半导体战国时代 西方何以担忧中国统一台湾

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文/方毓(台湾资深媒体人)

多年在全球化下半导体业界形成的分工、供应链和市场,几乎每家相关企业都可将利益最大化,可是,遭特朗普(Donald Trump)政府设限打乱,而拜登(Joe Biden)政府的对中政策几乎是“特规拜随”,甚且出手更重,并未重返战略理性路线。因之,整个市场未来势必会持续分割成一块一块,在各块状集团范围内,各拥有自己的设计、设备、供应链和市场,这对任何厂商都没好处,然而,全球还在持续撕裂且激烈竞争,这是半导体大厂的战国时代。

从2020年以来,美国和华为一直是外界非常关心的热门话题,美国先是通过加拿大扣押了孟晚舟,再全世界到处游说其他国家禁止华为5G网络设备。通过升级商务禁令,迫使台积电无法继续为华为进行芯片代工。

美国改变了半导体地缘政治

半导体现已不仅是手机、5G等科技产品的核心零件,更被推升至事关“国家安全”。去(2020)年5月,特朗普政府下令,凡用到有美国软件或设计制造设备的国内外厂商,“9月后不准跟华为做生意”。

美国对中国的封锁、打压,完全改变了半导体的地缘政治,以前多数出现在经济版面的“半导体”、“芯片”、“晶圆”等词汇,现在也经常出现在政治和国际版面。

半导体业界的强弱,大概有四个标准:设计、素材、制造装置、生产。从不同角度看,评价会完全不同。如台湾的台积电是遥遥领先的生产大厂,设计能力也甚佳,但制造装置就颇弱了;大陆华为设计不错,其他三项则不行;日本是素材、制造装置很强,生产则平平。2019年的占比,如从生产、设计金额来看,美国第一,43%、台湾第二,20%、韩国第三,16%,以下依序是日本的8%、欧洲的7%、中国的6%。

制造半导体的主要装置有研磨、成膜、涂布、曝光、蚀刻(细微加工)与洗净装置。产制方面拥有最先进制程的是台积电,与荷兰ASML(艾斯摩尔)半导体设备(曝光机,又名光刻机,及EUV极紫外光刻机等)制造商技术遥遥领先同行。

2020年半导体生产比重:台湾22%、韩国21%、日本15%、中国大陆15%、美国12%、其他20%。美国正拉盟国、地区,筹组剔除中国大陆的供应网。至于半导体的委托生产,台积电近年都超过五成,2021年的地区预估是台湾64%、韩国18%、大陆6%、其他12%。

现今半导体芯片是电脑、手机、AI、电玩、资讯储存的关键零件,它亦为人造卫星、战斗机、导弹导航等军事高科技不可或缺的核心零件;连汽车引擎管理、自动刹车、辅助驾驶等也需用到芯片,因新冠(COVID-19)疫情,在家工作、远距教学、视频会议等的技术也要大量用到芯片。

台湾的台积电拥有全球过半的芯片市占率,更掌握了全世界最先进的晶圆制程,看似如此强大的筹码,但能用它来交换什么对台湾有利的条件吗?(中央社)

台湾的半导体相关厂商很多,但现在被誉为“护台神山”,甚至受到全球宠爱的首推台湾积体电路制造(TSMC,下称台积电)。其强项为逻辑半导体,在细微化方面尤其独步全球,2020年已开始量产5奈米晶圆,今(2021)年可实验生产第一代3奈米产品;2024年更将迈向2奈米。三星(现5奈米、2022年3奈米)、英特尔(2023年7奈米)都跟不上,现正受美国制裁的大陆中芯,差得更多,在迈向10奈米。台积电所产制的半导体左右着苹果、高通、SONY等产品的性能,亦为美国高通、英伟达等半导体企业的委托生产工厂。

美国前特朗普政府急着索取台湾的技术,遂向台积电施压,去年台积电宣布要去美国亚利桑那州设厂(360亿美元,回应特朗普政府希望台湾先进技术在美国生产的压力),预定2024年起产制5奈米晶圆。2月上旬,从日本先传来台积电也要在其茨城县的筑波市与日方成立研发细微化的后工程新公司。台积电要去美、日设厂,实际上是美(特朗普政府)、日(经济产业省)两国政府的运作,台湾当局为讨好美日,亦在旁敲边鼓,台积电不敢不从。

由于新冠肺炎疫情、车市提早复苏,使得芯片的需求快速增长,约自去年四季度,车用半导体不足的问题浮现,美国通用汽车减产、福特调整生产,德国福克斯减少工时,日本丰田、日产、本田减产,速霸陆暂时停产。于是美、日、德车厂或通过蔡政府,或从不同管道请台积电帮忙,1月下旬台积电声明“缓解车用芯片供应挑战对汽车产业造成的影响是台积电的当务之急”、“正重新调配产能供给以增加对全球汽车产业的支持”。但现有产能就这么大,还有之前的订单,因此一时间不可能大转弯,车用半导体缺货大概还会延续数个月。

美突然揭示“太依赖台湾很危险”

台湾当局甚至利用台积电的重要性,作为两岸要是启战端时,冀求美日、国际社会应该来驰援的理由之一。国际、台湾对台积电如此寄予厚望,这大概是台积电最风光的一刻。可是,有人担心台积电此一“护台神山”将来会变成“护美神山”、“护日神山””。

今年3月初,美国国会设立的咨询委员会“人工智能国家安全委员会”(主席为Google前执行长施密特Eric Schmidt)的报告指出,美国会因依赖台湾,很快就要失去驱动美国企业与军事发展的微电子(半导体)尖端优势;强调美国必须建构好本身强韧的半导体设计与制造基地。同时突显台湾与大陆地理位置太接近,美国过于依赖台湾芯片很危险。西方国家政府、业界纷纷附和,深怕万一两岸统一,台积电的先进制程技术就会落入大陆之手。

台积电现在台湾有5万名员工,3月5日宣布今年要征破纪录的约9,000名新进人员,几近扩编两成;而且要用280亿美元投资设备,主要在台湾和美国。

其实,台积电如果从“企业经营决策”、“股东人数”来看,确实是台湾企业,但若从“股东持股占比”来看,却会呈现另一面貌,因为其外国机构及外国人股份占比高达77.02%,其余的包括台湾政府机构(8个,占6.38%),散户才占22.98%。

5月6日美国IBM发表全球首创2奈米芯片制造技术,声称已打造出全球第一个2奈米芯片,这项技术可以让芯片速度,较当今笔电、手机主流的7奈米芯片,提升45%,能源效率也提升75%。这是否超越了台积电?

拜登于今年4月12日在白宫罗斯福厅与美国大企业领袖举行视频峰会。(Reuters)

可知,当前顺遂的台积电,未来潜藏的挑战相当大。再者,半导体制程用水量极大,而台湾从去年即雨水不足,到今春起,新竹、中部、南部等三个科学园区皆面临严重缺水问题。不光是台积电、联电(UMC)、友达(AUO)、群创光电等几乎整个电子产业各厂都要靠水车供水、自行挖掘地下水或减量用水。台湾如果想把台积电等厂的先进制程留下,实应先克服“缺水、缺电、缺工、缺人、缺地”这“五缺”。

还有,诸多台厂与外国企业策略联盟的合纵连横,如台积电2020年与居全球影像感测器(CIS)领头羊的SONY结盟;联电2019年即与三星合作,今年则接受三星资助扩厂,为其生产影像处理器(ISP)及面板驱动芯片,而三星也有意图扩大晶圆代工的市占,于是颇有“台日联盟”与“台韩联军”对决的味道。这或许也是日前张忠谋演讲时说:在晶圆制造领域,三星是台积电强劲竞争对手的主要原因。

中芯领导层多来自台湾

中国由于遭到美国打压、围堵,政府与民间企业,更在半导体领域加大力度,增加国产化比率,卯力征求电子设计自动化(EDA)人才(这方面美国人独占鳌头,中国急起直追),又如:工业和信息化部要求增产车用芯片;投资基金以14亿美元收购韩国中坚半导体公司美格纳(MagnaChip);大量购买中古半导体装置(约八成都流向大陆);开始企业整合,如2月下旬IT大厂中国电科集团便准备吸收普天信息集团,以增强国际竞争力;华为出资支持大陆20家半导体公司及另5家高科技公司,铺建自己的供应链,避开美国的围堵管制。

美英等强权常诬指中国“窃取”科技技术、知识产权,要求转移技术,实则大陆本身就是IT大国,何须“窃取”(5G即居主导地位,其他企业都没有这么好的技术,岂有必要“窃取”或硬要求转移技术?)况且,当今控制、窃听、窃取全球各国机密最多、最广泛的是美国国家安全局(NSA)。

近些年来华为的科技十分超前,这在美国的眼里是肯定不行的,所以处处受到美国的打击压制。

平心而论,中国的崛起是自己拼出来的,1978年至2018年的40年间,大陆有600万人留学海外,其中85%都返国服务,贡献一己之力。有些领域已臻一流,但在半导体、机器人工程、先进制造技术、制药等核心的尖端技术仍稍有落后。大陆现在都是合法取得外国技术,支付给外国的专利使用费、版权使用费,2007年至2017年间大幅增长了四倍,约300亿美元,大陆为了技术的支付额,名列世界第四,比日本、新加坡、韩国合计的总额还多。

大陆乘机发展独自的半导体体系

大陆的中芯国际集成电路制造(SMIC),去年12月上旬宣布投资76亿美元设立新厂。创办人张汝京来自台湾,他在德州仪器工作时是张忠谋下属,短暂待过台积电,被誉为“中国半导体之父”;中芯现在四位最高经营领导人中,董事长周子学为浙江人,其他三位副董事长蒋尚义(台积电)、共同CEO赵海军(茂德科技)、共同CEO梁孟松(台积电前资深研发处长)都来自台湾。事实上,两岸在半导体发展上,关系出奇密切。虽然台湾蔡政府亲美媚日,两岸政治对立,但台湾的IT、5G、电动汽车(EV)等业界仍理性看待大陆的市场潜力,与美国政府的意图逆行,跟大陆企业合作、亲近、相互投资,并有80万台商在大陆打拼。

来自台湾的张汝京于2000年创办中芯国际,被称为“中国半导体之父”。(多维新闻)

华为是另一家遭受美国大力围堵、阻断供应链的大陆企业。碍于美国的规定,台积电、联发科、SONY从2020年9月15日起,原则上都不能将半导体卖给华为,华为只能靠大陆的中芯、中微半导体设备(AMEC,蚀刻、细微加工)、北京华大九天软件(半导体自动设计工具)、芯和半导体科技等来支撑(台、日企业也损失很多华为巨额的订单)。英国等部分欧洲国家也排除华为,迫使华为将海外事业重心转向东南亚。

有一外界较不注意的现象是,日本很多半导体工程师、人才流向中国。有日本人在大陆投资台积电,也有日籍工程师在大陆厂工作。不少新兴的日本半导体相关公司,例如做半导体材料的Ferrotec(在台湾也有设厂,台湾飞罗得公司)和加工的RS Technologies(台湾子公司为艾尔斯半导体公司),看见大陆的旺盛需求,也去大陆扩大投资,寻找市场活路。

中国大陆的半导体现正加速摆脱美国的束缚,提高使用大陆设备的比率,也尝试搜寻美国以外的技术、设备,反而促成大陆独力发展本身的半导体体系。2020年中,已可不用美国设备制出40奈米晶圆,虽然仍是低阶,但已可供家电产品使用,并打算再两年制出28奈米的半导体。

大陆3月上旬召开的全国人大,国务院总理李克强已宣示,2021年至2025年的五年计划中,研究开发费年增7%,七项重点领域中,包括了半导体。可知,大陆拥有莫大的潜力和爆发力。

(本文经《海峡评论》授权转载,原文标题为《半导体大厂进入战国时代:评华府对中国的科技封锁与打压》)

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