中国芯片自主 跳出低收入低投入创新陷阱
发布时间：2023-2-18 18:08
发布者：eechina
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中国芯片
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来源：未尽研究 一个曾经的芯片大国，要建成一条先进制程逻辑芯片的生产线，大概要用多久时间、花掉多少钱？ 日本新成立的半导体公司Rapidus，试着给出了一个解答：5年，540亿美元。差不多每年110亿美元。 中国呢？按欧盟去年底发布的全球研发2500强企业，中国大陆的芯片企业入围了11家，它们在2021财年共投入研发支出22亿欧元，资本支出78亿欧元，折算下来，差不多接近110亿美元。 也就是说，中国十余家研发投入最大的芯片上市企业，一年的总投入，正好和日本一家去年成立的企业的预算持平。如果放眼全球，中国的芯片研发领先企业，数量占全球1/8，但一年的研发投入仅占全球的1/45，资本支出稍好一点，也仅占全球的1/16。 反倒是一直挥舞大棒，喊着本土优势要丢了的美国，39家芯片企业的研发投入达到了480亿欧元，超过其他国家所有企业的总和；资本支出也达到了380亿欧元，接近全球1/3的水平。 
“半导体即国家” 尽管政府下定决心开始砸钱，很多人并不看好日本重振芯片荣光的努力，包括日本自己。 2006年的时候，东芝、日立、瑞萨就曾构想成立新的代工企业，半年就失败了。当时，全球芯片产业链的分工已经初步确立，说着要另起炉灶，但走起步来，大家的调子并不一致。 这次被委以重任的Rapidus，去年刚刚成立，8家日本本土企业出资，公司名寓意“快”。该公司社长小池淳义表情严肃地说，日本已经落后了十到二十年。目前，日本自己能制造的最先进的芯片，出自瑞萨电子的40纳米工厂。 日经新闻戳破了谨慎乐观的气氛。它援引了出资企业高管的匿名评论，称“赤手空拳难以赢得国际竞争”，“只是给（日本）经济产业省面子”；一家材料企业的领导则直言“不可能取得成功”。 日本并非一无是处。日本的芯片产业一度超越美国，占全球一半市场以上，虽然此后被美国发起的贸易战阻击，逐步没落，退守于芯片制造设备与材料等领域，但消瘦下来的日本芯片产业，仍然为全球芯片产业提供了超过50%的关键材料和40%以上的设备。 这次也不再是单打独斗。日本加入了美国牵头的“Chip 4”芯片联盟。Rapidus先后与美国IBM合作，并拜访了比利时等欧洲国家的潜在合作对象。 芯片的地缘政治色彩越来越浓厚，日本担忧过多引入美国元素，最终会失去中国市场。中国是全球最大的芯片消费市场。美国半导体协会（SIA）最新报告显示，去年中国芯片市场达1800多亿美元，占全球5735亿销售额的30%左右。 截至目前，象征着“半导体即国家”的Rapidus，从铠侠、索尼、日本电气、软银、丰田、日本电装、日本电信及三菱UFJ等8家企业处，获得了总共73亿日元资金，约合0.55亿美元。去年至今，铠侠与索尼为各自芯片领域的市场化项目，分别准备了1万亿日元与9000亿日元。 日本政府为Rapidus补贴了700亿日元，是日本企业的10倍。同时，为了吸引台积电进驻熊本县，又花了7740亿日元，是Rapidus的10倍。 提前计划的产业政策，有成功也有失败，很多时候，市场会沿着车辙前进。 昂贵的独立自主 中国的底子远比日本薄弱。 如果嫁接在全球芯片供应链上，中芯国际可以实现14纳米工艺的量产，还被曝光已生产7纳米芯片。如果只剥离美国设备，即北京的“Non-A生产线”，就只能制造电路线宽为40纳米的落后几代的半导体。作为中国最领先的芯片代工企业，中芯国际大部分收入来自45纳米级以上工艺。排名第二的华虹半导体大部分收入来自55纳米及以上工艺制造的芯片。 芯片自主背后是芯片设计软件、制造设备、关键材料与测试封装设备的自主。如果以订单金额计算，中国晶圆代工行业的前道设备国产化率普遍不足10%。对光刻机的突破，中国主要寄望于上海微电子装备（SMEE），它最先进的ArF产品仅支持90纳米光刻制程。 如果各环节都要另起炉灶，中国要对研发支出的总金额做好心理建设。从2012年到2021年，全球研发2500强中的所有中国芯片企业，研发支出增长了7倍，但至今仍是全球最低水平，甚至仅为美国企业10年前的1/10。目前，中国芯片企业的研发支出为全球的1/45，10年前的占比更低。 不考虑后发优势，中国芯片产业链要完全独立自主，就要补上这十年来的研发旧账，至少追加40倍于过去十年来全球研发总投入的金额。这还没算上修建厂房与购买设备的资本支出。而且，并非所有研发成果都能投入生产，最终的赢家和输家，取决于成本、功能和可量产性。 
华为过去是中国半导体领域的领跑者，也是最早应对美国制裁的标杆。2021年发售的华为Mate40E，中国零部件占比增至57%，较此前Mate30的30%大幅上升。2022年，华为小型5G基站，美国零部件占比已降至1%，国产零部件升至55%。但这主要是设计方品牌，部分实际制造商不详。 华为正在着手重构中国半导体供应链。被美国制裁的福建晋华集成电路（JHICC），停摆几年后已悄然复工复产，外界认为华为是其神秘大客户；晋华工厂的对面，从事半导体封装业务的渠梁电子，正在推进工厂二期工程的建设，大多数产品面向华为。 据海外媒体统计，近几年来，华为着手重构中国半导体供应链，包括合作方与地方政府投入，累计已达4000亿元人民币。中国需要更多华为，华为的努力也亟待市场验证。 日本深知本土企业共同进退的利弊。日本的制造设备供应商，如尼康和佳能，在其业务中最优先考虑日本的DRAM制造商，最辉煌的时候，充分发挥了内部循环的高效，日本半导体和设备行业的全球市场份额，并行上升，而在当产业衰落时，它们也遵循同样路径，迅速跌落。 低收入低投入创新陷阱 华为面临很大的压力。由于技术与产品受限，华为的收入正在缩水。2021财年，华为营收6368亿元人民币，较上一年缩水了约2500亿元人民币。 尽管收入大幅缩水，华为没有削减研发支出。2021财年，华为在研发上投入了1427 亿元，与上一年基本保持一致。得益于此，华为在全球研发2500强上的排名，从2020财年的全球第二，仅跌至2021财年的全球第四，被美国的Meta与微软反超。全球研发投入最高的前10家企业中，仅华为研发投入几乎0增长，其余增幅多数都在12%-20%之间。 这也是中国整个芯片产业的困境。在最新的全球研发2500强中，中国企业的收入较低，利润率垫底。企业研发强度（企业在研发上投入的金额占企业营收的比例）仅为4.7%，是日韩企业的1/2，美国企业的1/4。中国所有上市芯片企业的研发强度稍高，2022年上半年约为8%，仍低于全球同行。而美国芯片企业研发强度长期保持在20%左右，欧洲约为15%，中国台湾与日韩均在10%左右。 美国芯片企业则以较高的研发支出，产生了较高的营收与利润率，为进一步增加研发预算提供了空间。自20世纪90年代以来，美国半导体产业一直是全球芯片销售的领头羊。美国非常警惕中国的追赶。美国预计，如果不对本土企业增加补贴，全球市场份额预计将从2021年的46%，下降到2030年的36%；同期中国大陆的市场份额将从9%飙升至23%，也就是说美国失去的份额，几乎全部为中国所得。 
中国芯片企业研发强度低，也与所处的供应链环节与发展阶段有关。中国芯片企业的资本开支强度，要高于美国与欧盟，说明最近在代工制造领域的投入较大。但即使如此，与更擅长代工制造的中国台湾与韩国，研发强度要显著高于中国企业。 中国半导体行业协会集成电路设计分会的理事长魏少军，去年底就芯片设计环节，给出了更多解读。他认为中国芯片设计前十大企业，研发投入不足，在“商业模式”的探索上作了过多的尝试；还未做强，大企业病就已经浮现；管理层不稳定，政策不连贯。这都会影响长周期的研发。 此外，芯片产业的市场化成色不足。2022年，中国芯片设计企业总数达到了3243家，比上一年增加了400多家，其中，超过80%的企业，员工数量少于100人。这些夹缝中生存的小微企业，总也长不大，很多并非诞生于市场机制，“活得非常痛苦，就是不愿意被整合”，扮演着继续抢政府补贴与挖行业资源的“搅局的角色”。 衰落的日本半导体业，也有同样的问题。除了活跃在舞台上的知名企业，目前，日本各地有大约80家不知名的上一代技术的半导体中小工厂。在解决半导体短缺的背景下，日本政府倾注了470亿日元补贴，结果为这些企业续了命。它们仍然没有未来。 硅幕割裂全球创新 砸钱只是创新的必要条件，不是充分条件。融入全球创新体系，能够加速本土创新。但硅幕正在落下，脱钩仍在继续，甚至可能从技术脱钩演变为产品脱钩。这将撕裂全球创新体系。 据外媒报道，拜登政府正考虑不再向华为的美国供应商发放许可证，以彻底断绝华为进口任何美国产品。 美国已经迫使荷兰和日本就范，控制向中国出售半导体生产设备。在协议生效之前，日本与荷兰企业，都在抓紧向中国出口关键设备。东京电子的营收目标下调了近 25%。 半导体制造商和设备供应商都将是输家，最大的输家是整个半导体行业的创新。芯片制造商涉足下一代工艺，需要新的设备与工具。设备供应商承担了大部分研发投入与风险，需要芯片制造商共同承担。但随着摩尔定律越来越接近物理极限，研发新设备越来越难，而在硅幕之下，采购新设备的客户越来越少，创新体系正在瓦解。连美国半导体行业协会也看不下去，声明过度控制有可能损害美国的工业基础。 如果市场完全脱钩，那么如今这种程度的规模效应就不复存在，供应链效率就会大幅下降，产品成本就会大幅上升。如果全球市场一分二，双方又都要实现规模制造，就很容易出现产品过剩。美国正在寻求本土制造的许多商品，都面临供过于求的风险，包括芯片和光伏。 存储芯片正在经历着一场溃败。韩国SK海力士公司警告说，行业低迷已是十多年来最严重，还将在未来几个月进一步加深。英特尔最近一个季度收入同比下降了32%，高通的半导体业务（QCT）利润下降了30%。泛林宣布全球裁员7%，中国大陆仍是泛林的第一大市场，但环比下滑近17%。削减研发投入，不利于长期创新；继续追求资本支出，则会加剧未来的过剩。 主要国家和地区的半导体行业，都在追求“自主创新”，又都在提防别人卡脖子。今年，中国台湾决定为本土芯片公司提供25%的研发成本税收抵免。日本半导体国产化补贴达到了2万亿日元。《欧洲芯片法案》以压倒性的投票获得通过，目标到2030年市场占有率从目前的10%提高到20%。有统计称，全球向世界各地的芯片制造商提供的补贴，加起来已经占到了它们年营收的60%。芯片战已经让市场进入畸形。 脱钩加剧，叠加过剩危机，中国芯片企业跳出低收入低投入的创新陷阱，将长期依赖产业政策的支持，但远不再是砸钱那么简单了。 |
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