芯片大戰(zhàn)對兩岸半導(dǎo)體業(yè)界的影響

■ 曾曉栩

2020年全球半導(dǎo)體銷售呈現(xiàn)了逆勢增長的趨勢，主要是因為新冠肺炎疫情催生遠程辦公設(shè)備銷量劇增，“宅經(jīng)濟”帶來電子消費品需求高漲，全球汽車產(chǎn)業(yè)復(fù)蘇推動車用半導(dǎo)體需求強勁反彈。根據(jù)世界半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(SIA)數(shù)據(jù)，2020年全球半導(dǎo)體銷售額4390億美元，整體增長6.5%，抵消了新肺炎冠疫情早期全球訂單下滑的影響。

2021年2月3日中國《第一財經(jīng)》報道，2020年美國芯片制造商銷售額約2080億美元，幾乎占到全球半導(dǎo)體銷售的一半，占比約47%。同時，銷往美國的芯片規(guī)模約為941.5億美元，較2019年同期增長近20%。美國大量采購芯片的增長主要來自于高端存儲芯片需求的推動，大都用于數(shù)據(jù)中心等新興的應(yīng)用需求，包括谷歌、亞馬遜和微軟在內(nèi)的云計算巨頭，都大量采購了存儲芯片。全球主要存儲芯片制造商美國美光科技(Micron)執(zhí)行副總裁兼首席商務(wù)官Sumit Sadana 表示：“預(yù)計2021年全球半導(dǎo)體市場增長將達12%至5000億美元規(guī)模；其中存儲器增長將達19%至1460億美元規(guī)模。盡管已經(jīng)為應(yīng)對需求增長的趨勢做好充分準備，但是存儲器市場未來一年仍將維持供不應(yīng)求的局面?！?/p>

2020年以來，消費電子領(lǐng)域?qū)π酒男枨罂焖僭黾?，搶占了部分汽車芯片產(chǎn)能。汽車芯片短缺，放大了全球芯片產(chǎn)能緊張局面。晶圓制造及封測產(chǎn)能持續(xù)緊張，導(dǎo)致產(chǎn)品交付期延長。大部分晶圓廠及封測廠都不同程度進行了漲價，芯片成本大幅上升。但是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高景氣下，交付期大幅拉升，也有大量初創(chuàng)小微芯片設(shè)計公司因缺貨度日維艱，甚至出現(xiàn)排隊下單搖號購買芯片的情況。

最近，《日本經(jīng)濟新聞》一篇文章“臺積電強大引起美國焦慮”引起廣泛關(guān)注。文章稱，在全球半導(dǎo)體短缺嚴重的背景下，全球最大半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商臺積電(TSMC)的存在感在加強。車載用芯片的短缺尤其嚴重，已發(fā)展到德美日政府請求臺灣地區(qū)產(chǎn)商增產(chǎn)協(xié)助的罕見事態(tài)。一家企業(yè)的動向如此牽動全世界的情況很罕見。美國蘋果、高通、索尼這些大型企業(yè)派遣采購人員常駐臺灣地區(qū)，想盡辦法希望在產(chǎn)品中搭載臺積電的半導(dǎo)體，因為這將決定產(chǎn)品的性能。

一、中國中芯國際受美國制裁，臺灣地區(qū)芯片商受惠

2020年12月4日，中國最大芯片制造商中芯國際(SMIC)被美國正式列入中國涉軍企業(yè)名單。2020年9月，美國商務(wù)部認定中芯國際產(chǎn)品存在用于軍事目的“不可接受的風險”，因此對其實施出口限制，規(guī)定部分美國設(shè)備、原材料必須獲得出口許可證后才能向中芯繼續(xù)供貨。日本野村證券(Nomura)2020年12月6日發(fā)布最新報告認為，不管美國對于中芯國際的下一步行動是什么，美國對中芯限制的沖擊已經(jīng)形成，因為芯片從設(shè)計到制造的周期需耗時3到5年，若中芯國際無法給出未來3到5年的商業(yè)承諾，中國以外的客戶就不會冒險以中芯作為主要代工廠。

中芯國際作為中國最先進的晶圓代工廠，如同臺灣地區(qū)的臺積電、聯(lián)電一樣，專門替沒有晶圓廠的芯片設(shè)計公司制造芯片。摩根士丹利(Morgan Stanley)2020年12月6日報告稱，受到美國對中芯的限制所影響，美國客戶正試著從臺灣地區(qū)的供應(yīng)鏈準備更多庫存。自美國對中芯的限制消息發(fā)布以來，臺灣地區(qū)一些芯片制造商陸續(xù)接獲由中芯國際原客戶移轉(zhuǎn)過來的訂單。全球市場占有率第三大的NOR Flash 非易失存儲器制造商—中國兆易創(chuàng)新因為沒有自己的晶圓廠，長期將部分存儲器芯片委外，由中芯國際代工制造。美國對中芯的限制發(fā)布后，兆易創(chuàng)新一些大客戶開始在臺灣地區(qū)找尋第二、第三供應(yīng)源，如向在臺灣地區(qū)的華邦電子、旺宏電子下訂單，以分散風險。

2021年2月，日本經(jīng)濟新聞社統(tǒng)計了在臺灣地區(qū)上市的19家主要互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(IT)企業(yè)2020年12月營業(yè)收入，結(jié)果顯示，整體營收同比大幅增長25%，營收合計金額達到1.4642萬億元新臺幣，創(chuàng)單月新高。以臺積電為代表，2020年全年營收創(chuàng)歷史最高。臺灣《經(jīng)濟日報》《工商時報》等媒體1月15日報道，臺積電在1月14日召開的線上記者會上公布，臺積電2020年10-12月財報顯示，2020年10-12月營業(yè)收入增長14%，達到3615億元新臺幣，凈利潤同比增長23%，達到1427億元新臺幣，均創(chuàng)季度新高。從2020財年(截至2020年12月)全年看，營業(yè)收入增長25%，凈利潤增長50%，均創(chuàng)歷史新高。預(yù)計2021年臺積電營業(yè)收入也會增加15%，有望再度刷新歷史紀錄。

臺灣地區(qū)除了受惠部分芯片訂單轉(zhuǎn)移之外，如果中芯因美國限制而無法購入更先進的設(shè)備機器，制程技術(shù)受影響，有可能進一步拉大臺積電與中芯的技術(shù)差距。在先進制程的差距拉得愈開，臺積電將受惠愈大。

二、臺積電產(chǎn)能炙手可熱遭遇瘋狂搶單

臺積電借助和蘋果公司及華為公司的合作關(guān)系，占據(jù)了芯片代工制造的龍頭老大地位。華為被美國“制裁”，美國不允許臺積電為其代工，但是華為空出的產(chǎn)能很快被包括蘋果公司其他的手機廠商瓜分。據(jù)悉，臺積電有60%的收益來自美國市場，也就是說，臺積電一年就能從美國賺走273億美元。

作為全球最炙手可熱的晶圓代工企業(yè)，臺積電正處在風口浪尖上。臺積電的產(chǎn)能，特別是先進制程幾乎呈現(xiàn)被“瘋搶”狀態(tài)。即使臺積電宣布取消未來一段時間內(nèi)12英寸晶圓代工優(yōu)惠政策，一些大客戶還在加單。

美國AMD 超威半導(dǎo)體公司不斷加大對臺積電下單力度。因新冠肺炎疫情帶動“宅經(jīng)濟”商機，索尼和微軟新款游戲機賣到缺 貨，這 些 給AMD 的CPU 和GPU 提供了廣闊的市場空間，其Zen 3架構(gòu)移動處理器及RDNA 2架構(gòu)GPU 供不應(yīng)求，因此AMD大幅提高了對臺積電7納米制程的投片量，第一季度7納米投片量有望達到12萬片，成為僅次于蘋果的臺積電第二大客戶。

臺灣地區(qū)企業(yè)聯(lián)發(fā)科也在不斷加大在臺積電的下單量，包括OPPO、vivo、小米等手機廠全力沖刺出貨，以搶奪華為的市場份額，擴大對聯(lián)發(fā)科采購5G 手機芯片，從華為獨立出去的新榮耀也會采用聯(lián)發(fā)科5G 手機芯片。預(yù)估聯(lián)發(fā)科2021年上半年5G 手機芯片出貨量將達到8000-9000萬套，是2020年出貨量的1.6-1.8倍。這些芯片中的大部分都會交給臺積電生產(chǎn)。聯(lián)發(fā)科2020年發(fā)布的天璣1000系列、800/820系列、700/720系列、400系列等5G 手機芯片，均采用臺積電7納米、研發(fā)代號為MT6893的新一代旗艦級天璣1200系列，第一季度采用臺積電6納米投片。據(jù)估算，聯(lián)發(fā)科2021年第一季度7納米、6納米投片量將提升至11萬片，有望擠掉高通成為臺積電第三大客戶。

英特爾正在與臺積電接洽，計劃將其部分最先進的芯片交由臺積電代工生產(chǎn)。2020年，英特爾已有部分測試晶圓項目在臺積電展開，包括2021年上半年預(yù)計推出采用6納米制程的GPU，以及預(yù)估下半年量產(chǎn)并應(yīng)用在移動平臺、采用5納米制程的Atom 處理器。預(yù)估2021年大約有5%應(yīng)用在筆記本電腦的英特爾處理器將交由臺積電代工生產(chǎn)。另外，若英特爾與臺積電達成3納米制程處理器代工協(xié)議，則不排除2021年臺積電資本支出將再上調(diào)。

在臺積電已經(jīng)量產(chǎn)的制程工藝中，5納米和7納米是最先進的，也是產(chǎn)能最為緊張的。特別是5納米，自2020年9月不能再給華為海思代工生產(chǎn)5納米制程芯片之后，幾大芯片廠商迅速填補了5納米產(chǎn)能的空缺，主要包括蘋果、高通、AMD、Nvidia、聯(lián)發(fā)科和英特爾。

其中，蘋果對5納米制程的需求最為強烈，除了原本的A14、A14 X 應(yīng)用處理器之外，用于Mac Book 的M1處理器也開始投片。預(yù)估蘋果2021年第一季度可獲得臺積電4-4.5萬片5納米制程產(chǎn)能。除蘋果外，高通SDM875+芯片投入臺積電5納米制程的時間比預(yù)期快，聯(lián)發(fā)科的D2000也在2020年四季度開始在臺積電5納米產(chǎn)線投片。

三、臺積電因應(yīng)美國產(chǎn)業(yè)鏈要求在美國投建新廠

由于半導(dǎo)體需求迅速擴大，尤其是支持高速通信標準5G 的智能手機、高性能個人電腦和服務(wù)器使用的半導(dǎo)體需求高于預(yù)期，為確保技術(shù)領(lǐng)先、客戶需求與提供產(chǎn)能彈性，臺積電決定擴大投資，2021年資本支出金額將達250-280億美元，投資地區(qū)以臺灣地區(qū)和美國為主。資本支出中的80%將用于3納米、5納米及7納米等先進制程，10%資本支出將用于先進封裝與光罩，10%資本支出將用于特殊制程。大部分資金將用于擴充對臺灣地區(qū)生產(chǎn)3納米產(chǎn)品和5納米產(chǎn)品的臺南工廠、生產(chǎn)7納米產(chǎn)品的臺中工廠。臺積電將2021年預(yù)算資本支出從172億美元增加到280億美元，震驚市場，堪稱私營公司最高預(yù)算之一。

臺積電多數(shù)晶圓廠除集中在臺灣地區(qū)外，目前在美國華盛頓州已有一座8寸晶圓廠，在上海有一座8寸晶圓廠，在南京有一座12寸超大型晶圓廠。南京廠營運順利轉(zhuǎn)盈，月產(chǎn)能已由1.5萬片擴增至2萬片，制程技術(shù)以12納米及16納米為主。為因應(yīng)中國大陸對芯片持續(xù)增加的需求，臺積電規(guī)劃逐步擴充南京廠產(chǎn)能。

在美國建廠與否，一直是困擾臺積電的一個難題。2020年5月，臺積電宣布赴美設(shè)廠，在亞利桑那州購入約1100英畝土地。臺積電在亞利桑那州設(shè)廠的第一階段目標是2024年每個月生產(chǎn)2萬片晶圓，后續(xù)產(chǎn)能擴充規(guī)劃還得視市場狀況、成本經(jīng)濟以及美國政府所能提供的政策支持而定。從目前情況看，新建的5納米制程晶圓廠正在穩(wěn)步推進中，已在網(wǎng)上招募數(shù)百名工程師。亞利桑那州新廠將采用 5 納米制程技術(shù)，預(yù)計斥資約 120 億美元，成為臺積電在美國的第二個生產(chǎn)基地。5納米晶圓廠能否順利建成并投產(chǎn)，很大程度要看美國政府所承諾的補貼到位情況。由于美國本土人力成本很高，且產(chǎn)業(yè)環(huán)境和配套也不如臺灣那么好。另外，美國政府沒有給這些大企業(yè)在其本土建廠提供補貼的傳統(tǒng)，這方面的競爭力顯然不如中國大陸。

臺積電董事長劉德音曾表示，是否赴美建廠，關(guān)鍵在于美國政府補貼，希望美國聯(lián)邦政府與州政府能補貼臺積電在臺灣和亞利桑那州兩地間設(shè)廠的運營成本差距。由于美國本土缺乏先進的封測廠，沒有產(chǎn)業(yè)鏈上下游配套保障的話，制造出來的芯片如何實現(xiàn)封裝是一個難題，如果再運到亞洲進行封測的話，成本將大幅提升。

美國的芯片生產(chǎn)產(chǎn)能大部分都不掌握在自己手中，而是依賴亞洲的芯片代工廠。目前全球80%的芯片制造產(chǎn)能在亞洲，為了防止失去最先進的芯片工廠在芯片上受制，美國于2020年推出鼓勵在美國本土制造芯片的新政策，以刺激美國芯片工廠加大對芯片的投資生產(chǎn)。這項激勵政策將為美國公司以及世界上最大的芯片代工廠臺積電和三星等海外企業(yè)提供補貼資金。同時，美國為強化與臺灣供應(yīng)鏈合作，“美國在臺協(xié)會”“駐美國臺北經(jīng)濟文化代表處”與臺灣半導(dǎo)體協(xié)會和臺積電等業(yè)界代表多次舉辦供應(yīng)鏈產(chǎn)業(yè)座談會，以政府行為向臺積電施壓。

臺積電最終確定在美國設(shè)廠，也是在向美國表白，與美國只有合作關(guān)系沒有競爭關(guān)系。臺積電是美國鞏固半導(dǎo)體世界第一的代工，實質(zhì)上也是美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)。臺積電公告披露，2021年至2029年，在亞利桑那州工廠項目上支出約120億美元，也因此有分析師認為，這筆交易的預(yù)算暗示最終建廠規(guī)模不會太大，這一計劃的規(guī)模與臺積電在中國大陸的投資相似，意味著巧妙地意圖在中美之間尋求某種平衡。

四、中國大陸負重前行正在快速發(fā)展芯片制造能力

2021年1月25日，代 表 全 球半導(dǎo)體設(shè)備制造商的半導(dǎo)體供應(yīng)鏈行業(yè)組織(SEMI)向美國商務(wù)部寫信，呼吁拜登政府重審特朗普針對中國芯片出口管制的政策。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會稱，禁令讓美國本土半導(dǎo)體制造商的利益受到極大損害，并影響了某些外國半導(dǎo)體生產(chǎn)和測試設(shè)備制造商的利益。信中的內(nèi)容并非是希望美國就此對中國芯片領(lǐng)域解除制裁，而是有著更為追求絕對利益的想法。拜登的執(zhí)政口號是修復(fù)與盟友國家之間的關(guān)系，從而建立更加有建設(shè)性的“聯(lián)盟”。半導(dǎo)體供應(yīng)鏈行業(yè)組織建議，美國不要單獨對中國進行制裁，應(yīng)該聯(lián)合其他芯片制造國家和地區(qū)，只有整個聯(lián)盟都擁有統(tǒng)一的政策，才能真正解決美國政府最為擔憂的“國家安全問題”。

半導(dǎo)體供應(yīng)鏈行業(yè)組織和世界半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會最新發(fā)布的報告都指出，雖然總部位于美國的公司占到半導(dǎo)體銷售額的近一半，但到2020年，美國的芯片制造僅占全球的12%，遠低于1990年代30%左右的制造產(chǎn)能，進入21世紀后，大部分芯片制造產(chǎn)業(yè)向亞洲尤其是中國集中。根據(jù)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈行業(yè)組織報告，2012年中國大陸在全球晶圓產(chǎn)能排名僅位列第5，但2018年和2019年相繼超過美國和日本，位居第3。自2019年以來，中國大陸晶圓產(chǎn)能持續(xù)增長，2019年和2020年分別增長14%和21%，預(yù)計2021年至少增長17%。

作為對中國發(fā)動的經(jīng)濟戰(zhàn)的一部分，美國一直試圖阻止中國企業(yè)發(fā)展自行建造先進芯片工廠的能力。為了在2025年以前實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)自給自足，中國已經(jīng)把半導(dǎo)體放在數(shù)十億美元計劃的核心位置——尤其是美國的制裁阻礙中國從外部進口芯片之后。

2021年1月29日，中國工信部發(fā)布新聞稱，到2023年中國將發(fā)展15家收入達到100億元規(guī)模的電子元器件龍頭企業(yè)，形成一批具有國際競爭優(yōu)勢的企業(yè)。其中特別強調(diào)了突破“卡脖子”技術(shù)，實施重點產(chǎn)品高端提升行動，面向電路類元器件等重點產(chǎn)品，突破制約行業(yè)發(fā)展的專利、技術(shù)壁壘，補足電子元器件發(fā)展短板。

中國的芯片需求量大，國家巨額投資推動芯片產(chǎn)能大幅提升。半導(dǎo)體產(chǎn)品下游需求對國產(chǎn)支持度較以前有大幅提高，進而拉升了對中國國內(nèi)晶圓廠產(chǎn)能的需求。在半導(dǎo)體設(shè)備端，招投標數(shù)據(jù)顯示國產(chǎn)設(shè)備占比從2017年的8.19%逐步上升至2020年的20.13%。產(chǎn)能緊缺背景下半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有望開啟擴產(chǎn)潮，帶動半導(dǎo)體制造設(shè)備需求旺盛。而另一方面，中美摩擦下，美國加緊對華為、中芯國際等企業(yè)的限制，中國進口先進半導(dǎo)體核心設(shè)備受限，凸顯補齊產(chǎn)業(yè)鏈短板的緊迫性。美國對華芯片出口限制加劇了中國芯片緊缺的情況，這也倒逼國內(nèi)廠商不斷擴大產(chǎn)能投資。半導(dǎo)體設(shè)備國產(chǎn)替代進程有望加速。

國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備龍頭企業(yè)將邁入高速成長期。經(jīng)過國產(chǎn)廠商多年追趕，中國集成電路高端關(guān)鍵裝備已形成一定支撐能力。根據(jù)長江存儲2020年設(shè)備招標評標結(jié)果，中國本土企業(yè)在刻蝕設(shè)備、氧化擴散設(shè)備、研磨拋光設(shè)備、清洗設(shè)備領(lǐng)域的占有率已經(jīng)超過30%，在沉積、檢測、量測、測試設(shè)備等領(lǐng)域仍處于追趕狀態(tài)。中國的國產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備已經(jīng)完成“從0到1”的突破，正在向“從1到N”的高速成長期邁進。