半导体产业纵横2024-北京

全球各地区政府正在加大对半导体产业的投资力度。政府活动之所以增加，源于对芯片行业战略重要性的认识不断提高、希望避免疫情时代供应链问题重演，以及地缘政治紧张局势加剧。

政府支持形式多样，包括资金注入、补贴、税收优惠、贷款、监管放宽、咨询指导等。在某些情况下，每项举措都是更广泛国家计划的一部分。而在其他情况下，援助似乎是以临时性的方式出现的。

韩国政府在2019年就提出了龙仁半导体集群计划，随后提供了补贴和监管援助，并在2024年5月宣布了一项190亿美元的资助方案。

欧洲在2013年就推出了《新欧洲电子工业战略》，2014年推出了ESCEL联合企业，2019年推出了1000亿欧元的“地平线”研发计划，2023年又推出了33亿欧元的《欧盟芯片法案》和CHIPS联合企业。

美国2022年推出《芯片和科学法案》斥资530亿美元，而在此之前，美国国家标准与技术研究院（NIST）等机构就已开展了相关举措，NIST早在1998年就庆祝了40年的合作伙伴关系。

一位不愿透露姓名的美国商务部（DoC）高级官员表示：“我们看到欧洲、日本、韩国和其他地区对半导体行业的关注度前所未有，他们认识到半导体行业不仅对美国的国家经济安全至关重要，对他们自己和全球也同样重要。各国都共同关注确保该行业充满活力、安全且富有韧性。我们看到，更多政府开始介入，并对在之前没有晶圆厂或大型晶圆厂的地方（如印度等地）吸引投资的提案表示出兴趣。但这其实并不新鲜。这样的尝试已经存在几年，甚至几十年了。之所以还没有实现，有结构和市场方面的原因，但我们注意到，各方正在加大努力。

政府资金正在对全球半导体生态系统中的各地区产生显著的积极影响。

半导体研究公司（SRC）总裁兼首席执行官托德·尤金金（Younkin）表示：“经过多年的离岸外包，美国和欧洲都希望能成为更重要的制造业来源。美国正在通过《芯片法案》来加强国内生产，并已在这方面取得了不错的进展。欧洲也希望如此，即想将欧盟的制造能力翻倍，并减少对其他地区的依赖。欧盟已经取得了很大的进展。GlobalFoundries、ASM和ASML都发展得很好。台积电、博世、英飞凌和恩智浦的合资企业也进展顺利。欧盟最近收到了一些坏消息，即英特尔将其德国马格德堡工厂的建设推迟了两年。但英特尔仍承诺会如期完成德国工厂的建设。西班牙与imec建立了新的合作关系，通过GlobalFoundries和Amkor之间的战略合作，伊比利亚半岛在封装方面获得了一些令人兴奋的能力。

美国和欧盟的进展在亚洲各地类似的举措中得到了体现。

Younkin表示：“在东亚，日本、中国台湾和韩国正在尝试找出他们真正擅长的事情，以及如何在这些领域继续保持领先地位。他们正在利用这些优势来完善自己的伙伴关系，并减少对其他国家的依赖。对我来说，看到台积电前往日本，以及日本在微电子领域有更高的雄心壮志，是令人兴奋的，因为这两个地区是材料、设备和消费品领域的重要组成部分。

近期政府投资热潮的一个关键成果是，制造设施正在传统中心以外的国家建设，而马来西亚和越南等国正将自己作为中立地区，以期赢得全球巨额资本支出的一部分。

Younkin表示：“如果你看看这个行业的资本支出，无论是在支出资金的公司方面，还是在接收这些资金以建设这些项目的国家方面，都是重头在上。‘资本支出’前五名的公司——英特尔、台积电、三星、美光和SK海力士——占据了该行业资本支出的50%至70%，具体数额取决于行业的周期性，大约在1300亿美元至8600亿美元之间。因此，这些公司在很大程度上可以决定在哪里建设。它们传统上是在已经存在晶圆厂的地方建设，并且由于一旦建成晶圆厂，周围就会形成一个生态系统，使得建设下一个晶圆厂变得更加容易，因此存在继续在这些国家建设的惯性。如果你想从资本支出所在地区的角度来看，那么你可以把美国、欧洲、日本、韩国、中国台湾和中国大陆加起来，它们将占据世界的大部分。欧洲内部也存在一些集中现象，德国支出巨大。意大利等传统上有晶圆厂的地方也在扩张。规模经济很重要，这也是为什么CHIPS法案的公告让我们如此兴奋。我们在美国期待的规模经济以及增加的资本支出是过去几十年前所未有的。这正在开启美国生态系统实力的巨大变革，但我们预计这将造福全世界，而不仅仅是美国。

CHIPS for America项目办公室具有全球视野，并设有专门的国际参与团队。该办公室还与在CHIPS资金方面拥有权益的其他政府机构进行了非常密切的协调，包括美国国务院，该部门运营着5亿美元的“国际技术安全与创新”（ITSI）基金，旨在加深与盟友的关系。例如，国务院最近与印度和墨西哥建立了合作关系。

很多人同意，各国可以从全球投资浪潮中相互受益，而这种力量来源于相互依赖。

SEMI总裁兼首席执行官阿吉特·马诺查（Ajit Manocha）表示：“美国CHIPS法案的势头正在顺利发展。2024年7月举办的SEMICON West参会人数创下了纪录，全球各地的SEMICON也是如此。这种动力来自于企业看到了行业的增长和机遇，以及他们看到政府正在积极参与行业的增长。在SEMICON West上，我们有大约70或80名来自多个州政府和联邦政府的代表——商务部和国务院——因为美国本土化的趋势引起了广泛关注。同样，欧洲也在进行本土化。日本和韩国非常活跃。印度将是下一个非常活跃的国家。因此，势头非常强劲，世界各地的政府计划都在发挥作用。

国家安全

地缘政治紧张局势仍然令人担忧，因为各国正在基于设备和关键材料的出口控制建立联盟。马诺查（Manocha）表示：“各国必须双边解决这类问题，如果双边无法解决，那么志同道合的国家需要参与其中。在这个阶段，我们高度依赖彼此。我们需要将彼此视为竞争对手，而不是敌人。最重要的是，每个国家都必须公平行事。每个国家都必须遵守国际知识产权法、国家安全法、网络安全法，甚至是经济安全法。SEMI不参与政治或与政治家打交道。我们只关注政策，而这些政策不应给行业带来干扰。但在安全原则上，你不能妥协。

端到端供应链的自给自足不是任何单一国家的目标。在可预见的未来，全球半导体行业将继续保持互联，因为各地区将继续专注于供应链的某些部分，无论是测试、组装、制造、封装还是设计。

SEMI的马诺查说：“好消息是，随着该行业增长到1万亿美元，它不仅仅依赖于5纳米或2纳米的尖端技术。包括大多数基于亚洲国家的传统技术在内的各个领域都在增长。以智能手机为例，也许只有20%的芯片是GPU等先进技术。但80%的芯片并不是先进技术，如传感器和摄像头。在纳米竞赛或特定技术方面，半导体价值链的每个环节都有增长空间。

也就是说，人们明白，与国防或关键基础设施相关的某些产品应尽可能从国内采购。

美国商务部官员表示：“某些产品需要端到端的能力。但大多数情况下，我们预计行业和供应链将保持国际化，我们不会将芯片实施视为在美国创建技术自给自足。我们希望尽可能吸引更多的半导体创新能力和生产能力。我们根据最终用途以及我们是否在该生产方面存在缺口来评估其经济和国家安全价值。有一个专门负责国际工作的团队，他们认识到某些产品和某些专业制造将来自我们的盟友，他们正在投资对我们有利的东西，而我们也在投资对他们有利的东西。我们必须保护我们的关键和国家安全技术。但我们不会创建一个完全自给自足且封闭的技术生态系统。我们认识到该行业是全球性的，正是非凡的全球供应链使其得以运转。

研发除了制造业，政府资助的另一个重点就是研发（R&D）。SRC的Younkin表示，研发主要分为四大领域：生成式人工智能（AI）、智能制造、自动驾驶与电气化以及网络安全。

“生成式AI正在推动各种技术的发展，”Younkin说。“以GPU、FPGA、新型计算和存储解决方案等形式出现的AI加速器芯片正在进入市场，而痛点往往在于用于编程芯片的软件。NVIDIA的竞争优势之一就是他们的CUDA生态系统，它让数十万程序员能够解锁其芯片的性能。另一个例子是高带宽存储器，即HBM 3和4。SK hynix宣布将在印第安纳州西拉法叶市进行投资，这将为美国带来更多HBM 3e和4的制造，成为NVIDIA AI加速浪潮的关键部分。

下一个前沿领域是智能制造和数字孪生。

“如果美国的《芯片法案》想要成功，就必须推动更具创新性、自动化、成本效益和整体性的自然进步，”Younkin说。“那么，我们如何能将制造过程数字化，从而为那些不在工厂车间的人提供机会呢？我们如何利用这一点来培训和提升产业工人的技能，让他们在这个不断发展的行业中都有好工作、令人兴奋的角色呢？我们能否利用这一点来保持我们的速度、产量和成本处于领先地位呢？”

第三个领域是自动驾驶与电气化，这包括自动驾驶汽车、航空航天、电力电子、车对车和车对人通信，Younkin说。

“用于太空作业的辐射硬化（Rad-hard）系统是另一个推动宽禁带半导体增长的动力，也是诸如英飞凌推出新的300毫米氮化镓技术等公告的推动因素，”他说。

网络安全也引起了极大的关注和投资。“这实际上是一个如何保持领先于黑客的问题，但越来越强调硬件解决方案或新的安全半导体技术来保护我们的关键基础设施，以及更容易受到攻击的企业和个人数据，”Younkin说。

最终，一个研发项目的重点必须能够吸引资金，才能看到曙光并投入实际应用。

“资金流动决定了哪里能达到临界质量，以及哪些想法往往能在研发管道中成熟并实现，”Younkin说。“基础学术研究的目标是发表对人类有益的成果，并且实际上几乎没有边界条件。但我们所看到的所有资助安排并非都如此。当我们看韩国、美国或欧盟的政府时，他们的行动速度大约慢5倍，或约为行业速度的20%。他们通过拥有更长的时间范围、更大的目标和通常更具社区性的资金来弥补这一点。国际合作的主要挑战在于，它的行动速度比这还慢10倍。因此，对于资金充足的国际倡议来说，其行动速度约为行业速度的0.2%。像SRC或imec这样的组织之所以能够快速行动，往往是因为我们可以将资金投向正确的技术或地点，并寻求的不是未获资助的合作伙伴关系，而是基于独立资金的合资企业或合作伙伴关系。我们可以将资金投向那里，并以与行业相关的速度行动，而不是依赖于让国内议程和国际议程启动起来所需的长期常量。

Younkin指出了极紫外光刻技术，它耗时30年，数百家公司和多个国家投入了数十亿美元才实现。但行业之外的人可能认为这是一夜之间取得的成功。

“管道问题的核心是一个资本主义问题，”他说。“研发严重依赖于你将激励放在哪里。由于不同国家的结构不同，它们的管道都可能在不同阶段和出于不同原因而失败。”

劳动力发展

当拟建的新设施投入使用时，政府面临的另一项关键挑战是建立人才输送渠道，以满足当前和未来的需求。为此，政府一直在与产业界和学术界合作，努力填补人才缺口。

例如：美国推出了国家半导体技术中心卓越劳动力中心，国家科学基金会和商务部携手推动半导体劳动力发展。

英国半导体战略有三个重点领域：研发、基础设施以及技能和人才。

欧盟《芯片法案》的一个关键目标是解决技能短缺问题，吸引新人才，并支持培养一支熟练的劳动力队伍。

日本和美国政府启动了劳动力发展交流项目，日本大学与纽约州立大学建立了合作关系。

马来西亚高等教育部表示，将积极满足即将到来的半导体投资对劳动力的需求。

印度与美国、普渡大学和新加坡就半导体生态系统（包括劳动力发展）展开了合作。

越南计划与投资部正在推动半导体行业人力资源开发，直至2030年，并展望至2050年。

许多芯片公司也与政府合作伙伴共同开展了全球劳动力倡议。其中一项主要计划是Arm的全球半导体联盟，该计划得到了西门子、Cadence、Synopsys、SRC等公司的支持。Synopsys的学术与研究联盟（SARA）计划也已扩展至全球。

一位美国商务部官员表示：“如果你去那些已经出现新的制造工厂或封装设施的地方，以及东南亚等地，你会看到产能、工厂和制造工厂在同时建设，同时还有一个教育和培训生态系统，能够将工人安排到这些制造工厂中。我们正在朝着这个方向努力，并且完全预计这也会在美国发生。真正令人兴奋的是我们与大学、地方经济发展机构以及社区学院的合作，以确保相关项目到位，能够将合格的工人安排到这些工厂以及研发生态系统中。而我们对这些事情的响应程度非常高。”

SEMI正在多个领域牵头开展劳动力发展工作。Manocha表示：“我现在还不能宣布胜利，但我想说，我们抱有很大的希望。《芯片法案》和本土制造要想取得成功，就必须解决人才问题。无论是人才问题还是气候问题，都不是任何一家公司、一个国家或一位首席执行官能够单独解决的。这需要国家和全球层面的合作。

一个解决方案是，拥有净雇佣员工的国际公司将其部分熟练人才派往国外基地工作，如台积电在亚利桑那州的做法。随着政府开始投资国内外芯片公司，这种做法可能会变得更加普遍。

Manocha说：“跨国公司从本国引进专家到新地点一直是常态。如果生态系统受到影响，可能会出现延误，但政府对此非常敏感并予以支持。SEMI在生态系统赋能方面也发挥着重要作用，以便我们能够将半导体公司不同部门的整个价值链带到该地区，并确保我们为该公司及其店铺或服务中心等进行安装。