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芯片的增长逻辑

来源：晰数塔互联网快讯时间：2024年08月21日 09:31

一、表面功夫还是真实加速？

芯片领域最新的“国际玩笑”来自日本。其背后是表面加速但实则回天乏力的美日“制造回流”。

日本晶圆厂代工商Rapidus今年8月中旬宣布，将在日本北部打造一条全自动的2nm芯片生产线。明年试产2纳米芯片、大后年（2027年）量产2纳米芯片。

“玩笑”的点在于，Rapidus称未来四年将为此投入约350亿美元，但作为一家成立于2022年8月的年轻芯片企业，即使Rapidus背靠日本政府、索尼、软银等主要投资方，要量产出2纳米芯片——350亿美元是根本不够看的。

对比台积电相关的建厂、研发投入金额就更一目了然：

建厂投入上，台积电在美国的两家代工厂总投入约400亿美金。

研发投入上，台积电2022年研发成本在55亿美金上下。

仅上述两者相加都大大超过Rapidus的350亿美元。

更何况，无论技术、设备、人才、经验——台积电都远比才成立两年的Rapidus家底丰厚。因此无论从哪个角度看，Rapidus号称要靠着未来的三百多亿美金，就想在2027年量产2纳米芯片，不亚于天方夜谭。

Rapidus的举动更像是日本大企业和日本政府共同打造的一场“政治正确”：

日本政府看起来只是想让人们知道——“放心，日本本土会拥有一家具备先进半导体工艺能力的半导体工厂。我们已经在做这件事了。放心。我们会确保供应链安全。”而企业则正好可以用“高技术”“创新”等人设向政府要补贴。

日本如此，美国加速“回流”的表面动作只会更快。但美国芯片产业最近也不太平。

先是美芯片巨头英特尔2024“流年不利”。

今年以来，大量台式机用户、笔记本电脑用户和企业用户都反馈英特尔13、14代酷睿处理器运行不稳，屡屡崩溃。英特尔称不稳定是由运行电压过高导致，并发布了补丁。但用户并不买账。外媒The Verge称，损坏是永久的。另一家媒体Tom’s Hardware也说，英特尔相关处理器的任何性能下降，都是不可逆的。

今年8月1日，英特尔宣布裁员15%。多家华尔街机构下调英特尔评级。

其二是台积电赴美建厂的道路至今未能如预期般顺利。

台积电位于美国的第一家工厂原定于今年开始生产。但在 2023年7 月，它宣布将生产时间推迟至 2025 年。

“星船知造”看来，台积电赴美之路的水土不服，问题当然不在台积电，而在于美国要让台积电迁往美国本土。

山姆大叔多年来重商轻工导致的产业空心化和本土制造业水土流失，让今日即使美国本土有巨额资金补贴和税收优惠，短时期内也回天乏力了。

整整两年过去了——2022年8月9日，美国“芯片法案（CHIPS and Science Act）”正式签署。该法案通过提供巨额资金补贴和税收优惠，吸引全球芯片产业转移到美国。比如2020年5月宣布赴美设厂的台积电就通过“芯片法案”获得了66亿美元的直接资金补贴和50亿美元的低息政府贷款，用于在亚利桑那州建设半导体工厂。但第一座工厂仍然推迟生产时间。

美国本土制造“无人可用”的局面，短时间内不可能改变。

二、口号、数据、和不可逆的空心化

从特朗普到拜登，再到特朗普，都在不断重复一个口号：重振美国制造。

这是一个在竞选中拉拢部分选民的有效策略。

1997年以来，美国制造公司和工厂减少了约25%。与此同时，美国制造业增加值及制造业出口在世界的占比也分别从90年代的12.7%和22%，下降到了2022年的7.3%和16.5%。

产业空心化如同一个在巨人身上缓慢生长的痼疾，一开始不痛不痒，而人们直到特朗普的上台和万斯的《乡下人的悲歌》两次登上亚马逊图书榜首才恍然大悟。

《乡下人的悲歌》第一次登顶亚马逊图书榜榜首是在2016年，特朗普竞选总统成功的第二天。第二次登顶，则在今年。

《乡下人的悲歌》用文字画面复刻了铁锈带民众如何深受美国制造业空心化之苦——工业产业衰落把他们推向了贫穷、酗酒、药物滥用和精神崩溃。并从个体感受讲述了美国“大城市工业中心-区域工业区-地方工业园”曾经相对平衡的工业格局是如何被彻底打碎：

当美国不可逆地进入“脱实入虚”，放弃制造业而选择利润更高的金融产业后，工业城市迅速衰败，机器生满铁锈，“锈带”大量生成。

该书伴随的数据则是——2005年，美国制造业的外国直接投资为4999亿美元，到了2019年，这一数字已经跃升至17857亿美元，创下历史新高。制造业外国直接投资占外国直接投资总额的40%。

拜登一上任，就迅速着手推进《芯片法案》，吸引全球芯片产业转移至美国，打造高端制造回流。

2021年4月，走马上任不久的拜登，在白宫召开“恢复半导体和供应链首席执行官（CEO）峰会”，手举12英寸硅片，“敲打”来自台积电、英特尔等企业的19名高管：“（美国）在研发和制造方面已经落后……我们必须加快步伐。”

2022年8月9日，法案签署成法律。

“芯片法案”主要政策包括：

约527亿美元的半导体产业资金补贴；

在美国建立芯片工厂享受25%的减税优惠；

约2000亿美元用于人工智能、量子计算等领域的科研创新；

为STEM（科学、技术、工程和数学）教育提供资金；

“护栏”规则，禁止接受美国芯片基金补贴的企业在未来十年内在其他国家扩大半导体生产能力，特别是中国和俄罗斯；

建设20个地理上分散的“区域技术中心”，用于技术开发、创造就业等。

英特尔：获得85亿美元的直接资金补贴和110亿美元的联邦贷款担保，用于在美国多个州的芯片工厂建设。

台积电：获得66亿美元的直接资金补贴和50亿美元的低息政府贷款，用于在亚利桑那州建设三座半导体制造设施。

三星：获得64亿美元的直接资金补贴，用于在德克萨斯州扩大芯片生产。

美光科技：获得61亿美元的资金补贴，支持其在纽约州和爱达荷州的尖端内存制造项目。

SK海力士：当地时间8月5日，美国商务部宣布，和韩国存储芯片企业SK海力士签署不具约束力的初步条款备忘录（PMT），根据《芯片法案》（CHIPS and Science Act）提供4.5亿美元的补贴，以在美国建立一个高带宽内存（HBM）先进封装制造和研发（R&D）设施。

钱花出去一堆，法案落地整整两年，实际效果呢？

美国《芯片法案》两周年——一颗先进处理器都没生产出来。

所有的实际成绩几乎都还是“承诺”和“预计”。

包括美国半导体产业协会（SIA）预计，2032年美国在全球晶圆厂产能中的份额将从10%升至14%。而如果没有《芯片法案》，该比例将下滑至8%。

预测很美好，但实际情况是——台积电的美国工厂迟迟无法投产、许多美国芯片将被运送到海外完成关键工序、多个制造业项目被推迟或陷入停滞。

导致项目延期的直接因素之一，是多年产业空心化导致的“缺人”。

比如找不到合适的工人在芯片产业相关设施中从事设备管理维护工作。用台积电创始人张忠谋的话说就是：“如果（一台机器）凌晨一点坏了，在美国，第二天早上能修好。但在台湾，凌晨两点就能修好。”

目前台积电位于亚利桑那州的工厂的2200名员工中，约一半来自中国台湾。他们工作环境中语言上的障碍，以及与美国同事格格不入的工作方式，也让工厂效率大打折扣。

大环境方面，随着占美国人口三分之一的“婴儿潮”一代步入退休年龄，美国正迎来“大退休潮”。

麦肯锡数据，按照美国的巨额投资和筹划，未来将新增16万个芯片有关的职位空缺，但每年却只有约1500名工程师和1000名新技术人员加入芯片行业。到2029年，工程师和技术人员的缺口或将高达14.6万人。

缺口这么大，“不想干”的人却越来越多。麦肯锡报告称，由于缺乏职业发展等原因，2021年美国约有40%的半导体和电子员工有可能在3~6个月内离职，而到了2023年，这个比例超过了一半。

两难的局面难以解决：人才短缺和工作方式问题导致效率低下，但倘若从其他地区引进成熟劳动者，又和为本土创造工作岗位的口号相背离。

2022年 4 月，张忠谋在接受一档播客采访时提到，美国试图将半导体制造业转移到本土将是“一项代价高昂、徒劳无功的行为”。

美国晶圆厂建设涉及到的劳动力成本、许可证成本等，都更为昂贵。

在中国，企业在大约650天内就能建起一家新工厂。而在美国，则要延长到900天；在美国，一家新晶圆厂的建设成本比在亚洲高40%；美国每年的运营开支比在亚洲的运营开支高出30%。

加上芯片制造必须以规模化来压低成本，无论是台积电在亚利桑那设厂，还是三星在德克萨斯扩建工厂，为了满足美国“老大”的“本土造”需求，他们都必须借助自身在中国台湾地区和韩国本土的工厂，来消化和承担美国工厂的高成本。

这种“陪太子读书”的模式，也波及到芯片下游行业。

SocialMobile首席执行官罗伯特·莫尔科斯估计，美国本土芯片制造成本可能会上涨 40%。这相当于每台iPhone增加100美元以上的新成本。

换言之，未来选择美国本土芯片的下游企业，要么将成本转嫁到消费者头上，要么压缩自身利润空间。

真金白银的计算，最容易引发美国芯片产业链内部的不和。

当地时间7月17日，华尔街半导体指数市值蒸发逾5000 亿美元，创下2020年以来最糟糕的一个交易日。而暴跌原因，被归咎于特朗普的一番牢骚：

特朗普把矛头指向了中国台湾在先进半导体制造领域的主导地位，称台湾“抢走了”美国的芯片业务。

特朗普这番言论，也确实道出了美国芯片产业数十年来产业外迁所造成的不可逆窘境。

上世纪美国在确立自己在半导体方面的优势后，首先将存储产业向日本转移。

之后日本凭借半导体材料、设备和小型有源和无源器件方面的优势，加上存储器市场的重要份额，很快成为了美国强有力的竞争对手，索尼在八九十年代也凭借相机图像传感器技术成为全球前十大半导体供应商之一。

到了80年代，韩国看准了美国打压日本半导体的时机，开始借机上位。

韩国先以半导体封装测试为主，引进日本和美国的技术和设备，建立半导体产业链。三星1984年开始引进英特尔相关技术，1987年做出全球领先的存储芯片。最终以三星和 SK 海力士为代表，大力发展了 DRAM 和NAND闪存技术，使韩国成为了存储器市场王牌。之后韩国拓展逻辑器件、模拟器件和光电子器件等领域，成为了继美国之后的第二大半导体强国。

芯片产业的第三次转移，是把偏向劳动密集型的代工和封测环节逐步转向中国台湾地区和中国大陆。

以半导体芯片封测起家，借助美国的技术转移和市场需求，中国台湾地区逐步发展集成电路设计，并通过晶圆代工模式，成为全球最大的代工地区，最终拥有领先全球的半导体生产流程技术。

在数十年的产业迁移与相互竞争中，全球半导体供应链呈现出不同区域高度专业化的特征：

总部在美国的公司在芯片设计、核心IP、EDA方面处于领先地位；

美欧日企业在部分设备领域领先；

中国、日本、韩国在半导体材料方面领先；

韩国、中国台湾企业在先进芯片制造领域领先。

本章节最后，我们还得看看特朗普的政纲。

由于上文提到的美国本土产业空心化问题，导致即便三星等企业想要唯美国马首是瞻，对真正落地美国本土也依然有心无力——拜登的《芯片法案》虽已一掷千金，但实际效果乏力。

那么，特朗普的情况呢？

特朗普今年的20条竞选政纲《2024年共和党政纲让美国再次伟大》（2024 GOP Platform Make America Great Again）中有一条尤为醒目：

第五条政纲提出：“停止外包，让美国成为制造业超级大国。”

但无论从美国制造业“无成熟产业工人可用”、拜登政府《芯片法案》雷声大雨点小等任何一个角度推断，这一政纲都接近天方夜谭。离谱程度比日本2nm芯片更甚。

特朗普发表政纲不久，一个打脸动作就发生了。

美国贸易代表办公室（USTR）近日表示，美国原定于8月1日生效的对电动汽车、电池、电脑芯片以及医疗产品等一系列中国进口产品加征高额关税的部分举措被推迟。

今天，中国芯片出口额增长迅速。中国芯片产业正发展出自己的优势。

三、中国芯片的增长逻辑

不出意外的话，中国将在今年成为全球最大芯片出口国。

2023年中国大陆芯片出口占全球芯片出口总量的比例已达到26%。

2024年前7个月，中国芯片出口额高达6409.1亿元，同比增长25.8%。如果继续保持这个速度，2024年中国的芯片出口量全球占比可能突破30%，进而成为全球最大芯片出口国。

与其它行业相比，芯片出口额仅次于自动数据处理设备及其零部件（8158.8亿元），增速则遥遥领先。无论出口额还是出口增速，芯片都在汽车（4628.6亿元，+20.7%）之上。

中国成熟制芯片不仅满足了国内需求，更在国际市场上扩大了影响力。中国产芯片的应用范畴已远超消费电子与汽车电子领域。

为什么中国芯片出口金额大幅增长？先从芯片大致分类和我国芯片产业特点说起。

芯片大致可以分为几类：

逻辑芯片，即运行智能手机、计算机和服务器的处理器；

存储芯片，即DRAM（提供计算机运行所需的短期内存）和NAND（随着时间的推移记住数据）；

微控制器MCU，一种集成化的微型计算机系统；

模拟芯片，包括射频芯片、电源管理芯片等。

具体来看，我国逻辑芯片与美国相比仍有较大差距，但已有不少关键技术突破。包括华为海思、中芯国际都已实现7nm芯片技术突破。

存储芯片方面，虽然全球存储芯片市场集中度非常高，主要是韩国三星和SK海力士，合计占据了全球存储芯片市场70%以上的份额。但我国也已突破“零自制困境”，纵向对比来看，2017年以前中国存储芯片还是“零自制”，目前占到4%左右份额。

模拟芯片方面，2023年中国模拟芯片市场规模达到约3026.7亿元，近五年年均复合增长率达4.93%。其增长速度主要得益于我国下游应用优势——模拟芯片下游包括消费电子、通讯设备、工业控制、汽车电子等领域。庞大的下游市场反哺下，国内模拟芯片自给率同样不断提升，2023年国内模拟芯片自给率达到15%左右。

另一方面，尽管美国试图锁死中国14nm以下工艺，但目前我国已具备量产14nm、12nm芯片的能力。

先进制程芯片基本在手机处理器等少数领域应用，而在工业、汽车、军事等领域，更注重成熟制程芯片的可靠性。28nm及以上的成熟制程芯片，占据了75%以上的应用市场。

目前中国成熟制程芯片已占据全球三分之一产能。

中国成熟制程芯片能走向全球，背后是中国制造的合力。

首先，中国芯片用更高的性价比，打破了过去美国、韩国等借助垄断构建起的高定价。

比如，韩国彻底主导存储芯片的时代，1TB的SSD移动硬盘可以涨价到1500元。而随着中国在存储芯片领域的突破，如今1TB移动硬盘已经降价到100多元。

其次，由于美国近些年通过设备出口管控等手段限制中国先进制程芯片发展，中国把更多产能投入到成熟制程之中。

据SEMI World Fab Forecast预计，2024年中国将有18家新晶圆厂开始生产。这些圆晶厂，都将聚焦在成熟工艺上。中国目前芯片产业链分布均匀，芯片设计、晶圆制造等高技术门槛的环节占据了相当大的比例。

各环节企业都在不断发展突破。半导体硅片企业沪硅产业，已突破300mm近完美单晶生长、超平坦抛光工艺以及极限表征等关键技术瓶颈。紫光展锐在5G芯片技术领域取得了重大突破，相关解决方案已在智慧无人仓、智慧电力、智慧园区等多个垂直领域实现商用落地。

中国芯片产业的集聚效应也较为显著，已形成了以上海为核心的长三角、以深圳为核心的珠三角、以北京为核心的京津冀三大聚集区。

长三角最为集中，发展也最为迅猛。2023年长三角集成电路产量为1641.26亿块，同比增长8.57%，占全国比重约47%，其中江苏集成电路产量就占全国总产量的30%。

正是在中国成熟制程芯片已然崛起、大踏步迈向全球的大背景下，欧盟与美国一直在讨论如何限制中国成熟制程芯片出口。

欧美给出的理由则是“解决依赖性”。

但实际情况到底怎么样？“星船知造”看了下今年上半年我国芯片出口数据，发现欧美的“受害者”姿态不过是个幌子。

如上图，根据海关总署数据，2024年1~6月，中国出口芯片主要出口贸易伙伴为中国香港、韩国、中国台湾、越南、马来西亚等地区和国家。

上半年中国芯片产品贸易累计出口765.9亿美元，而出口欧盟和美国的金额，总计26.2亿美元。要说欧美对中国芯片形成依赖，还为时尚早。但中国芯片在其它地区广受欢迎，让山姆大叔坐不住了。

尾声

区域专业化带来的集聚效应，让各个国家、地区的企业难以舍弃其巨大的成本等优势，也使得彼此之间依赖加深。也正是因为如此，当美国试图表现出自己正增强对全产业链的掌控力时，各方对成本与利润的计算所形成的“回流”阻力反而愈加凸显。

以及今天美国产业空心化导致的熟练工人短缺问题，又反过来成为了加剧空心化的关键原因。

技术前行的脚步从未停歇。而人，是未来真正的变量。如何吸引、培养芯片相关工人、工程师等人才，将是全球芯片“战”的核心议题。目前中国每年科学、技术、工程、数学专业（STEM）毕业生的数量超500万，全球领先。

在拜登签署《通胀削减法》和《芯片与科学法》两周年之际，英国《金融时报》报道称，美国已宣布的造价过亿美元的项目中，近四成进度滞后或暂停。

芯片产业，正是其中极具代表性的领域。

主要参考资料：

[1]为转型提供资金英特尔宣布裁员15% 新华社

[2]量产2纳米芯片，日本晶圆厂能行吗？半导体行业观察

[3]Intel finally announces a solution for CPU crashing and instability problems — claims elevated voltages are the root cause; patch coming by mid-August. Tom’s Hardware

[4]《芯片战争》克里斯·米勒

[5]2023年中国集成电路进口减少本土成熟制程发力.第一财经

[6]美国制造芯片，成本将飙升半导体行业观察

[7]2024年中国模拟芯片行业市场前景预测研究报告中商产业研究院

[8]赶超与发展：我国集成电路产业链布局与优化对策齐鲁学刊

[9]前7个月出口金额大增25.8% 我国集成电路产业快步前行证券时报

[10]2024年中国芯片市场驱动因素、芯片主要细分市场及行业未来发展投资前景趋势

[11]每年超500万STEM毕业生，全球领先！——读懂中国经济新优势人民日报

[12]2024年中国存储芯片产业链图谱研究分析中商产业研究院

[13]美国的再工业化和制造业复兴研究中国银行纽约研究中心暨纽行战略及研究部

本文来自微信公众号：星船知造，作者：赵盼盼、严小方，视觉设计：星船知造