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美国半导体产业的演进之路

随着全球半导体竞争加速区域化重塑,各国日益重视半导体产业链建设。尤其是,美国的“重塑半导体产业链运动”开展得如火如荼。现在,由美国推动的产业链“补完”运动,已经扩展到全球主要半导体国家。

在过去三年间,笔者曾针对全球半导体政策做过多篇报道,并提到了“全球半导体供应链正面临新的挑战”——与过去追求更经济的“全球分工合作”模式不同,如今大家为维持自己的供应链安全,更加注重本土半导体产业链的建设。7b2esmc

到2024年,全球政治博弈持续深化、世界局势风云诡谲。从几年前的“逆全球化”迹象冒头,到现在各地区半导体产业链建设进入新阶段,供应链“脱钩”成为一些人谈之色变的话题,无论大家是否愿意看到这种情况的发生,都难以扭转全球供应链系统正走向分裂的事实。7b2esmc

在这一波轰轰烈烈的产业链建设运动中,半导体制造的重要性提升到了新的高度。伴随半导体技术的不断演进,半导体制造环节的地位也日益突出,美国为完善自己的半导体产业链,针对制造环节进行了大量的投资。7b2esmc

从产业政策到科学政策,再到产业政策

作为集成电路和晶体管的发源地,美国聚集了一批世界顶级半导体企业,该国在全球半导体领域占有重要地位。但美国的半导体制造经历了“起源-兴盛-衰退”之路,最近几年,该国试图“重振”其半导体制造的雄风。7b2esmc

美国的半导体产业主要有两种战略——产业政策和科学政策。前者关注半导体产业的整体发展,需要建设基础设施,是一种重资产战略;后者关注半导体技术的研发和创新,涉及到对科研机构和高等教育机构的资助,是一种轻资产战略。7b2esmc

半导体在美国诞生之初,参与者主要采用IDM(垂直整合制造)模式,这种模式技术门槛大、投入资金多、风险高。在这种模式下,芯片从设计、制造、封装测试到销售所有的环节由一家公司独立完成,其代表企业有英特尔、德州仪器等。7b2esmc

在20世纪70至80年代,轻资产的科学政策在美国兴起。随着芯片制造工艺越来越复杂,相应的建厂成本也更大,一些拥有晶圆厂的公司为了提高产能利用率,也开始为其他公司做代工。在这种背景下,上个世纪80年代,美国出现了Fabless公司,这类半导体企业没有晶圆厂,其芯片主要由有晶圆厂的公司代工,相较于建造自有晶圆厂的模式,这种模式的资本投入相对较少,代表企业有高通、英伟达等。7b2esmc

直到1987年台积电的成立,半导体纯代工厂(Foundry)的模式被广泛认可,Foundry最初作为行业的补充而存在,主要接IDM厂超出自身产能的订单,但Foundry也极大提升了Fabless模式的确定性。此后,Fabless厂商的芯片主要交由Foundry厂代工。7b2esmc

也是在20世纪80年代,受地缘政治、产业政策、制造模式变革等因素的影响。全球半导体产业迎来首次大迁移——首先是从美国转移到日本;尔后,在20世纪90年代末到21世纪初,从日本转移到韩国和中国台湾;在2001年之后,又从韩国、中国台湾转移到中国大陆。现在,半导体业内人士普遍认为,全球半导体正迎来第四次重构,这次重构由美国主导,供应链重构的核心力量则是中国大陆。7b2esmc

从半导体在美国诞生并得到发展,到美国把重资本的制造环节外迁,再到美国意识到每一个环节都不可或缺,该国半导体政策经历了一个轮回——从重视产业政策到重视科学政策,现在又回到重视产业政策上来。7b2esmc

在新一轮的重产业政策的背景下,美国推出了一系列政策和法案,针对半导体项目进行了多笔投资,此前笔者针对该内容做过诸多介绍,因此在本文中就不再赘述。7b2esmc

给在美国建新工厂的半导体企业巨额补贴

本世纪的第三个十年,在新冠疫情、俄乌冲突等因素的影响下,美国对自己的半导体供应链进行了审查,然后开始构建自主可控的半导体产业链。虽然美国半导体产业的基础较强,但是此前因轻资产化策略盛行,导致该国在半导体制造环节,尤其是先进工艺上的基础较为薄弱。7b2esmc

因此,加强半导体制造环节的实力,成为拜登执政后的重要议题。为了实现该目标,拜登政府通过强化技术研发、推动先进半导体企业赴美建厂、构建半导体产业链联盟等方式,来弥补制造能力的短板并掌控尖端芯片技术。7b2esmc

美国的许多优惠政策和政府拨款并不只针对本国企业,例如,美国还与日本、韩国等在半导体产业方面进行了合作,其527亿美元的半导体补贴计划中,还针对在美国建厂的韩国、日本、中国台湾的半导体企业进行补贴。而在这527亿美元的补贴中,有390亿美元以直接资金的形式,补贴给半导体生产厂商。7b2esmc

目前,台积电、英特尔、三星等公司均有计划在美国建厂,但受诸多因素的影响,这些新工厂的量产时间都有推迟:7b2esmc

  • 台积电计划在美国亚利桑那州建设三座新工厂,第一座工厂生产4纳米制程芯片,其量产时间推迟到2025年,第二座工厂计划生产3纳米+2纳米制程芯片,但量产时间推迟到了2028年;第三座工厂预计在2029年至2030年量产,将生产2纳米或更先进制程的芯片;
  • 三星电子在美国计划建两座晶圆厂、一座研发中心和一座先进封装设施,其中两座晶圆厂位于得克萨斯州泰勒市,第一座晶圆厂原计划于今年下半年量产,但后续推迟了量产时间,目前未确定具体时间,第二座晶圆厂将在2030年投入运营;
  • 英特尔计划投资200亿美元在俄亥俄州建立两座芯片工厂,但这两座新工厂的投产时间已经延迟到2027-2028年。

为什么大家会推迟量产时间?在各种报道中显示的推迟量产原因五花八门,但均有提到“美国的补贴发放速度慢”的问题,在美建厂的半导体巨头苦等补贴,导致新工厂施工进度慢,最终量产时间受到影响。7b2esmc

值得注意的是,自2023年12月开始,美国政府进一步确认每家企业的补贴款,截至2024年7月上旬,至少有7家公司获得补贴。7b2esmc

其中,美光获得61.4亿美元直接资金,同时,该公司有资格获得美国财政部的投资税收抵免(预计可抵免25%),另外,纽约州政府也将为美光提供价值55亿美元的激励措施;三星获得64亿美元直接资金,该公司还计划申请美国财政部的投资税收抵免;台积电获得66亿美元的直接资金,并提供50亿美元的低息政府贷款;英特尔获得85亿美元的直接资金和110亿美元的联邦贷款担保。7b2esmc

除了超过50亿美元的补贴之外,还有一些公司的补贴金额为数十亿美元、数亿美元,这些公司分别是:Global Foundries(格芯)获得15亿美元直接资金和16亿美元的贷款,以支持在纽约州马尔他再兴建一个新厂,并扩大在纽约州马尔他和佛蒙特州伯灵顿厂的生产规模;Microchip Technology(微芯)获得1.62亿美元的政府补贴,分别用以扩建科罗拉多州工厂和俄勒冈州工厂。7b2esmc

尽管从2022年发布半导体补贴政策,到2023年12月才开始确定企业的补贴金额,美国政府的工作效率并不算高,但是至少看到该国针对半导体产业的确有做出努力。这些补贴将给该国半导体行业带来哪些效果?还待进一步观察,后续笔者将持续关注。7b2esmc

老牌IDM转向Fablite或Fabless

除了政策方面的一些变化之外,许多美国老牌IDM的商业模式也在发生变化。7b2esmc

21世纪,随着半导体制造工艺不断演进,Foundry在供应链中越来越重要。再加上,芯片制造难度指数及提升,IDM维持产品更新迭代,需面临更大的压力。出于对成本和产品布局的考虑,全球IDM纷纷停产设备落后的晶圆产线,美国的老牌IDM也开始走向转型之路——他们有的出售老旧晶圆厂,保留先进晶圆厂,并将部分制造业务外包,仅保留少部分产品自产,有的甚至出售全部晶圆厂,转型为Fabless。7b2esmc

最近几年,英特尔(Intel)、安森美(onsemi)、德州仪器(TI)等公司均在出售老晶圆厂,增加非关键生产环节业务委外加工的订单。7b2esmc

比如,英特尔在2021年底完成对闪存、SSD业务的出售,今年6月4日宣布出售Fab 34晶圆厂的49%股权,为推进芯片制造业务的扩展,计划在爱尔兰、德国、马来西亚建设新的工厂,在IDM 2.0战略中强调进一步利用第三方代工产能。7b2esmc

2021年,安森美正式宣布将转型为Fab-Liter,将重心转向300mm(12英寸)晶圆产能,并退出规模不足的晶圆厂。该公司先后出售了其比利时Oudenaarde的6英寸晶圆厂、美国缅因州南波特兰8英寸晶圆厂、日本新泻8英寸晶圆厂等。除此之外,安森美还收购了GlobalFoundries(格芯)位于美国纽约州的12英寸晶圆厂。7b2esmc

德州仪器近几年的发展战略主要围绕持续投资与产能扩充、技术创新与产品研发、市场与业务拓展、环境可持续性,以及优化资本支出与运营效率等方面展开。这些战略的实施将有助于德州仪器巩固其在全球模拟芯片市场的领先地位,并持续推动公司的增长和发展。7b2esmc

在投资方面,2021年德州仪器以9亿美元的价格收购了美光科技在犹他州李海(Lehi)的12英寸晶圆厂,收购完成后德州仪器对该晶圆厂进行了改造,从而能够通过65nm、45nm制程生产模拟芯片与嵌入式处理产品。7b2esmc

还有另一家值得关注的巨头——AMD,它成立于1969年,当时是集成设备制造商(IDM),到2025年该公司选择退出IDM模式,同时剥离了芯片制造板块(即GlobalFoundries)。在剥离完成之后,AMD的发展整体上是积极的,其股价和市场份额都有了新成长,另外,AMD与多家晶圆代工厂建立了合作关系,台积电是AMD的主要代工厂,AMD与GlobalFoundries仍在继续合作。7b2esmc

无论是继续坚持IDM模式,利用自己的垂直整合优势,从设计到制造全面把控产品质量与成本;还是选择转向更灵活的轻晶圆厂(Fablite)模式,通过与一些晶圆代工厂合作,减轻资本投入压力,加速产品上市周期;或是彻底转型为Fabless,专注于芯片设计与研发,将生产环节外包,以更轻资产的姿态专注于技术创新与市场拓展。每种选择都承载着企业的战略远见与未来愿景,关键在于精准判断市场环境、技术趋势及自身核心竞争力,以制定出最适合自身发展的路径。7b2esmc

小结:

SIA最新数据显示,2024年全球半导体产业呈现出稳健的增长态势,市场规模达到1,377亿美元,同比增长15.2%。随着各国对半导体产业越来越重视,投资计划和发展目标相继出台,相信这些力量将会加速半导体的发展。7b2esmc

与此同时,人工智能的发展也在极大推动半导体技术的创新,为产业带来了巨大的增长空间。包括美国在内,全球所有国家都会聚焦于人工智能,由该技术带来的半导体机遇,也将推动整个行业更上一层楼。7b2esmc

责编:Clover.li
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李晋
国际电子商情助理产业分析师,专注汽车电子、人工智能、消费电子等领域的市场及供应链趋势。
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