一场“缺芯”荒让全世界重新认识芯片制造业。尤其美国在这一领域展现出不同于以往的激进,先后出台《美国芯片法》(CHIPS for America Act)、《2021美国创新与竞争法案》(American Innovation and Competitiveness Act)等多项扶持计划,并拉拢台积电和三星电子在当地建设晶圆厂。然而凡此种种,美国的芯片制造业就能复兴吗?
产业政策驱动下的芯片制造业“剥离”
美国芯片产业发生与制造业的剥离,并促使亚洲掌握近九成产能,其根源在于产业政策。
1958年,基尔比制造出第一块集成电路,标志着美国芯片产业步入高速发展阶段。不过自 20世纪70年代开始,美国产业政策逐渐向Fabless设计和设备等 “轻资产”战略倾斜,尤其日本在80年代末期凭借DRAM技术优势迅速崛起,将美国的这一战略推至高潮。尽管美国孕育出高通、AMD等IC设计巨头,并在半导体市场保持一路领先,但长期以来对制造业的投资不足换来了脆弱的供应链体系。这一点在芯片供应短缺问题上暴露无遗。
根据投行高盛的预估,美国 169 个行业受到芯片缺货影响——而这还只是冰山一角。
据称,美国商务部已经对台积电等公司进行施压,要求短期内优先满足美国汽车制造商的需求。与此同时,美国也积极采取政策干预产能投资,包括:《美国芯片法》将为半导体制造和研发拨款500亿美元,《美国创新与竞争法》中涵盖对半导体产业520亿美元的指定拨款。
实际上,“缺芯荒”只是一个导火索,在其还未大范围爆发之前,美国就已经深刻意识到要重振国内芯片制造业。根据美国半导体行业协会(SIA)和波士顿咨询集团(BCG)发布的报告,美国芯片制造产能在全球所占份额已从1990年的37%下降到目前的12%。因而自去年开始传出,美国政府已延揽台积电、三星电子等赴美建设先进晶圆厂。
SIA认为,政府投资将有助于美国夺回半导体制造大国的地位。但情况显然没有那么乐观。
亡羊容易,补牢却难
芯片制造是典型的资本与技术密集型产业,同时对环境要求极高。美国的这些旨在降低芯片制造集中风险、加强半导体供应链安全的产业政策面临不少挑战。
1.有形与无形成本。上述报告指出,在美国运营一座晶圆厂,以10年总拥有成本(TCO)看来,将比中国台湾、中国大陆以及韩国等地区高出30%-50%,差额约在30亿-200亿美元左右。相比之下,美国提供的产业补贴只是杯水车薪,即便未来还将出台更多产业政策,但鉴于时间和联邦预算有限,兴建晶圆厂除可预测成本外,还可能产生巨大的隐性成本。美国公共政策智囊团进步政策研究所(Progressive Policy Institute)的Caleb Watney指出,“最大的问题在于机会成本。国会喜欢通过一项宏大而招摇的法案,然后在接下来5年里都不再考虑所涉及的问题。”
2.高技能人才需求。在美国的“轻资产”战略下,几十年来缩减劳动力成本导致熟练技术人员和工程师的数量大幅缩水。不仅如此,美国也未能培养出半导体行业所需的足够的高技能人才。有数据显示,在2019 年美国电气、电子和通信工程研究生学位中,外国学生比例超过三分之二。
3.水电资源供应。以台积电为例,去年5纳米厂投产,一年用电量为63亿度,预计2022年3纳米投产,年用电量将达到77亿度。全台厂区日用水量约达15.89万吨。而台积电的5纳米新厂选址凤凰城是美国最热最干燥的城市,每年降雨量不到 8 英寸。据悉,该地区许多快速扩张的郊区无法获得所需水资源。如果这一趋势持续,未来十年将引发不可预见的后果。不仅如此,美国的供电系统老旧落后,可能进一步影响制造业回流。
4.不确定影响。美国试图重振国内芯片制造业,如果建设过度,还可能会阻碍创新甚至导致整体产业倒退。随着各国政府加大对芯片制造业的投资力度,SEMI(国际半导体产业协会)预计, 全球到2022年将兴建29座晶圆厂。VLSI Research首席执行官Dan Hutcheson指出,每个国家都想建立自己的芯片厂,但风险在于,全球建设过多的芯片制造产能,将引发价格下跌并淘汰大部分业者。这可能会再度上演1980年代的晶圆厂倒闭潮。
除此之外,美国目前披露的半导体产业扶持计划惠及范围较小。根据国际评级机构惠誉(Fitch Ratings)预测,美国半导体产业补贴政策的受益者将是有意推进先进工艺节点的代工厂,如英特尔、三星和台积电。而主要聚焦成熟制程的格芯虽有可能在这轮需求陡增中获益,但长期来看无法得到有力促进。而要将产业投资转化为新的晶圆厂、IC设计技术以及高技能人才管道,仍需要数年时间。
美国智库卡托研究所的观点认为,美国政府的制造业计划是无效且不必要的。该机构在报告中指出,由政策驱动的扭曲和其他扭曲可能会将预期的产业政策转变为代价高昂的失败——加剧市场失灵,而不是复兴作用。
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