共同抗中的形势日趋显著”，她说。 三星量产三纳米晶片 2022年起，台积电、三星及英特尔（Intel）代表台湾、美国及韩国三强，在晶圆代工领域的技术领先。根据半导体研究机构集邦谘询（Trendforce）统计，2022年首季，台积电于全球晶圆代工领域的占比达53.6％，位居第二的三星则达16.3％。 刘佩真分析，现在三星希望以新的环绕式栅极（Gate-All-Around，GAA），在3奈米晶片制程超前台积电，主要原因之一是自2016到2022年连续7年，台积电独家拿到大客户苹果公司（Apple）应用处理器代工的订单，三星因此希望将苹果订单重新夺回。 中国半导体分析师杜芹在微信公众号“半导体行业观察”解释，从财报上看，苹果是台积电的最大客户，两者在半导体的合作紧密。“苹果设计，台积电代工”的商业模式一直是两公司合作模式。 他说，目前半导体业界判断，台积电2025年计划生产的2奈米晶片，苹果仍有可能是优先客户，判断来自苹果和台积电正在联合开发1奈米晶片，用于增强苹果未来想要推广的和苹果汽车计划。 “两家公司彼此成就，在十年后的今天都成为了各自赛道的领头羊。没有苹果这么强势的客户的帮助，台积电难以在代工界领先。而如今，无论是苹果的A系列、M系列、还是基带芯片，乃至未来的汽车芯片，都将离不开台积电的代工支持。这两家公司已经密不可分”，他强调。 良率为关键 根据韩媒韩联社报导，三星称，与现有台积电生产5纳米晶片的鳍式场效电晶体（FinFET）制程相比，GAA技术允许晶片的尺寸缩小35%、能耗降低50%，而性能能够提高30%。 但是，许多分析指出，尖端晶片生产的“良率”（yield）才是决胜之处，而过去GAA技术是“先做出成品”后才能确定成功或失败，风险较大。 所谓良率泛指良品生产率，一般商品良率即是“良品数”在总产量的比例。但晶圆制造的良率计算更加复杂。 台湾南台科技大学朱岳中助理教授告诉BBC，晶圆制造良率泛指Wafer（晶圆）良率、Die（晶粒）良率和封测良率三者的总乘积：“良率越高，意味好的电晶体数越多，效能自然也会越好。良率低不意味产品坏掉，但势必效能会较差。至于那些真的有问题坏掉的，在测试过程中就已经被淘汰。” 朱岳中说，良率确实是厂商的商业机密，并没有专门统计的机构。但基于商业诚信及对投资者负责，基本上厂商都会在财报中揭露大致数据，客户端也能计算得出来。 可以说，这些年来三星与台积电在高阶晶片生产代工的竞逐，关键便是在良率。 科技网站WccfTech分析，同样接到高通公司（Qualcomm）升级版Snapdragon 8 Gen 1处理器的4奈米晶片订单，三星代工的晶片良率为 35%，台积电则达70%，这使高通最后选择了台积电成为其代工伙伴。不过，高通的第一代Snapdragon 7 Gen 1仍继续让三星晶圆代工，三星仍是高通的第三大客户。 朱岳中强调，三星紧追台积电试图以新的代工技术，打破良率表现落后台积电的劣势，还需要许多资金及技术投入。他认为，“良率就等于厂商的成本，也与产品的效能相关，这是产品能不能销售出去的重点。在晶片制程拼搏谁的制程比较快，其实意义不大”。 刘佩真亦同意，虽然三星率先宣布3奈米GAA制程，意图超越台积电，“但（3奈米晶片）良率情况仍不明，且也尚未取得大量客户订单，加上GAA制程良率要提升仍有相当的难度，故短期内仍看好台积电先进制程竞争力”。 目前台积电3奈米制程预计仍采用鳍式场效电晶体，在2奈米制程才使用GAA新技术。 无论如何，韩国这几年几乎是倾全国之力，扶持三星。根据路透社，在今年5月拜登及尹锡悦总统访问三星厂房后，三星集团随即在5月底宣布，该公司未来五年资本支出将增高至450兆韩元（约3,600亿美元）领域，是该集团成立数十年以来最大的投资金额。 此外，6月，三星负责人李在镕飞抵荷兰，与全球最大晶片光刻机（又称曝光机）供应商艾司摩尔（ASML）高层会面，称三星已确保能取得“额外”的极紫外光（EUV）设备，并保证光刻机机台能在韩国组装。 艾司摩尔是高阶晶片制程的设备制造商，该公司全球独家生产的EUV机台，是确保晶圆切割精确的机台，因此成为半导体大厂的必争之地，也被认为是李在镕亲自飞往荷兰与该国政府及厂商谈判的原因。 三星希望抢下更多机台，为其高阶晶片代工加快脚步。根据《日经新闻》（Nikkei）统计，目前台积电拥有50台艾司摩尔EUV机台，三星则有20台。 三星未来在晶片代工市占率及良率，能否迎头追上或超前台积电，都是科技界观察重点。 地缘政治 如同上世纪的石油大战，本世纪的晶片大战从设计、代工到销售都充满地缘政治凿痕。 有分析称，即便台积电在代工晶片的市占率高出全球一半以上，但是除了苹果之外，高通与辉达（NVIDIA）等大客户仍然没有完全截断与三星或英特尔的订单。从商业角度来看，这是避免依赖单一供应商可能带来的风险，但从地缘政治来看，则是各个经济体谋算保全自己的利益。 今年5月，美国商务部长雷蒙多（Gina Marie Raimondo）在世界经济论坛受访时剑指台湾称：“美国最精密的晶片有70%从台湾购买，而这些晶片主要用于（美国的）军事设备，你想要全部都跟台湾买吗？这并不安全。” 美国政府力推的“晶片制造法案”（CHIPS Act）目的是扶植美国本土半导体的发展。共约500多亿美元预算，其中90亿美元补贴半导体业者在美国盖晶圆厂；112亿美元补贴美国本土半导体研发等等。 围堵中国？Continue reading “三星超前台积电量产3纳米芯片 半导体大战背后的地缘政治”

BBC中文记者 陈岩 美国时间8月9日，美国总统拜登将在华盛顿签署《2022年芯片和科技法案》（ CHIPS and Science Act 2022），这标志着一项罕见针对单一产业的高额补贴，将在历时一年半的酝酿和博弈后，终于生效。 该法案包括对芯片行业527亿美元的补贴、对半导体和设备制造25%的投资税收抵免等扶持政策，关注最多的条款还包括，针对中国芯片产业的排他政策，使芯片企业面临在中美之间“选边站队”的难题。 “这项立法是美国家庭和美国经济的重大胜利，”美国众议院议长南希·佩洛西（Nancy Pelosi）在一项声明中表示。“一旦颁布，《芯片和科技法案》将提振美国的半导体芯片生产，重振美国制造业，创造近10万个高薪工会岗位。”近期，佩洛西访问台湾激化两岸局势，芯片作为台湾的核心产业，也随之站到地缘政治博弈的风口浪尖。 中国商务部则批评说，部分条款限制有关企业在华正常经贸与投资活动，将会对全球半导体供应链造成扭曲，对国际贸易造成扰乱。中国驻美大使馆也表示，中国对此“坚决反对”，称这让人想起“冷战及零和博弈思维”。 芯片法案有啥内容？ 《2022年芯片和科技法案》的高额补贴将怎么花？具体而言，法案要求成立四支基金： “美国芯片基金”共500亿美元，其中390亿美元用于鼓励芯片生产，110亿美元用于补贴芯片研发； “美国芯片国防基金”共20亿美元，补贴国家安全相关的关键芯片的生产，2022至2026年由美国国防部分期派发； “美国芯片国际科技安全和创新基金”共5亿美元，用以支持建立安全可靠的半导体供应链； “美国芯片劳动力和教育基金”共2亿美元，用以培育半导体行业人才。 上述四支基金中，重头戏是美国芯片基金，独占近95%的份额，重中之重则是390亿美元针对芯片生产的补贴，这笔钱将在今年拨付190亿美元，未来四年再每年拨付50亿美元。而用以支持研发的110亿美元也将在2022财年总补贴额50亿美元，未来四年分别为20亿、13亿、11亿和16亿美元。 此外，该法案还规定了一系列优惠政策，比如为投资半导体制造创造25%的税收抵免等。 该法案最受瞩目的条款之一是，禁止获得联邦资金的公司在中国大幅增产先进制程芯片，期限为10年，违反禁令或未能修正违规状况的公司，可能需要全额退还联邦补助款。 换言之，拿了美国政府补贴的资金，就不能在中国投资半导体产业。 扰乱行业？ 通过该法案，美国拿出真金白银支持半导体产业发展，而其中的排他政策，还直接点名中国。 位于中国的华泰证券分析认为，目前在中美都设有半导体厂的企业包括台积电（南京）、三星（西安）、海力士（大连），这些企业如果接受法案的补助，可能限制他们在中国建造/扩大先进制程晶圆厂。 中国是全球最大的半导体市场，这种“选边站队”的做法使台积电、三星、英特尔等企业陷入两难。公开信息显示，台积电在南京拥有16纳米和28纳米的芯片制造工厂，三星在西安拥有存储芯片制造工厂，SK海士力在无锡和大连拥有存储芯片制造工厂，英特尔和美光也都在中国拥有芯片封装和测试工厂。 而且上述企业也有不少公布了在美国的投资计划，比如，台积电将在亚利桑那州投资至少120亿美元的芯片代工厂，以及三星在得克萨斯州投资170亿美元的建厂计划。 而台积电更是唯一一家在中国大陆生产28纳米以下较先进制程芯片的企业（其南京工厂生产16纳米芯片），这点在《2022年芯片和科技法案》中被直接针对。 芯片企业的两难处境在法案酝酿过程中也一再体现，英特尔就曾大力游说，希望美国不要限制芯片企业对中国大陆的投资，称这样会“无意中削弱那些接受法案资金的公司的全球竞争力”，但最终并无效果。 事实上，这种“选边站队”在法案还未生效前，就已经在发生。比如，此前中芯国际等中国芯片厂商已经在美国的实体清单上了，而《2022年芯片和科技法案》带来的新措施，相当于把目前的限制从个别企业拓宽到了整个中国。 再比如，过去两周左右，所有美国设备制造商都收到了商务部的信函，通知他们不要向中国供应用于14纳米或以下芯片制造的设备。其中，美国芯片设备厂商泛林半导体主席兼CEO蒂姆·阿切尔（Tim Archer）在7月27日的财报会上表示，美国对华技术出口管制范围将进一步扩大至生产14纳米以下芯片的代工厂。 因佩洛西访台而造成的中美关系紧张，深化了芯片产业在地缘政治博弈中的角色，进一步加剧了这种“选边站队”。佩洛西抵达台湾第二天，中国商务部称，暂停对台湾地区出口天然砂。而天然砂广泛运用于建筑业、玻璃、铸造、陶瓷等行业，虽然其中少部分用于制造芯片的原料硅，但台湾天然砂进口量九成以上来自中国大陆，而芯片占台湾2021年出口额的34.8%。 台积电董事长刘德音在近期采访中不无感慨地提到，台积电元老张忠谋预言台积电将成为地缘政治的兵家必争之地，而现在台积电在地缘政治议题屡屡被推上风口浪尖，验证了他的说法。 但也有不同的声音。经济学人智库技术和电信分析师希里安（Dexter Thillien）表示，芯片法案不见得非要企业在中美之间抉择，欧洲也有类似法案，都是为了让一些芯片产能回流本土，尤其是一些短缺领域，比如汽车芯片。但该法案也将加强三星和台积电等亚洲企业，而且亚洲也将持续保持芯片生产的主导地位，因为大多数终端产品在那里制造，比如超过四分之三的芯片进入手机、电脑等消费电子产品中。 希里安还表示，中国未来将继续扮演半导体行业的关键角色，因为中国是最大的最终产品制造中心，但中国希望在该领域完全自力更生的雄心或许难以实现。因为过去三十年，半导体行业已经变得分散、专业化和相互依存，没有一个国家可以通过在每一个细分领域的领先来实现自力更生。台积电和三星将继续与美国和中国保持关系，只有在涉及到最先进的芯片时，他们将不得不跟随美国制裁中国的步伐。由于美国在整个价值链上保留了对中国的优势，它也将继续利用这些优势来确保不被中国赶上。 也有观点认为，美国的补贴可能难以起到预期效果。在台积电工作超过16年的前发言人孙又文近日出席一场线上讨论会时表示，“我不怪美国政府试图振兴其半导体产业。我认为这是一个重要的行业，美国到目前为止仍然是这个行业的领导者。但为建设产能所花的钱真的不是那么有意义。520亿美元真的不是很多钱，你只需看看台积电在一年内花费的资本支出，那520亿美元有什么用呢？为什么不把钱花在研发上？把资源花在研发上，花在材料上，花在架构上，花在创新应用上，这将带来更大的红利。” “地缘政治冲突只要缺少一个元素，这整个供应链就会被卡住，所以，如果你只是缺少一个元素，或者你缺少一打或一百个元素，这真的不重要。你们所有的人都会被卡住。所以你怎么能确定在任何特定的时间点，你所需要的一切都在国内？这是不现实的。”孙又文称。 根据咨询公司贝恩估算，要将美国芯片产能提升5%至10%，大约需要400亿美元的资金，未来十年美国需要在芯片投资方面耗费约1100亿美元的资金。 科技战与补贴 《2022年芯片和科技法案》酝酿一年多来，在美国政坛也引起不小争议，首先集中于直接补贴是否合适？ 美国众议院的共和党人也认为，该法案复制了中国的产业政策，走得太远了。 “我知道民主党人想说这是一个有竞争力的法案，但它是在照搬中国的剧本，”众议院能源和商业委员会共和党人凯西·麦克莫里斯·罗杰斯（Cathy McMorris Rodgers）称，这一法案试图比中国花得更多，而中国有集中的产业政策，并根据政治站位来挑选赢家和输家。 长期以来，共和党人不赞成政府对产业政策进行重大干预，立法者也不应该挑选“赢家和输家”。 美国媒体评论，该芯片法案将是美国政府迄今为止为应对中国而进行的最大规模的行动。但美国长期以来批评中国通过补贴获得不公平的竞争优势。 2015年五月，中国政府提出“中国制造2025规划”，作为实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，本质是一项中长期产业政策。该计划列出中国认为具有长期战略价值的十个高新科技产业，并设立基金或者拨款，对这些产业进行投资或者补贴。美国将此作为中国“不公平贸易举措”之一，贸易战开打后，大量关税集中于这些产业。 香港科技大学经济系首席教授朴之水（Albert Park）表示，美国设立大量的促进产业发展的资金，会使中美再次开启贸易谈判后，没法指责中国的补贴行为，减损筹码。 然而芯片行业已经不再局限在产业上的竞争，也成为地缘政治竞争的一环。 希里安向BBC中文表示，半导体一直是美国和中国之间技术之争的前沿阵地，但它还不止于此，随着技术更加成为许多国家的战略重点，它正变得越来越具有地缘政治性。芯片是这样，但也包括App（例如TikTok）、基础设施（例如华为和5G），甚至更多的技术问题，比如互联网治理模式的标准。 正因为如此，产业层面的竞争越来越不只出于经济层面的考虑，扶持的手段也不断升级。 但近年来，越来越多的参议院共和党人对支持这种投资表现出更大的兴趣，他们认为政府对芯片等行业的补贴对于与中国竞争是必要的。美国商务部长雷蒙多（GinaContinue reading “美国总统拜登将签署芯片法案 企业如何在中美间“选边站队””