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【芯观点】 美国半导体制造危机是如何被操弄的?

来源:爱集微

#芯观点#

9天前

芯观点──聚焦国内外产业大事件,汇聚中外名人专家观点,剖析行业发展动态,带你读懂未来趋势!

4月13日,著名半导体分析机构IC Insights更新了The McClean Report 2021精华版,四五段文字配上两张图表,内容却很丰富。

从中我们看到,美国IDM公司占全球IDM总市场份额的50%,无晶圆厂(Fabless)的全球市场份额占比为64%。总的来讲,美国公司在2020年占据了全球半导体市场总量的55%,美国是全球区域性半导体产业中唯一一个能做到IDM和Fabless均衡发展的。总量占据了全球过半的市场份额,也是合乎情理和意料之中的,如下图:

按照市场份额排序的话,依次是韩国(21%),中国台湾(7%),欧洲(6%),日本(6%),中国大陆(5%)。

相比市场份额大小更值得分析的是,全球除美国之外的主要半导体生产区域的IDM和Fabless都极为不平衡。其中韩国得益于存储半导体(无论是三星还是SK海力士都有自己的Fab)的几个大厂,IDM全球份额高达30%,我国台湾地区比较突出的是Fabless,市场份额为18%,而IDM仅有2%,欧洲和日本大致相当,主要靠着IDM拉动总的市场份额,而Fabless均只有1%左右,中国大陆Fabless市场份额占15%,而IDM则不足1%。

如果按照Fabless和IDM这两类经营模式分类,大致来说,中国大陆和中国台湾可以分为一类,日韩和欧洲则属于另一类。

诚然,IC Insights的这个数据仍稍显笼统,毕竟Foundry没有计入统计,而且IDM也有“轻”和“重”之分,但如果我们再结合2020年年底(12月28日)IC Insights公布的Fabless的专项数据,两份数据结合起来,就能更加丰富对这几种经营模式的产业走向的认知。

在那份报告中,IC Insights提到,全球Fabless销售额去年同比猛增22%,然而IDM仅增6%,前者的销售额十年间翻了一倍,从635亿美元增长到了1300亿美元;而IDM的销售额在同期增长了30%(从2010年的2043亿美元增长至2657亿美元)。自2002年以来, Fabless的全球市场份额从13%多一点猛增至了29.3%。

按照该机构的统计,截止到2020年底,Fabless的总市场份额将达到创纪录的32.9%,那么,哪些Fabless大厂的增长率最快?如下图所示,英伟达和AMD成为Fabless中最亮眼的明星级企业,2020年销售额同比增长50%和41%:

基于以上数据分析,我们才能更全面地理解该分析机构的另一张图表,即2015年以来,美国半导体公司占全球市场份额实际上是呈稳定上升态势的,而且上升的幅度(5个百分点)几乎与亚太地区(不含日本)的走势同步吻合,如下图:

这张图直观地反映了全球半导体企业排除掉纯晶圆代工厂之后美国的巨大优势,足足比“假想敌”亚太竞争对手高出了22个百分点的市占率,其中美国的Fabless功不可没。Fabless

的兴起和全球化产业进程的加速过程的时间节点是高度吻合的,因为芯片“外包”的内涵和外延只有在产业全球化这个维度上才有整体性意义。

上述数据已经具备了相当程度的说服力,证明美国半导体产业是全球化分工的最大受益者之一,而绝非受害者或者“蛋糕”被分食者。

但中美科技战的大背景下,半导体行业的重要性被美国相关政府部门和咨询机构层层加码,几乎上升到国运生死存亡的高度,和国家创新竞争力,军事打击能力,国家利益战略规划能力等紧密挂钩。异样的危机感裹挟着美国国内不同利益集团的博弈,不可避免地会造成对半导体产业与地缘政治之互动边界的认知失调,在此仅举一例。

美东时间4月12日,美国总统拜登在白宫召集了谷歌、英特尔、台积电、三星等19家科技及芯片企业的负责人,召开了一场线上的“芯片峰会”。会上,拜登宣读了一份来自跨党派的23位参议员和42位众议员致给自己的联名信。美国投资银行伯恩斯坦(Bernstein)的半导体业务负责人Stacy Rasgon接受了彭博社采访,他对这次的高端“芯片峰会”做了一番耐人寻味的评论:全球芯片短缺危机和半导体制造过分依赖中国台湾和东亚地区没有直接关系,是两个不相干的议题。

这一论断可以说是对今年2月份以来的芯片短缺危机探源的一种强烈的舆论反转,其原因并不难解释,对芯片产业链供给侧高度集中化的担忧,是建立在狭义的制造业本土化的立场之上的,难免对三星和台积电这样的非美国企业态度不够友好,如今两家企业都成了白宫的座上宾,此一时彼一时,危机叙事范式转换也是情理之中的。这也提醒我们,全球芯片供不应求是事实,但如何诉说、阐述、甚至塑造缺货危机背后的现象逻辑链则又是另一回事。

另一份报告:什么是芯片制造?危机又从何而来?

高科技产业中,没有哪个领域能和半导体一样是“双高”:研发比和资本投入。4月初,美国半导体行业协会(SIA)和波士顿咨询机构(BCG)联合发布了《强化不确定时代下的全球半导体供应链报告》(Strengthening the Global Semiconductor Supply Chain in an Uncertain Era)。

报告再次指出,按照目前的全球半导体产品类别和流程细分,美国在芯片设计前端的EDA工具和关键设备方面有巨大优势,如果把芯片类型粗划分为逻辑芯片、DAO(模拟芯片,分立器件和光学元器件)、存储芯片来看的话,需要先进制程和超大规模团队的逻辑芯片产业,美国依然可执牛耳。相对来说,中国大陆明显在市场份额比美国占有优势的环节是后端的封测。SIA还做了一个估算,假如把目前的全球半导体分工体系打碎,按照区域性的半导体消费量建立一个“自产自足”的模型,那么全球半导体总的资本支出将多出高达一万亿美元,半导体元器件的价格会在目前的基础上涨35%-65%。

负责复杂系统运算的“大脑级别”的微处理器芯片基本都是逻辑芯片,相对来说更需要先进工艺和制程,占全球芯片总销售额的42%,除此之外,存储芯片占26%,而负责光电转换,电源管理等的模拟芯片大类占32%。SIA进一步强调了本土与全球化的二元张力,凸显了“本土的全球化”和“全球本土化”这两个概念,于是产生了公司总部、产品组装地与终端消费区域这三大类,如下图:

这份报告明显已经意识到了在中国大陆进口组装和终端消费之间的差额,最终消费量,中美两国不相伯仲(25% v.s.24%),稍高于欧洲。

如果把芯片制造所必须的整个环节划分为七个部分:设计、前端晶圆制造、后端封测、EDA和核心IP、设备和原材料,那么每个环节都可以用研发投入、资本支出和附加值再考量,计算下来,报告指出,仅设计环节就占了整体研发的53%,资本支出的13%和附加值的50%,晶圆制造环节中,资本支出占了大头,达到了64%。非常值得注意的是,EDA和核心IP这些美国“躺赢”的流程,研发总占比只有3%,资本支出占比不到1%,设备方面,研发总占比也只有9%,资本支出占比为3%,换言之,整个芯片流程中,美国用研发12%(3%+9%)的占比,就可以卡住中国芯片产业的脖子。

中国的IDM和日韩Fabless全球占比为何如此之低?

关于这个问题,知名分析机构Gartner告诉集微网,中国半导体企业IDM的发展,一开始就是国企主导路线的主要立项目标,最典型的是华虹,但这条路最后并不太成功。中芯国际的异军突起让中国半导体的发展模式发生了很大变化,之后基本上国家主导的投资都是Foundry为主,中国半导体产业蓬勃发展的时期和整个产业链的全球化日趋细化同步,形成了依托全球半导体供应链来支持的中国晶圆代工厂产业;同时,韩国的情况也可以做一个参照,即韩国的IDM公司往往相对历史比较悠久,一般来说在2000年前成立的公司成为IDM的可能性会大一点。

另外,IDM和Fabless模式的分工的和芯片类型关联密切。这一点从SIA和BCG的报告中可以看到,Fabless大厂往往以逻辑芯片研发为主,而欧洲、日本的很多IDM包括轻型IDM的产品内容,模拟芯片则占了很大的比重,其原因就在于逻辑芯片是一个相对来说快速迭代的产业,设计环节可以说是其性能的主要驱动力,所以研发逻辑芯片的企业如果亲自下阵负责内部制造,则必须要承担高成本和产能风险,比如苹果的A系列芯片,而且需要在市场上一直保持领先的态势,否则很容易被竞争对手甩开,最近英特尔的“IDM2.0”方案就是困境中转型求生的典型案例;而负责运营方案的模拟芯片相对来说没有很强的升级诉求。

美国参众两院的议员和知名咨询机构不断渲染芯片制造的危机感,但市场数据显示,近年来美国Fabless全球市场份额不但没有被分流,反而有稳固其原有优势的态势,那么,日韩和欧洲为什么没有像东亚的纯代工厂分流晶圆制造一样分流Fabless的份额?

Gartner分析师向集微网透露,这个问题有着多元复杂的解读方式。但总体来说和日本、欧洲的半导体路径发展有关,每一次半导体工艺的大革新都必然会带来制造成本的上升和巨额的资金投入,如果没有强有力的层顶设计和政府规划,船大难掉头。缺乏Fabless对整个半导体生态圈的优化和扩大,最后一些IDM大厂为了成本控制,只能在并购、拆分重组中原地打转。

飞利浦拆分出恩智浦,西门子拆分出英飞凌,东芝拆分出铠侠可以说是其中相对突出的典型案例;另外一点不容忽视的是美国Fabless公司的融资能力,他们往往是并购的主要发起者的主要原因之一是强大的金融能力的支撑,相对之下,日韩、欧洲的半导体公司就比较弱。总之,过去三十年以来,在全球半导体一轮又一轮的分工体系之下,欧洲和日韩并没有产生较强的Fabless土壤,总体衰微的态势反而让美国巩固了在该领域的强劲地位。

美国媒体和不少分析机构,对“半导体制造美国本土危机”叙事的话语体系有着精妙的拿捏,不经意间扩大或者缩小“fabrication”和“manufacturing”类似语词的内涵和外延,构成了一个二元话语构建:美国本土半导体制造业是否真正遭遇到危机,以及在何种角度阐述这种危机。

毋庸置疑,半导体产业的技术提升的基石是基础科学研究,在这方面,美国可谓是我们所俗称的“产学研结合”的发展模式的鼻祖。美国在半导体方面的基础研究来源主要有三个部分:商界、联邦政府和大学等非营利性机构,发展研究、应用研究和基础研究三大块的比例,可以由下图直观地反映出来:

在“好汉都有晶圆厂”的时代已经如风飘散之后,新崛起的大量Fabless工厂立于潮头。随着产业分工的细化和资本投入的精准化,Fabless的产能、产品线类型的分工也越来越地域性地系统化,下面这张图表可以对IC Insights的IDM和Fabless的全球表现力相照应:

绝大部分存储芯片和模拟芯片大厂都采用了IDM或者轻型IDM模式,尽可能把生产销售链掌握在自己手里,而逻辑芯片则由于交货流程,人力资金投入力度,芯片工艺等一系列因素的叠加,79%的产能和47%的销售都走了外包模式。高通、博通、英伟达、AMD等头部企业,在业界的地位目前看来很难被后入局者所撼动。

余论,美国半导体“危机感”的海外发散

SIA在几篇报告中连篇强调美国在半导体制造能力的份额从1990年的37%下降到了2020年的12%,这就是取了“制造能力”内涵的最小值,即外包代工的那一部分,却有意回避了30多年来美国IDM和Fabless稳中有升,且上升幅度不亚于东亚地区的这一事实。与此相映照的是中美贸易摩擦开始之初,美国官方同样不停地渲染美国对华贸易逆差问题,力图坐实中国“在搭美国便车”,却罔顾美国对华有着不可忽视的服务性顺差。顺差和逆差的统计范围和口径,也是可以被“操弄”的。

聚焦芯片离岸外包,涂抹制造份额下降的危机感,这一叙事范式飘洋过海传到了欧洲。在汽车芯片全球短缺的大背景下,欧盟反思危机根源和思考应对措施时,思路几乎和美国如出一辙,即力图扩大本土晶圆厂规模。

德国著名智库SNV资深分析师Jan-Peter Kleinhans曾接受过集微访谈的采访,日前他主持并邀请了集微网参加“欧盟数字罗盘”半导体振兴计划网上研讨会,为了实现欧盟在2030年达到芯片先进制程全球份额20%的目标,在会上他提出了上中下三策:上策是邀请台积电或者三星在欧洲设厂;中策是扩大英飞凌或者意法半导体的产品线;下策是借着英特尔 “IDM2.0”的东风,加大在爱尔兰设厂的力度。

上述解决路径无疑是美国半导体焦虑释缓策略的翻版,不过,这样一个问题意识和结局思路,很可能在深层次上缺失了对这个问题的反思:基础事实与构建事实的话语逻辑之间是否存在一条巨大鸿沟?(校对/Serena)

责编: Aki

隐德来希

作者

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