作為新計劃或現有計劃的一部分,世界各國都在加大對半導體行業的投資。政府活動的增加源于人們越來越意識到芯片行業的戰略重要性、避免重演疫情時期供應鏈問題的想法以及地緣政治緊張局勢加劇。
政府支持的形式多種多樣,包括現金注入、補貼、稅收減免、貸款、監管便利、咨詢等等。在某些情況下,每項行動都是更廣泛的國家計劃的一部分。在其他情況下,援助似乎是臨時性的。
例如:
中國早在 2014 年就啟動了芯片基金,計劃分三期建設;
韓國政府提供各種支持,早在 2019 年就提出了龍仁半導體集群的提案,隨后提供補貼和監管援助,并于 2024 年 5 月宣布了一項 190 億美元的融資計劃;
歐洲早在 2013 年就推出了《歐洲新電子工業戰略》,2014 年推出了 ESCEL 聯合計劃,2019 年推出了 1000 億歐元的“地平線研發”計劃,2023 年推出了 33 億歐元的“歐盟芯片法案”和 CHIPS JU;
在美國,2022 年 530 億美元的《芯片與科學法案》遵循了早期的舉措,這些舉措涉及美國國家標準與技術研究所 (NIST) 等機構,早在 1998 年就慶祝了40 年的合作關系;
“我們看到歐洲、日本、韓國和其他地方對半導體行業的關注空前高漲,他們意識到半導體行業不僅對美國,而且對本國和全球都至關重要, ”一位不愿透露姓名的美國商務部 (DoC) 高級官員表示。“各國都有共同的利益,希望確保這個行業既充滿活力,又安全有韌性。我們看到越來越多的政府參與其中,并有意在印度等尚未擁有晶圓廠或大型晶圓廠的地方吸引投資。但這其實并不新鮮。這種嘗試已經存在了好幾年,甚至幾十年。由于結構性和市場原因,這種情況尚未發生,但我們注意到政府正在做出新的努力。”
其他人也同意政府資助對全球半導體生態系統各區域產生了重大積極影響。
半導體研究公司 (SRC) 總裁兼首席執行官 Todd Younkin 表示:“經過多年的離岸外包,美國和歐洲都希望成為更重要的制造業來源地。”[Younkin 也是《芯片法案》工業咨詢委員會的成員,但在這次采訪中并非代表委員會發言。]“美國正在考慮《芯片法案》,以加強其國內生產,并且正在取得良好進展。歐洲也在尋求做同樣的事情,將其在歐盟的制造能力提高一倍,并減少對其他地區的依賴。歐盟已經取得了一些重大進展。GlobalFoundries (GF)、ASM 和 ASML 表現良好。
臺積電、博世、英飛凌和恩智浦的合資企業進展順利。歐盟最近收到了一些壞消息,英特爾將其在德國馬格德堡的工廠推遲了兩年。不過,英特爾仍致力于按時建成德國工廠。西班牙與 imec 建立了新的合作伙伴關系,而伊比利亞半島則憑借GF 與 Amkor 之間的戰略合作,在封裝領域獲得了一些令人興奮的能力。”
亞洲各地也采取了類似的舉措,并取得了美國和歐盟的進展。
“在東亞,日本、臺灣和韓國正在努力弄清楚自己真正擅長什么,以及如何繼續在這些領域保持領先地位,”Younkin 說。“他們正在利用這些優勢完善合作伙伴關系,并降低自己對其他國家的依賴。對我來說,看到臺積電進軍日本,看到日本對微電子的更高抱負,我很興奮,因為這兩個國家都是材料、設備和消費品領域的重要組成部分。”
近期政府投資熱潮的一個主要結果是,制造設施正在傳統中心以外的國家建設,馬來西亞和越南等國家將自己作為中立地區,以期在巨額全球資本支出中分一杯羹。
“如果你看看這個行業的資本支出,就會發現無論是花錢的公司,還是接受這些資金來建設這些項目的國家,這個行業的資本支出都是頭重腳輕的,”商務部官員說。“資本支出排名前五的公司——英特爾、臺積電、三星、美光、SK 海力士——占該行業資本支出的 50% 到 70%,根據行業的周期性,資本支出在 1300 億美元到 8600 億美元之間。因此,這些公司可以決定大部分工廠的建設地點。傳統上,這些工廠都建在已經有晶圓廠的地方,而且這些國家有繼續建設的慣性,因為一旦你建了一個晶圓廠,它周圍就會有一個生態系統,讓你更容易建造下一個晶圓廠。
如果你想從區域角度來衡量資本支出的去向,那么你可以把美國、歐洲、日本、韓國、中國臺灣和中國大陸的數字加起來,它們占了全球的大部分。歐洲也有一些集中度,德國的支出很多。意大利等地傳統上也有晶圓廠,但歐洲其他國家也有興趣擴張。規模經濟很重要,這就是為什么我們看到 CHIPS 法案的公告如此興奮。我們預計美國將出現規模經濟以及資本支出的增加,這與過去幾十年來我們所看到的任何情況都不一樣。這將開啟美國生態系統實力的巨變,但我們預計這將使整個世界受益,而不僅僅是美國。”
美國 CHIPS 項目辦公室擁有全球視野,擁有專門的國際合作團隊。該辦公室還與其他參與 CHIPS 資助的政府機構密切協調,包括美國國務院,該部門管理著 5 億美元的國際技術安全和創新 ( ITSI ) 基金,旨在深化與盟友的聯系。例如,美國最近與印度和墨西哥建立了合作伙伴關系。
其他人也同意,各國可以從全球投資浪潮中互利共贏,力量源于相互依存。
SEMI 總裁兼首席執行官 Ajit Manocha 表示:“美國 CHIPS 法案的勢頭非常強勁。我們在 7 月舉辦了 SEMICON West,與會人數創下了歷史新高,全球 SEMICON 也是如此。企業之所以有動力,是因為看到了行業的增長和機遇,他們也看到政府非常積極地參與到這一增長中。在 SEMICON West,我們有來自多個州政府和聯邦政府(商務部和國務院)的大約 70 或 80 名代表,因為人們對美國的在岸外包很感興趣。同樣,歐洲也在進行在岸外包。日本和韓國非常活躍。印度緊隨其后也非常活躍。因此,勢頭非常非常積極,全球的政府計劃都在發揮作用。”
國家安全
隨著各國基于設備和關鍵材料出口管制結成聯盟,中美地緣政治緊張局勢仍令人擔憂。總體而言,人們承認中國是全球供應鏈中的主要參與者,但安全至關重要。
“各國必須通過雙邊方式解決此類問題,如果無法通過雙邊方式解決,志同道合的國家就需要參與進來,”馬諾查說。“目前,我們嚴重依賴彼此。我們需要將彼此視為競爭對手,而不是敵人。最重要的是,每個國家都必須公平競爭。每個國家都必須遵守知識產權保護、國家安全、網絡安全甚至經濟安全的國際法。SEMI 不參與政治或與政客打交道。我們只關注政策,政策不應給行業帶來混亂。但你不能在安全原則上妥協。”
SEMI 的 Manocha 和商務部官員都同意,端到端供應鏈自給自足并不是任何一個國家的目標。全球半導體行業在可預見的未來仍將保持互聯互通,因為各地區將繼續專注于供應鏈的某些部分,無論是測試、組裝、制造、封裝還是設計。
“好消息是,該行業增長至1 萬億美元,這不僅僅是 5nm 或 2nm 的前沿技術,”SEMI 的 Manocha 表示。“包括傳統技術在內的所有領域都在增長,這些技術主要來自亞洲國家。以智能手機為例,也許 20% 的芯片是 GPU 等先進技術。但 80% 的芯片并不采用先進技術,例如傳感器和攝像頭。在納米競賽或特定技術方面,半導體價值鏈的每個環節都有增長空間。”
盡管如此,據了解,某些與國防或關鍵基礎設施相關的產品需要盡可能從國內來源獲得。
“有些產品需要端到端能力,”商務部官員說。“但在大多數情況下,我們希望行業和供應鏈保持國際化,我們不會在美國實施芯片以建立技術專制。我們希望吸引盡可能多的半導體創新能力和生產能力。我們根據它們的最終用途以及我們是否存在生產差距來評估經濟和國家安全價值。有一個專門從事國際工作的團隊,他們認識到某些產品和某些專業制造將來自我們的盟友,他們正在投資對我們有利的東西,我們也在投資對他們有利的東西。我們必須保護我們的關鍵和國家安全相關技術。但我們并不是要創建一個完全自給自足、封閉、與世隔絕的技術生態系統。我們認識到這個行業是全球性的,正是卓越的全球供應鏈讓它得以運作。”
研究與開發
除了制造業之外,政府資助的另一個重點是研發,SRC 的 Younkin 表示研發主要分為四個領域——生成式人工智能、智能制造、自動化和電氣化以及網絡安全。
Younkin 表示:“生成式 AI 正在推動各種技術的發展。GPU、FPGA、新計算和內存解決方案等 AI 加速器芯片正在進入市場,而痛點往往是用于對芯片進行編程的軟件。NVIDIA 的競爭要素之一是其 CUDA 生態系統,它允許數十萬程序員釋放其芯片的強大功能。另一個例子是高帶寬內存,即 HBM 3 和 4。SK 海力士宣布在印第安納州西拉斐特的投資將為美國帶來更多的 HBM 3e 和 4 制造能力,這是 NVIDIA AI 加速浪潮的重要組成部分。”
下一個前沿是智能制造和數字孿生。
“如果美國的 CHIPS 法案要取得成功,就必須推動更具創新性、自動化、成本競爭力和整體性的自然進步,”Younkin 說道。“那么,我們可以做些什么來數字化制造流程,以便為那些不在工廠車間的人提供訪問權限?我們如何利用這一點來培訓和提高行業工人的技能,使他們都能在這個不斷發展的行業中獲得良好的工作和令人興奮的角色?我們能否利用它來將我們的速度、產量和成本保持在最前沿?”
Younkin 表示,第三類是自動化和電氣化,其中包括自動駕駛汽車、航空航天、電力電子、車對車和車對人通信。
他說:“太空作業所需的抗輻射系統是推動寬帶隙半導體發展和英飛凌全新300 毫米氮化鎵技術等發展的又一動力。”
網絡安全也吸引了大量關注和投資。“這實際上是一個如何領先于黑客的問題,但人們越來越重視硬件解決方案或新的安全半導體技術,這些技術將保護我們的關鍵基礎設施,以及受到更明顯攻擊的企業和個人數據,” Younkin 說。
最終,如果研發項目想要獲得成功并投入實際應用,其重點就需要能夠吸引資金。
“資金流決定了臨界規模的實現,通常還決定了哪些想法在研發過程中成熟并實現,”Younkin 說。“基礎學術研究的目標是發表成果,造福人類,而且幾乎沒有任何邊界條件。我們看到的資助安排并非如此。我們看到,無論是韓國、美國還是歐盟,政府的行動速度都比行業慢 5 倍,或者說只有行業速度的 20%。他們彌補這一缺陷的方法是,將時間范圍拉長,目標更大,資金通常更具共同性。國際合作的主要挑戰是,它的速度比行業速度慢 10 倍。因此,對于資金充足的國際計劃,你會看到其速度約為行業速度的 0.2%。像 SRC 或 imec 這樣的組織之所以能夠快速發展,通常是因為我們可以將資金投入到正確的技術或地點,并尋找合資企業或伙伴關系,而不是資金充足的伙伴關系,這些伙伴關系允許基于獨立資金取得進展。我們可以把資金投入那里,按照與行業相關的速度發展,而不是依賴于首先實施國內議程、然后實施國際議程所需的長期常數。”
Younkin 指出,EUV 光刻技術歷時 30 年,數百家公司和多個國家共投入數十億美元才得以實現。但業內人士可能認為這是一夜之間的成功。
“管道問題的核心是資本主義問題,”他說。“研發在很大程度上取決于激勵機制。由于不同國家的結構不同,它們都有可能在不同時間點因各種原因而失敗的管道。”
勞動力發展
政府面臨的另一個關鍵挑戰是建立人才管道,以滿足擬議的新設施投入使用后當前和未來的需求。為此,政府一直在與行業和學術界合作,試圖填補人才缺口。例如:
美國成立了國家半導體技術中心勞動力卓越中心,并與國家科學基金會和商務部合作推動半導體勞動力發展;
英國半導體戰略有三個重點領域——研發、基礎設施以及技能和人才;
歐盟CHIPS 法案的一個主要目標是解決技能短缺問題、吸引新的人才并支持熟練勞動力的出現;
日本和美國政府啟動了勞動力發展交流,日本大學與紐約州立大學建立了合作伙伴關系;
在馬來西亞,高等教育部(MOHE)表示,將積極滿足未來半導體投資對勞動力的需求;
印度與美國、普渡大學和新加坡在包括勞動力發展在內的半導體生態系統上展開合作;
越南計劃投資部正在推動半導體行業的人力資源開發,直至 2030 年,并展望 2050 年。
許多芯片公司還與政府合作伙伴一起開展全球勞動力計劃。一個主要計劃是Arm的全球半導體聯盟,該聯盟得到了西門子、Cadence、Synopsys、SRC 等公司的支持。Synopsys 學術與研究聯盟 ( SARA ) 計劃也擴展到全球。
“如果你去那些在工廠或封裝方面出現新生態系統的地方,比如東南亞,你會看到產能、工廠和工廠同時增加,以及能夠將工人安置在這些工廠的教育和培訓生態系統,我們正在朝著這個方向努力,我們完全相信這也會在美國發生,”商務部官員說。“真正令人興奮的一件事是我們與大學、當地經濟發展機構以及社區學院的合作,以確保項目到位,將合格的工人安置在這些工廠和這些研發生態系統中。我們看到了對這些事情的強烈反響。”
SEMI 正在多個方面領導勞動力發展工作。“我暫時不會宣布勝利,但我會說有很大的希望,”Manocha 說。“除非我們解決人才問題,否則 CHIPS 法案和回岸計劃不會成功。無論是人才問題還是氣候問題,沒有一家公司、國家或 CEO 能夠單獨解決。這需要國家層面和全球層面的合作。”
一個解決方案是,擁有凈員工的國際公司將部分技術人才派往國外前哨基地工作,正如臺積電在亞利桑那州的做法。隨著各國政府對國內外芯片公司的投資,這種情況可能會變得更加普遍。
“跨國公司將本國專家帶到新地點一直是很正常的事,”Manocha 說道。“如果生態系統受到影響,可能會出現延誤,但政府非常敏感,會支持這一點。SEMI 在生態系統支持方面也發揮著重要作用,這樣我們就可以將不同領域的半導體公司的整個價值鏈帶到該地區,并確保我們安裝該公司、他們的商店或服務中心等。”
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