八问八答：2030年美国芯片业四大“成功愿景”，靠谱吗？ ...

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            作者：二马路的冰
            排版：LEAHMA
0 a7 i* U+ t7 B            出品：SOlab
! g' ^' O, |+ k" W  h) V' H            深度好文，5203字=13分钟阅读
            2023年2月28日，作为两党合作的《芯片与科学法案》实施的一部分，拜登-哈里斯政府通过美国商务部国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology）推出了第一个CHIPS for America制造业激励计划。
; t4 v' a' y0 E4 {            美国CHIPS发布了一份2030年美国芯片业四大“成功愿景”:
2 t- x; ^& A$ B8 z0 x1 ?) h. K3 V            1、使美国拥有至少两个新的大规模尖端逻辑芯片制造厂集群。
            2、使美国成为了多个大批量先进封装设施的所在地。
3 j) ~* x( ]2 d, S) T5 F            3、生产大量的尖端存储芯片
            4、提高当前一代和成熟节点芯片的生产能力，特别是关键国内产业的生产能力。
            2030年美国芯片业四大“成功愿景”     图源：NIST            
            为此，芯光社特邀专家进行了解读。需要特别指出的是，以下观点仅代表芯光社特邀专家的个人意见。
            Q1：2030年美国芯片业四大“成功愿景”出台的背景是什么？
            A1: 主要背景是2022年8月9日美国总统拜登正式签署的《2022芯片与科学法案》。
3 t+ R4 ?; C; r8 T% t' v            该法案将芯片、科学两个内涵大小不一致的词写进法案，从参议院通过到总统签署仅耗时13天。该法案宣称，“未来将由美国制造”，“在美国本土一代人仅有一次的投资”。
, ^! q9 ^* X/ q" T            美国总统拜登签署《2022芯片与科学法》            
7 A. [. U  {/ w2 f8 {- a            1990年，美国占全球芯片产能的37%。如今，这一数字约为12%（其中约6%来自美国英特尔公司）。根据英特尔首席执行官帕特·盖辛格（Pat Gelsinger）的说法，尽管英特尔仍然主要以美国为基地，但其他国家可以以30-80%的价格生产同样的芯片。许多海外公司都有政府补贴和激励措施，这使得他们更容易、更便宜地制造芯片。
            盖辛格宣称，“虽然很明显，人们担心资本如何分配……如果没有这些步骤，我们的产业将受到进一步破坏。我相信，在不久的将来，我们将失去临界质量，我们将永远没有机会在美国土地上恢复这一产业。”
            2001年，美国有30多万半导体制造业工人，现在仅有20多万半导体制造业工人，而全球半导体行业的规模增长了两倍多。在美国建造一座芯片生产工厂的高昂成本让大多数公司望而却步。
            许多美国半导体公司（如高通、博通等）采用Fabless的生产“无晶圆厂”模式，为新的、功能更强大的芯片保留更高价值的设计元素，将制造部分外包到中国台湾的台积电公司（TSMC）和韩国三星电子公司。
" u3 _4 u, Q8 V  H/ `1 ]1 I/ G* _            其导致的结果是，中国台湾的台积电公司（TSMC）生产了全球92%的尖端芯片，采用的是出生于中国北京，毕业于美国加州大学伯克利分校的胡正明（Chenming Hu）教授发明的FINFET技术。
! U! ~9 ^9 _) y! ?5 m6 N: ]            近年来，在民进党当局执迷不悟，一味推高两岸对立对抗，甚至不惜将台湾同胞置于危难境地，中国台湾海峡两岸关系不确定性增大的前提下，美美方宣称缺乏先进芯片生产能力会危及美国技术领先地位和长期全球竞争能力。
) G, }% t- p( E# v: a% E/ I            简而言之，一句话：呼应《2022芯片与科学法》，全球芯片产业的未来由美国主导。
            Q2：2030年美国芯片业四大“成功愿景”对全球产业链会有什么冲击？
            A2:  2030年美国芯片业四大“成功愿景”是将《2022芯片与科学法案》的具体实施目标进行细化。
            即利用美国政府这只“看得见的手”，在美国国内重构半导体全产业链。显然，这与美国政府一贯宣称的“市场经济路径”相互矛盾。
            芯片是在美国发明的，自上世纪90年代以来，美国的半导体产业一直是全球芯片销售的领导者，每年占据全球芯片市场近50%的份额。芯片在美国出口中仅次于飞机、成品油和原油，排在了第四位。
: {$ p! K/ q1 {& v            根据美国半导体行业协会(SIA)的报告， 美国在EDA、IP、芯片设计和制造设备方面处于全球绝对领先地位。但是，芯片设计领域目前正遭受中国台湾的挑战。5/3纳米先进芯片制造、先进封装方面，超过全球75%的产能则集中在韩国和中国台湾。另外，美国在逻辑半导体、分立半导体、模拟半导体、光芯片等领域处于领先地位，但在存储器领域却处于落后地位。
& I) n0 t9 ~9 C, ?( f, U1 ^# Y            显而易见，2030年美国芯片业四大“成功愿景”的主要技术目标是补齐3纳米及以下先进芯片制造、先进封装和先进存储器的短板，加大化合物半导体和其他特种芯片的产量，并保持其技术领先地位。
            2030年美国芯片业四大“成功愿景”一旦全部获得成功，对全球芯片产业链的冲击将是巨大的！
4 p+ x7 O4 c. \9 B$ N5 |! O            美国芯片产业链现状   图源：SIA            
            Q3：2030年前沿逻辑的“成功愿景”会实现吗？
            A3:  当前，中国台积电、韩国三星电子两家晶圆代工厂的市场份额，就占据了全球半导体市场的73%左右。
0 K4 d; i, v# Y            尤其是，7/5nm等采用先进制程工艺的用于制造智能手机的芯片产品中，两家企业几乎拿下了该市场全部的市场份额。国际市场上最先进的芯片有92%来自中国台积电公司。
9 g7 @. E6 o: n0 Y            根据SIA统计，在《2022芯片与科学法案》落地后，全球半导体公司已经宣布的在美投资项目超过40个，整体金额超2000亿美元。这些项目包括在12个州新建15个晶圆厂和扩建9个晶圆厂，以及在半导体材料、湿电子化学品、电子特气、晶圆等方面的大量投资。
            美国芯片产业正在大兴土木   图源：SIA            
            其中，中国台积电和美国英特尔的投资额均达到400亿美元，台积电在亚利桑那州投资400亿美元兴建的两家先进芯片制造工厂已经破土动工。三星也在得州了布局173亿美元的投资，美光、德州仪器等也拿出了自己的投资方案。
: Q% x" a; L1 z: Q! _/ V$ @            大概率，到2030年，美国的前沿逻辑“成功愿景”会实现，即美国将至少有两个新的大规模前沿逻辑工厂集群。但是,这些前沿逻辑工厂集群的盈利目标是否能够达到预期，就不知道了。
            Q4：2030年先进封装的“成功愿景”会实现吗？
            A4: 在全球芯片先进封装前十强中，中国台湾省公司占据5席。
            中国大陆公司占据3席。其中日月光公司名列第一。美国仅有安靠公司名列第二，其营收仅为日月光公司的约50%。
) O/ h$ @# h( t8 a$ K; q, T            目前美国的先进封测业营收并不高，技术总体实力一般。当然，在逻辑和存储芯片的先进封装技术方面仍然处于全球领先地位。但是，值得注意的是，相比于设计和制造环节，先进封测的利润相对较低，难以吸引美国资本的投入。
            大概率，2030年美国实现“拥有多个高容量的先进封装设施”的愿景不会实现，先进封装服务大概率还是在美国本土之外。
            2021年全球芯片封测前十强            
            Q5：2030年前沿内存的“成功愿景”会实现吗？
- y$ j- ]% O3 f) x            A5: 前沿内存占据芯片市场的25%的份额，是最大宗的芯片产品！
            前沿内存主要包括DRAM、NAND Flash和NOR Flash三个相对独立、各司其职的类别。其中DRAM和NAND Flash占据半导体存储器市场份额的约98%，NOR Flash占据半导体存储器市场份额约为1%，其余的半导体存储器（SRAM、MRAM等）市场份额约为1%。
            韩国三星电子在前沿内存的领导地位已保持多年，NAND闪存市场已连续二十年位列第一，DRAM市场位居榜首更是长达三十年之久，市场份额均领先竞争对手10%以上。
4 ]2 u  [& b) F+ o- L6 x  f- o            2022年全球DRAM市场规模数据目前尚未公布，大概是接近1000亿美元，韩国三星、韩国SK海力士和美国美光三大厂商市场占有率超过95%。
* F1 f' B! d4 h# x" e# C5 V8 O            其中韩国三星和韩国SK海力士市场占有率超过72%，均采用EUV光刻机进行量产。美国美光的市场占有率约为23%左右，目前尚未采用EUV光刻机。
            2022年全球NAND市场规模数据目前尚未公布，大概是接近700亿美元。出货量前五家企业市场份额总和约为95%。其中，韩国三星占比31.4%；日本铠侠占比20.6%；韩国SK海力士占比18.5%；美国西部数据占比12.6%；美光占比12.3%。
            2022年全球NAND出货量占比            
4 U% n, E) T  ?6 K& s+ K4 y            技术上，美国美光公司确实强悍。DRAM方面，2022年11月1日，美光公司突然宣布，无需借助EUV光刻机，仍然采用原有的193nm浸没式光学光刻结合多重图形曝光技术，美光公司跨越了1Xnm、1Ynm、1Znm、1a四个节点，全球率先进入了1β节点。NAND方面，美国美光公司退出了业界首款232层的3D TLC NAND闪存，并在2023年开始生产，使用NAND的字符串堆叠技术，初始容量为1Tb（128GB）。
            技术层面上，美国美光公司拥有强大的实力。但是，技术仅是商业成功的主要因素之一。如果美国2030年前沿内存的“成功愿景”能实现，对韩国存储器产业的霸主地位打击将是极其严重的。
; q) @; e7 p' n1 ]0 l            Q6：2030年当前一代和成熟节点半导体的“成功愿景”会实现吗？
, }3 F, K# m% i  f% U. B; z            A6: 根据市场研究机构TrendForce发布的最新的全球前10大晶圆代工厂的营收排名，从2022年Q3季度的排名来看，中国台积电第一名、韩国三星第二名、中国联电第三名，美国格芯第四名、中芯国际第五名，之后分别为华虹集团、力积电、世界先进、高塔半导体与晶合集成。
                        
            台积电、三星两家晶圆代工厂的市场份额，就占据了全球半导体市场的70%以上。代工领域的半壁江山更是已被中国台积电收入囊中。
            尽管台积电、三星两家晶圆代工厂都已经在美国设厂，但是，美国本土的环境中并不适合代工。
- l3 \- c( x0 E+ j            如何提高美国员工的工作效率，如何凝聚代工厂员工的人心和组织力，如何提高芯片厂的生产效率，如何降低生产成本呢，是美国芯片业发展郑策制定者头疼不已的问题。
0 f/ x  C+ G1 _) W3 ?6 U8 _9 h            更为关键的是，当前一代和成熟节点半导体更是中国大陆芯片业的主要发力点。
6 Y) T; F) z0 W# q- A            Q7：九个贯穿各领域主题中的加强护栏意味着什么？
            A7: “护栏条款”是《2022芯片和科技法案》实施战略的一部分，目的是防止接受资金支持的美国公司“损害美国国家安全”。
4 }/ {, a) n. y+ Z% g            具体来说，自该法案生效之日起的10年期间，从中获得补贴资金的企业不允许在中国大陆建立“先进技术”（可能指的是28nm以下）的半导体工厂，只能在中国扩大生产更老、更便宜、服务于本土市场的传统芯片业务。
" z8 Q( [0 Y% k$ u6 b  U            也就是说，“不能用这笔钱在中国投资，也不能在中国开发领先的技术，更不能把最新的技术送到海外” 。
! }4 b& ~& I3 ?% X9 ]  s6 w4 B            Q8怎么理解所谓的“增强半导体供应链的稳定性”
5 o6 \4 _1 T8 I1 [            A8: 芯片产业高度全球化，是全球技术复杂度最高、专业化分工最为深化的行业之一。
4 @+ Q- |7 [/ R$ b/ B) J            其供应链主要由芯片设计、制造和封测三类核心环节，以及设计软件、装备和材料等三类支撑性环节构成。
            2022年10月，海牙战略研究中心（The Hague Centre for Strategic Studies）发布了题目为“达到断裂点，半导体和关键原材料大国竞争时期的生态系统”（Reaching breaking point：The semiconductor and critical raw material ecosystem at a time of great power rivalry）的调查报告。对来自不同专业和工作领域的49名专家进行了一项前瞻性调查。
            根据调查报告指出，半导体产业链和关键原材料供应链相互平衡：尽管半导体产业链由与美国结盟的技术先进国家主导，但用于生产半导体的关键客户关系管理（CRM）的供应链位于发展中的国家，包括俄罗斯、南非、中国以及刚果民主共和国。
1 x. A3 B9 L- `            简单来说：
7 t! h; ~: S0 C: P7 Q! e- o            1、美方的真实想法是确保美国半导体供应链的稳定性。但是，芯片供应链是市场规律和企业选择共同作用的结果。并非美方单一加大芯片业的资本投入，或者沿用传统“补短板”的政策思路就可以保障美国半导体供应链的稳定性。
            2、美方一方面自己设法跑得更快，另一方面，认为卡住芯片，基本上就卡住了中国在新兴技术领域发展的“脖子”，滥用出口管制措施，损人不利己，违反自由贸易规则，对全球芯片供应链稳定造成极大破坏，自然也不会能够确保美国本土半导体供应链的稳定性。
            全球芯片产业链供应链   图源：海牙战略研究中心

子非魚_

2030后我们的芯片成熟了，，，就和你真的脱钩咯！你去整你的和我们没关系，让你们没市场！自己留着吃吧！研发费用都赚不回来！