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美国人眼中的中国半导体

作者:匿名    来源:未知   
浏览:860    发布:2021-07-15 14:09:25

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就在上个月,中国将宇航员送入太空,登上一个新的空间站。今年早些时候,中国火星车登陆了火星。据中国官方媒体报道称,中国空间站和火星探测器内部都是 100% 自主设计和生产的半导体,这表明中国制造日复杂微芯片的能力与日俱进。

虽然中国已经掌握了一些芯片技术,但其商用半导体产业仍处于起步阶段。中国政府也正在认真努力缩小差距,从 2014 年到 2030 年间,中国计划在半导体上投资超过 1500 亿美元。在蓬勃发展的市场和这些政府投资的推动下,中国有望在某些半导体细分市场中变得越来越具有竞争力。

为了形成有针对性的、适当的美国政策回应,重要的是要审视中国目前在半导体供应链中的地位、前景如何,以及中国半导体产业政策的哪些方面可能会带来挑战。

我们认为,与中国长期竞争的制胜法宝是投资美国半导体技术并加强美国芯片供应链的弹性。

一、中国在全球电子供应链中的重要作用

中国是世界上最大的制造中心,生产了全球 36% 的电子产品——包括智能手机、计算机、云服务器和电信基础设施——这巩固了中国作为全球电子供应链中最大节点的地位。此外,中国拥有世界近五分之一的人口,是仅次于美国的第二大嵌入式半导体电子设备最终消费市场。

这些动态背后的驱动力是高度全球化的半导体和 ICT 供应链,中国本土和跨国合同电子制造商在中国进口半导体,然后组装成科技产品,再出口或在国内市场销售以供最终消费. 

为了强调这一点,我们来看一组数字。2020 年,中国进口了高达 3780 亿美元的半导体;组装了全球 35% 的电子设备;出口了全球电视、个人电脑和手机出口量的 30% 至 70%(取决于产品);并消耗了所有支持半导体的电子产品的四分之一。进入这个庞大的市场对于当今和未来任何具有全球竞争力的芯片公司的成功都至关重要。

作为半导体领域的后来者,中国本土芯片产业规模相对较小,仅占全球半导体总销售额的 7.6%。中国芯片公司主要向消费、通信和工业终端市场销售分立半导体、低端逻辑芯片和模拟芯片。中国芯片公司在高端逻辑、先进模拟和前沿存储产品市场上明显缺席。

中国本土的半导体供应链更不发达。它在先进的逻辑代工生产、EDA 工具、芯片设计 IP、半导体制造设备和半导体材料方面明显落后。中国代工厂目前专注于更成熟的节点,中国在设备和材料层面的供应链能力目前仅限于较旧的技术。

而在高度互联、层次分明的全球半导体供应链中,中国目前拥有一些显著优势。它已经是外包组装、封装和测试 (OSAT) 的全球领导者。中国领先的 OSAT 企业跻身全球前 10 名 OSAT 公司之列,2020 年合计占 OSAT 市场总量的 38%。中国 OSAT 公司也走向全球,其 30% 以上的制造设施位于中国以外。

虽然中国仅占全球芯片销售市场的 7.6%,但这个数字正在快速增长,而且由于国内市场的蓬勃发展,中国正在取得重大进展。中国无晶圆厂公司和 IDM 领导者在中端移动处理器和基带、嵌入式 CPU、网络处理器、传感器和功率器件开发方面取得了显著进展。

到 2020 年,中国大陆公司已经占据了全球无晶圆厂半导体市场 16% 的份额,位居第三,仅次于美国和中国台湾。中国也在迅速缩小人工智能芯片设计的差距,部分原因是中国超大规模云和消费智能设备市场的需求快速增长,以及芯片设计进入门槛较低。中国的无晶圆厂公司现在正在为从人工智能到 5G 通信的所有领域开发 7/5 纳米芯片设计。

中国也是重要的前端晶圆制造国。随着中国和外国代工厂和 IDM 建立晶圆厂以确保靠近客户供应链,目前全球约 23% 的晶圆安装产能位于中国大陆,其中 30% 由主要来自其他东亚国家的跨国公司拥有。虽然近 95% 已安装的中国本土产能是相对落后的节点(>28nm),但随着我们经济的数字化转型加速了对新旧芯片的需求,这些更成熟的制造技术的相关性不应被忽视。

二、中国半导体产业政策

虽然中国政府长期以来一直有支持其新兴芯片产业的产业政策,但随着中国发布了《国家集成电路促进指南》之后,该指南在产业收入、产能和技术进步方面制定了雄心勃勃的目标,因此自 2014 年以来,中国加快了集成电路的发展步伐。一年后,中国发布了备受争议的2025 计划,其中设定了中国到 2025 年实现 70% 半导体自给率的理想目标。中国半导体产业政策的核心是国家集成电路产业发展投资基金(被称为“大基金”),该基金成立于 2014 年,拥有数百亿亿美元的融资金额。大基金在 2019 年获得了超过 350 亿美元的第二轮融资,并已经开始投向产业的多个垂直领域。此外,中国还宣布了超过 15 个地方政府 IC 基金,总额达 250 亿美元,专门用于资助中国半导体公司。加上国家基金,这相当于 730 亿美元,这是任何其他国家都无法比拟的。但是,这还不包括仅超过 500 亿美元的政府补助、股权投资和低息贷款。这相当于 730 亿美元,这是任何其他国家都无法比拟的。

中国政府在支持本国半导体产业方面的作用怎么强调都不为过。经合组织 2019 年的一项研究发现,2014-2018 年间,中国 4 家国有半导体公司从中国金融机构获得的低于市场贷款的总额为 48.5 亿美元,占 21 家公司的低于市场贷款的 98%。此外,在整个行业中,中国半导体行业 43% 的注册资本(总计 510 亿美元)由中国政府直接或间接拥有或控制,表明政府对其行业发展方向具有重大影响。中国政府为支持国内半导体行业量身定制的其他激励措施包括赠款、降低公用事业费率、优惠贷款、大幅减税以及免费或折扣土地。这些激励措施为中国企业提供了显着的成本优势,有时使它们免受市场竞争的影响。事实上,波士顿咨询集团 2020 年的一份报告发现,在中国建造和运营晶圆厂的成本比在美国低 37%。

随着地缘政治紧张局势的加剧,在政府的支持下,中国在过去几年中建立本土供应链的努力再次变得紧迫。

在中国新发布的“十四五”规划中,半导体被明确确定为战略性技术重点,需要全社会共同努力“实现技术自力更生”。2020 年 8 月,中国进一步扩大了半导体税收优惠政策,其中包括对价值超过 200 亿美元的半导体制造商实行长达 10 年的企业免税政策。

中国国内的科技企业也在加紧进军半导体行业。事实上,半导体投资的步伐明显加快。仅 2020 年,中国新成立的半导体公司就超过 22,800 家,比 2019 年增长 195%。供应链中的 40 家半导体公司在中国新的纳斯达克式科创板板上市。这些公司在首次公开募股期间总共筹集了 256 亿美元。

三、进步与挑战

到目前为止,中国政府的大部分补贴都用于晶圆厂建设。得益于这种支持,自2014年以来,中国企业已经宣布了110多个新的晶圆厂项目,承诺投资总额为1960亿美元。但实际投资额明显偏低,并且出现了一些明显的失败案例。其中,有40座晶圆厂已建成投产,另有38条新产线在建,14个项目停工。因此,预计中国半导体行业在 2021 年和 2022 年将分别在 CAPEX 上花费 123 亿美元和 153 亿美元,占全球总额的 15%,预计未来 10 年其晶圆装机容量将增加近一倍至达到全球芯片装机容量的约 19%。

中国芯片制造商正着眼于在内存和成熟节点逻辑代工厂方面取得突破,以在全球市场上获得优势。2016年以来,中国至少投资160亿美元建设国有内存工厂,发展国内3D-NAND Flash和DRAM产业,并已初见成效。此外,中国领先的代工厂和几家代工初创企业加快了落后晶圆厂的建设步伐。根据VLSI的数据,未来10年中国的内存和代工产能预计将以14.7%的复合年增长率增长。

在中国政府的 ICT 采购和进口替代计划的支持下,从事其他高端芯片开发的中国无晶圆厂公司也将加大创新力度,提高技术能力,并扩大产品供应,因为中国通过本土 ICT 采购和进口替代计划支持他们. 例如,中国顶级 CPU 公司都宣布计划在 2020 年开发针对政府服务器和 PC 市场的 GPU。

此外,由于对外国 ICT 产品进口的限制越来越多,并且担心出口管制会增加,中国正在大力发展本土供应链能力。这包括加快对 EDA 设计公司、半导体制造设备和材料的投资。仅在 EDA 领域,过去 24 个月内就有超过 8 家初创公司成立,总共筹集了近 4 亿美元的资金。中国 EDA 公司现在为传统芯片提供越来越强大的产品,中国国内设备公司有望在未来几年为成熟节点(40/28nm)生产提供强大的能力。

尽管中国政府全面推动半导体本地化,但中国半导体行业在竞争激烈且技术复杂的全球市场中可能会取得不同的成功。如前所述,中国有望在存储器、成熟节点逻辑代工厂和无晶圆厂芯片设计等领域具有竞争力,尤其是在消费和工业应用方面。但中国在领先的逻辑代工工艺技术(就像美国一样,中国大陆依靠中国台湾和韩国生产 100% 先进的 10nm 以下芯片)、通用高端逻辑(即CPU/GPU/FPGA)、先进的制造设备和材料(即光刻胶、光刻等),以及与尖端逻辑芯片相关的EDA软件和IP。

四、政策建议

当基于透明的国际贸易规则和公平的竞争环境时,日益激烈的竞争将使全球芯片产业更强大、更有活力、更具创新性。然而,中国半导体产业政策和实践的某些方面引起了关注。这包括中国的一些可能导致市场扭曲的产业补贴(尤其是低于市场的股权注入),以及中国的知识产权做法和强制技术转让措施。如果任其发展,中国半导体企业可能对美国半导体产业基地构成重大挑战。

虽然我们应该认真对待这些挑战,但答案不能是我们经济的大规模脱钩。半导体行业是真正全球化的,进入全球市场对于美国公司维持高水平的研发投资和资本支出至关重要。事实上,半导体行业是世界上研发和资本最密集的行业,需要巨大的规模来维持这些投资。最近的一项研究发现,与中国扩大甚至完全脱钩将导致美国芯片公司的全球市场份额下降 8% 至 18%,导致研发和资本支出大幅削减,以及多达 124,000 个美国工作岗位流失,最终导致美国在该行业的全球领导地位下降。 保持美国半导体公司进入中国市场以销售通用商业芯片对于确保美国竞争力至关重要。

解决与中国产业政策矛盾的正确方法是与我们的盟友密切合作,以迫使中国改变其方式,并制定新的全球规则和标准,以改善市场准入并确保公平竞争。如果出口管制对于维护美国及其盟国的国家安全利益是必要的,则政府应与工业界和盟国伙伴密切合作,以确保此类管制是多边的、狭窄的、有针对性的、有效的,而不会过度损害我们的集体创新能力。

应对来自中国的半导体竞争加剧的真正、持久的解决方案是通过投资于我们自己的技术竞争力并加强我们国内和联盟合作伙伴供应链的弹性来加快运行速度。作为向前迈出的重要一步,本月早些时候,美国参议院通过了两党联合的美国创新与竞争法案,其中包括 520 亿美元的联邦半导体投资。两党以 68 票对 32 票的投票结果表明,美国要在未来改变游戏规则的技术领域竞争并获胜,就必须在半导体领域领先世界,这一点得到国会的广泛认可。该法案包括为一项大胆的半导体制造赠款计划、一个新的国家半导体技术中心提供资金,并为 DARPA 和 NIST 等机构增加研发资金。我们认为,这个法案是时候要通过了?

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