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“芯片荒”正在激起全球科技民族主义浪潮

2021年3月17日,中国国际半导体展在上海开幕,1100多家国内外行业展商参展,集中展示芯片设计、制造、封测以及设备、材料供应等全产业链领域内的产品和技术。 (新华社/图)

  • 上世纪80年代,美国对日本企业发动的“芯片战争”,开创了对盟友经济利益的打击先例,也第一次明确将“国家安全”列入贸易战的行动理由。
  • “我们要建立全球的多边控制体系,就要解决主要芯片生产国共同的担忧,创造公平的竞争环境,才能使得政策的效益最大化,实现对国家安全和经济竞争力的伤害最小化。”

文 | 南方周末特约撰稿 梁晴川

责任编辑 | 于冬

2020年12月以来,席卷全球产业界的“芯片荒”仍在继续,正影响着全球政治和经济。
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贸易战、新冠疫情与寡头垄断

 

汽车行业是“芯片荒”的重灾区。2020年12月,德国大众汽车集团首次就芯片短缺发声。不久,通用、福特等汽车制造商也以减产应对,预计第一季度美国汽车产量将减少10万辆。日本本田也停止了其在英国南部小镇斯温顿工厂的运作。
据国际咨询公司AlixPartners预计,2021年度全球汽车行业将因为“芯片荒”损失606亿美元。
全球消费电子产业也未能幸免。美国苹果公司行政总裁库克(Tim Cook)表示“半导体供应非常紧张”,日本索尼公司也承认芯片短缺是造成其家用式游戏机Play Station 5供不应求的主要原因。
英特尔(Intel)、高通(Qualcomm)、美光科技(Micron Technology)以及AMD等半导体企业纷纷要求美国总统拜登提供解决之法。
新冠肺炎疫情是新一轮“芯片荒”的导火索。在居家隔离和远程办公期间,人们对手机、电脑、游戏机等电子产品的需求陡增。
“多年来,我们一直在讨论如何运用5G技术、互联网和大数据云端居家工作。今天,一切设想突然变成了现实。”全球半导体协会(WSA)秘书长乔迪·谢尔顿(Jodi Shelton)说。
据市场研究机构Gfk统计,2020年,德国电视机销量上升了11.2%,笔记本电脑销量增长了24%,电脑显示屏销量激增60%。美国商务部发布的最新数据显示,2021年1月,电子产品和家电零售销售额环比增长了14.7%。
2019年6月以来,特朗普政府在半导体领域发动的贸易战,也让原本严重的“芯片荒”雪上加霜。贸易战不仅限制了芯片的产能,还加剧了需求方普遍的悲观预期。
不少制造业巨头纷纷大规模囤积芯片。日本汽车制造商丰田公司打破了它低库存、短周转的“及时生产制度”,至少囤积了1至4个月的芯片使用量。
作为芯片制造的上游产业,光刻机市场也受到“芯片荒”影响而火热起来。三年来,荷兰ASML公司的光刻机占全球市场80%左右,其产品销量一直供不应求。据《日经亚洲评论》报道,二手芯片制造设备也水涨船高,平均涨价20%,光刻机等核心设备则上涨3倍。
近年来,半导体行业越来越呈现寡头垄断的行业格局,“鸡蛋集中在少数几个篮子里”也加剧了芯片断供的风险。
2005年,全球可生产高端芯片的企业大约有15家,当前只剩下三星、台积电能够设计并制造5纳米(Nm)芯片,高端处理器制造商也只剩下三星、英特尔和台积电。
据美国半导体工业协会估计,全球芯片市场的年产值大约为4260亿美元,仅次于石油。电动车等行业欣欣向荣,加速了半导体取代石油战略地位的步伐。
2

 

“设计芯片比以往更容易,

制造芯片却从未如此艰难”

 

当前,全球大约80%的芯片制造产能集中在亚洲,主要分布在韩国和中国台湾,这是全球产业链按照市场要素进行资源配置和分工的结果。
过去的数十年里,美国英特尔等企业一直垄断着芯片制造业。上世纪90年代,美国企业开始将投资额大、附加值小的生产制造环节甩给了亚洲企业,自身则更专注于芯片产业的设计开发。
“芯片设计尽管不像在Etsy(一家工艺品跨境电子商务平台)上设计一件定制T恤衫那么简单。但是,大量的自动化工具还是使得芯片设计过程变得更顺利。”英国半导体市场研究公司未来地平线(Future Horizons)负责人马尔科姆·佩恩(Macolm Penn)认为,“如今,设计芯片比以往任何时候都更容易,制造芯片却从未如此艰难。”
对于芯片制造商来说,“摩尔定律”(Moore’s law)所描述的芯片制造业高歌猛进现象已不复存在。
1965年,英特尔联合创始人戈登·摩尔发现:大约每隔18个月,集成电路上可以容纳的晶体管数量就会翻一番,性能提升一倍,成本则折半。
“摩尔定律已经失效或放慢了脚步,现在晶体管数翻番的时间需要3年,但它并没有死掉,可能还会再延续10年。”全球最大光刻系统供应商ASML的高管东尼·严(Tony Yan)认为。
近年来,芯片制造的技术和资本投入越来越呈现密集化的特征。一台公共汽车大小的光刻机就至少需要1亿美元,等离子蚀刻机、蒸汽沉积机等关键设备的造价也不菲。
据麦肯锡(McKinsey)咨询公司统计,2011年,一家高端半导体工厂的造价在30亿至40亿美元之间。2020年夏天,台积电的3纳米芯片制造工厂开始动工,仅基础设置投资总额就高达195亿美元。
芯片设计与制造两个环节的形势发生逆转,导致老牌芯片企业逐渐失去了比较优势:AMD开始专注设计环节,几乎完全放弃了芯片制造业务;英特尔的制造技术也已明显落后于三星和台积电,主导产品仍停留在10纳米芯片阶段;在制造业东移的过程中,三星和台积电等亚洲企业逐渐完成了资本和技术的积累。
高额的资金投入和技术风险,导致芯片制造业呈现寡头垄断的格局,多数域外企业对芯片制造业务板块望而却步,只有谷歌、亚马逊等少数科技巨头跃跃欲试,但新入圈者至今没有制造出有竞争力的产品。

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“长鞭效应”更明显

 

上世纪90年代,美国的半导体芯片制造大约占全球市场的37%。当前,美国的芯片自产率仅能满足国内需求的12%。
全球化的分工带来丰厚的收益。但是,过长的产业链也难免产生“长鞭效应”(Bullwhip effect),在局部导致产销、供需脱节,处在上游的欧美企业不再像以往那样能够控制住整条产业链。
“去工业化”还为美国带来很多经济和社会问题,这在东北部“铁锈地带”(Rust Belt)尤为明显。2018年10月,在匹兹堡可以看到,多数工厂已废弃,机器因停转而生锈,不仅传统的钢铁和汽车制造业衰落,产业周边的包装、运输、进出口和餐饮娱乐也一片萧条,大批工人失业,不少人以帐篷和破旧的汽车为家。
“铁锈地带”为美国经济和政局带来诸多不确定因素。2009年1月,奥巴马就任总统后,一度提出“再工业化”“制造业回流”等口号,试图通过大幅减税和资金扶持来重振美国制造业。
“美国优先”“让美国再次伟大”,2017年1月,特朗普上台后开始使用更多手段重振制造业,包括减税、减少管制等传统手段,也不惜发动贸易战来保护美国的制造业,尤其对于半导体产业更是保护有加。
“在半导体领域,如果潜在的对手长期超过美国,或者突然切断美国使用尖端芯片的渠道,那么它就可能在战争的各个领域占据上风。”2021年3月1日,多家科技巨头联手为美国政府和国会撰写的一份行业报告写道。
这份充满惊悚和危机意味的研究报告受到五角大楼的资助。在该报告的委员会名单中,微软、亚马逊、甲骨文等科技企业高管的名字赫然在列,谷歌前首席执行官埃里克·施密特(Eric Schmidt)则是带头人物。
施密特生于1955年,一度在奥巴马政府时期获得商务部长提名,还曾担任美国国防部科技顾问。如今,他领导着一家名为“中国战略组”的智库。
“白宫应该同意向在美国本土建立新的芯片制造厂的公司提供巨额税收减免。”施密特在听证会上呼吁。
长期以来,渲染外部威胁以争取财政支持,则是美国利益集团的惯用手段之一,而施密特被认为是美国“硅谷”利益集团的代表。
就在听证会的次日,美国总统拜登就签署了一项行政命令,同意国会提出的一项370亿美元的计划,用于提高境内的芯片产能。
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三十多年的“围堵”政策

 

2019年以来,特朗普政府出台了一系列出口管制政策。例如,将14类前沿技术列入“封锁清单”,把外资审批核查的重点瞄准27个核心高科技产业。此外,来自半导体、航空航天和人工智能等领域的赴美留学签证也受到限制。
特朗普政府推行的贸易保护主义,跟三十多年前美国对盟友日本发动的“芯片战争”如出一辙。
1976年3月,日本政府正式实施“超大规模集成电路(VLSI)”计划,主要策略是以国家力量打通产学研壁垒:由通产省牵头整合NEC、三菱、富士通和东芝等企业的科研力量,在半导体领域向美国的霸主地位发起挑战。
日本政府主导的“集中力量办大事”,很快超越了美国硅谷的“同槽竞争模式”。据日本学者西村吉雄在《日本电子产业兴衰录》一书中记载,1980年,日本攻下了全球30%的半导体内存市场,5年后这一比例超过50%,两年后达到最高峰为80%。
日本半导体产业进入高光时刻,美国“硅谷”则一片哀鸿遍野。1981年,AMD净利润同比下降了三分之二,整个美国半导体业从上一年度的盈利5200万美元逆转为亏损1100万美元。次年,英特尔宣布裁员两千多人。
日本企业还乘胜兼并美国企业。1987年,富士通宣布将收购美国仙童半导体80%的股份,后者一直被视为美国硅谷的“精神母体”,英特尔等多家企业的创始人都来自仙童半导体公司。
“这种情况如果继续下去,硅谷将会成为一片废墟。”当时,英特尔创始人罗伯特·诺伊斯沮丧地说。
历经七年的游说工作,美国半导体工业协会(SIA)最终以“危害国家安全”为由成功说服政府:1986年初,日本企业被认定只读存储器倾销;同年9月,美方迫使日方签署《美日半导体协议》,要求日本必须开放半导体市场,并保证5年内国外公司获得20%市场份额。
此后,美国政府又对来自日本的3亿美元芯片征收了100%的惩罚性关税,并否决了富士通收购仙童半导体公司。在美方“芯片战争”的一系列打击下,日本半导体产业由盛转衰,至今仍维持在全球销售市场的十分之一左右。
“这实在是欺人太甚!”在畅销书《失去的制造业:日本制造业的败北》中,曾在半导体领域从业的汤之上隆气愤地写道:美国对日本发动的“芯片战争”,开创了对盟友经济利益的打击先例,也第一次明确将“国家安全”列入贸易战的行动理由。
自此,美国历届政府或多或少都会沿袭对日“芯片战争”手段。2021年2月底,就全球芯片短缺可能对经济和地缘政治带来冲击,拜登下令开展为期100天的产业供应链审查。数天后,一项有关半导体领域的技术采购及交易规范开始实施。
不过,美国半导体产业对政府干预的立场并不一致。2021年3月1日,代表芯片制造商利益的美国国家人工智能安全委员会(NSCAI)向国会建议,收紧芯片制造技术“阻塞点”(choke points),因为“半导体关系国家安全”,还可能引发灾难性的“人工智能军备竞赛”。
不少半导体设计商和上游的设备制造商则呼吁放开产业管制政策。2021年1月25日,国际半导体产业协会(SEMI)在致美国商务部的公开信中指出:在芯片出口问题上采取限制政策并不有效,不仅对美国的产业造成不必要的伤害,还容易招致美国的出口商受到报复。
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拉拢、联盟与长臂管辖

 

与三十多年前的对日“芯片战争”略有不同,美国政府最近的芯片管制政策开始超越了传统的双边关系。
2021年2月24日,拜登还签署了一项行政命令,要求加强跟日本、韩国、澳大利亚以及中国台湾地区合作,建立“芯片供应链同盟”,包括拉拢台积电等芯片制造商在美投资设厂。
“台积电是全球排名第一的高端芯片制造商。它与英特尔不同,后者所做的是设计芯片、制造芯片,台积电所做的就是为其它厂商代工。”2020年5月,时任美国国务卿蓬佩奥在记者会上透露,台积电晶片已经用于美国F-35战机。
台积电发迹于上世纪80年代,正值美国打压日本半导体产业之际,台积电承接了大批代工业务,并在90年代美国对外转移制造业的潮流中壮大。
据Seeking Alpha发布的数据,2019年,台积电的销售总额为350亿美元。2020年,它覆盖了全球芯片制造市场的一半以上。
如今,台积电已经被美国政客与美国国家安全关联在一起。2019年11月,台积电创办者张忠谋也公开承认,“现在的世界已经不安宁了,台积电变成了地缘战略家的必争之地。”
2021年3月,就在韩国三星电子的美国工厂因为停水停电陷入瘫痪之际,一名美国政府官员透露,美方为台积电提供了可以建设“超大晶圆厂”的大片土地,以及巨额的财政补贴和税收减免。
近来,台湾舆论也一直在炒作“芯片换疫苗”的话题。“台经院”景气预测中心主任孙明德公开呼吁,“如果台湾能以晶片换取新冠肺炎疫苗,医护人员也能持续守护台湾,让产业界安心生产。”
2021年底,台积电新设立的美国工厂有望投产。不过,从台积电发布的人员招聘信息来看,它并不打算从台湾派出大批优秀员工,而是公开招聘新员工,它在美国工厂生产的5纳米芯片也不是台积电最先进的产品。
为了将境内的芯片产能转化为对外“芯片战争”的战斗力,2020年初,美国商务部就着手修改了《外国直接生产规则》(FDPR),以便对使用美国半导体技术和软件且涉及军事和国家安全的国外半导体制造设备企业实行出口限制。
修正案将美国的“长臂管辖权”延伸到国际市场。据德国之声报道,美国政府多次向全球首屈一指的芯片光刻机制造商荷兰ASML公司施压,要求停止向相关国家出售产品和技术。
美国政府发动的新一轮“芯片战争”,正在激化全球层面的科技民族主义浪潮。据《日经新闻》透露,日本政府也拉拢台积电在境内投资设厂。
德国总理默克尔、法国总统马克龙等政要也纷纷表态,欧洲必须完善自己的芯片产业链。据英国广播公司(BBC)报道,一项名为“欧盟2030数字指南针”的计划提出,2030年前,欧盟生产的芯片要占全球市场的20%。
不断加剧的科技民族主义,正在引发新一轮“人工智能竞赛”,此举也引起全球化人士的担忧。
“我们要建立全球的多边控制体系,就要解决主要芯片生产国共同的担忧,创造公平的竞争环境,才能使得政策的效益最大化,实现对国家安全和经济竞争力的伤害最小化。”国际半导体产业协会主席阿吉特·马诺查(Ajit Manocha)不无担忧地表示。
 
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