全球半导体存亡大战:中国“芯”会碎一地吗?

半导体生死战(上):中国「芯」会碎一地吗?

徐子軒

字节跳动宣布要进军半导体,商汤科技、阿里巴巴、腾讯等AI巨头也都有自己的晶片计画,显示中国已进入新一波的半导体热潮。
图/路透社

正当全球车厂因缺乏晶片而被迫减产之际,欧美大国政府除了向台湾等供应者求援,更纷纷祭出半导体政策以打破现状。在众多竞争者裡,中国或许是一个特别值得观察的对象,如中国汽车第一品牌吉利汽车,与百度、安谋(ARM)中国等企业成立湖北芯擎,试图在明年或2023年开发出自己的7奈米车用晶片。

无独有偶,百度自主研发的崑崙7奈米芯片,在3月募集了20亿美元的新融资,预计今年年底量产。另外,抖音母公司字节跳动(ByteDance)宣布要进军半导体,正在招募晶片团队,商汤科技、阿里巴巴、腾讯等AI巨头,也都有自己的晶片计画,显示中国已进入新一波的半导体热潮。

对照起刚倒闭的武汉弘芯半导体、破产的南京德科码半导体、数度债券违约的紫光集团等企业,很多都是为了赚中国政府补助的科技门外汉,阿里巴巴等企业则是赫赫有名的科技新贵,有它们加入半导体国家队,或许会更让中国人感到心安。但事实上,它们所面临的情势并不容易,正处于中美对峙的风暴。

美中贸易战催生的「中国製造」

要了解中国自主研发半导体的难度,不妨先从北京的政策谈起。1991年中国推出第八个五年计划,半导体行业便是国家发展的主要目标,但受限于技术、人才与资金等,始终未能获得显著进展。千禧年后,中国大举挖角,最重要的关键是吸引台湾半导体人才跳槽,成立中芯国际(SMIC),扶助半导体行业逐渐国际化。

不过,中国依旧和其他晶圆代工厂密切合作,像是台企台积电与联电、美企格罗方德(Global
Foundries)、韩企三星等,也不断祭出各种补助吸引外资进驻,如联电投资的和舰科技、台积电的松江厂等。这是因为中国的半导体製程较稚嫩,如中芯国际直到2019年底才开始生产14奈米晶片,比美国和东亚厂商落后至少两代,仍需依靠外部支持。

随著习近平于2014年晋升为党总书记,中国更加著重发展科技核心技术。当年度成立了国家集成电路产业投资基金(简称大基金,2019又推出第二期基金),以至少3,000多亿人民币扶持厂商,隔年发布中国製造2025,打算推翻过去「造不如买,买不如租」的模式,真正转为製造大国,这一举措标志著中国开始降低对外国供应依赖度的转折点。

然而习政权企图扩大半导体国造的市场份额——从9%到70%——却被当时的欧巴马政府视为是扭曲市场机制。对于中国要求技术转让、合资或本地化作为市场准入的交换条件,以及大基金的併购,更被批评是不公平的国家干预政策。此时欧巴马行将卸任,其政府最后对于中国的评估,也成为川普继任后的主要观点。

2018年美国贸易代表(USTR)提出关于中国贸易政策的301报告,当中便指出中国的违规行为。像是福建晋华集成电路公司,曾与联电合作开发DRAM技术,但被美国的美光(Micron)科技告上法庭,原因是共谋盗窃美光商业机密。后来联电在美国认罪、支付美光和解金,晋华则被美国列入制裁名单,目前仍处于停摆状况,可能面临倒闭。

之后让习政权更加警惕的是,川普政府向华为与中兴下了杀手锏。美中贸易战限制各国向中国供应包含美国技术的晶片,像是台积电对华为处理器晶片的断货,已构成华为生存的最大障碍。此举也等于告诉中国不能再依靠进口,必须发展核心技术,因此在最新的第十四个五年计划裡,优先事项之一即是要全力发展生产半导体的自主权。

美中贸易战限制各国向中国供应包含美国技术的晶片,等于告诉中国不能再依靠进口,必须发展核心技术。 图/法新社

中国「银弹攻势」为何仍碰壁?

多年来,中国晶片製造商获得了至少500亿美元的政府补贴,是台湾企业的100倍,而美国企业是零。中企还受益于免税期、免费土地、优惠贷款和採购激励等措施,使晶片产能大为提升。到2019年,中国在12吋晶圆市场份额已达12%,与美国并驾齐驱,仅次于韩国的26%、台湾的22%与日本的16%。

根据摩尔定律,晶片上的晶体数量会在一定时间内翻倍,这是由于大量投入研发资金与人力的成果。中国有的是钱,但缺乏人才和创新能力,会严重阻碍自给自足的供应链,因此习政权除了既有的大基金外,在十四五裡又增加1.4兆美元经费,包括以重金从台湾半导体企业挖角,希望加快产业发展。

迄今为止,中国的银弹攻势,配合国内庞大市场需求,正在半导体产业逐步站稳脚跟。根据官方统计,2016到2020年的複合年增长率都保持20%,如果继续保持下去,且其他国家都没有显著作为的话,那麽预计到2030年,中国将佔有28%的市场,成为全球最大半导体製造国。

不过,上述市场份额不代表完全由中国製造,因为这是包含外资在中国设厂生产的数字。以2019年中国的积体电路(IC)生产市场观之,中企只佔约莫四成,包括设计与晶圆代工等,其馀则由台积电、三星等外商包办。换言之,即使十年后中国成为最大製造国,也无法主导半导体产业。

更进一步来看,中国製造短期目标是到2020年,晶片等半导体组件的国产比达到40%,然而去年统计显示只有16%左右,离原本设定差距甚大。甚至有研究公司预测,到2024年产量仅能提高到20.7%,中国不太可能在短期内有爆发性的独立製造能力,2025的70%目标应无法达成。

中国「芯」会碎一地吗?

有论者认为,习政权想建立内部晶片供应链,并试图自力更生是不现实的做法。由于半导体属于高度分工,涉及不同的组件和製造阶段,经过长期发展后,大企业各拥天地,没人能独佔全部市场。像是Intel做为全球最大半导体供应者,儘管最近宣布重返晶圆代工,但可预见的未来仍得依靠台积电等大厂,更遑论技术差一大截的中企。

如前述湖北芯擎的7奈米晶片、百度的崑崙7奈米芯片等,都传出将委由台积电代工,因为中国仍不具成熟的7奈米製程。特别是当华府正设法阻挡荷兰企业ASML出售晶圆产业的关键设备——极紫外光刻机(EUV)给中国,这会限制中企的製造能力,让习政权砸大钱也难以跨越技术门槛。

到最后,中国製造的额外产能必然会变成无利可图。对习政权来说,中国上下早已习惯砸钱换产能,纵使有些半导体企业出了状况,但资金仍旧充沛,不愁没有投资标的。且多馀的产能或可透过外交与经济手段,迫使他国接收,因此仍坚持推动国造。

值得注意的是,即使中国有理性官员已注意到半导体行业经历混乱发展,表示许多公司盲目地进军,会认真考虑大型项目的财务可行性,但迄今为止,习政权还没有显露出减少大量补贴的意愿。相反地,在拜登上任后,美中进入高科技贸易战的新阶段,习政权更强调扩大科技内循环,必然透入全力解决美国科技掣肘的问题,双方也将继续博弈。

有论者认为,习政权想建立内部晶片供应链,并试图自力更生是不现实的做法。 图/路透社

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