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芯片制造业为何逃离美国,深扒 50 年政策找到真相!

放大字体  缩小字体 时间:2021-04-07 09:03    热度:179
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体发展的历史,认为产业政策在半导体产业的发展中起着关键作用。

从上世纪 80 年代起,为了与日本、韩国等国家的半导体公司竞争,美国的半导体政策逐渐向缩减运营成本、提高公司利润等方向倾斜,忽略了对于半导体登录链的构建,使半导体产业围绕巨头形成了一套脆弱的登录链

在 Employ America 看来,这种政策倾斜需要对目前美国芯片制造能力的衰落负一定责任。而对于半导体产业来说,正确的产业政策可以更好的保证登录安全,也能够促进技术创新。

01. 美国半导体早期政策:多元化登录、实现技术共享

根据 Employ America 介绍,在半导体行业诞生之初,美国政府就通过产业政策帮助建设半导体多元化生态,确保技术上的进步也能在经济上带来好处。

60 年代以前,电子技术刚刚起步,美国国防部(DoD)就是美国半导体市场上最大的客户。很多企业之所以能够发育壮大,都是依靠美国国防部的订单。一方面,美国国防部的采购协议保证了市场的稳定性,很多小公司可以放心扩充产能;另一方面,美国国防部依靠订单得到的的准监管能力确保了半导体生态系统构建和技术进步的多元化。

由于美国国防部十分关心其半导体登录链安全,因此它对半导体登录和技术安全提出了很高的要求,比如 “第二来源”策略要求美国国防部采购的任何芯片至少由两家公司生产;该策略还将采购和技术转让联系起来,要求贝尔实验室等大型研发部门公布技术细节并许可其他公司使用该技术。美国国防部的这种要求也直接促进了美国半导体公司之间的对话与技术共享。

对于美国国防部来说,“第二来源”策略确保了登录链的稳定。而对于整个行业来说,该政策加快了创新步伐,并使新技术迅速遍及整个行业。

事实上,当新技术在整个登录体系中自由移动时,所有公司都能获得享受到技术进步带来的好处;美国国防部的订单也确保了投资者愿意增加支出,投资新技术。

这种竞争环境加上当时的反垄断法,令很多小公司进入了野蛮扩张,美国模拟器件巨头德州仪器就是借此获得技术进入半导体行业。通过这种方式,在不断地技术创新下,美国国防部保证了其工业能力的连贯性和针对性。

更重要的是,这一战略下,半导体技术开发优先于任何单个公司的收入最大化或成本最小化,让半导体行业不受所谓的 “市场规律”影响,将重点放在创新和生产上,没有追求狭义上的经济成功。

然而,到 20 世纪 60 年代末,该行业发展得如此之快,以至于政府采购已变得相对不重要,此时国防军事采购只占不到 1/4 的市场,国防部通过 “第二来源”合同获得的监管能力被大大削弱。

▲蓝色柱状图为美国半导体公司营收,红色曲线为美国政府采购所占比例(来源:ICE 半导体数据)

这种情况下,商业客户和私营公司成为了更重要的采购商,政府的采购和指导变得相对不那么重要。在商业应用的推动下,1970 年成为了美国半导体产业的一个黄金时代。

因为美国国防部寻求专门解决军事问题的电子技术解决方案,尤其是开发非硅基或不受辐射影响的半导体等应用范围狭窄的技术,美国军方和商业客户的需求开始出现分歧。

1970 年代,在美国政府支持、协调逐渐减少的情况下,商业半导体市场开始蓬勃发展,小型公司和大型公司并存,MOS IC、微处理器、DRAM 等新发明将整个行业推向了新的高度。

当时,国际竞争的缺乏和市场的蓬勃发展,也确保了无论是创新还是利润,大多数半导体投资都可以带来丰厚的回报。

02.1980 年代:激烈的国际竞争促使政策转型

只是好景不长,1980 年代,由于日本公司的快速崛起,美国开始失去了国际贸易市场和技术优势。在日本国际贸易产业省(Ministry of International Trade and Industry)的产业政策指导下,日本也建立了与此前美国类似的半导体政策:国家集中统一的计划指导、采购协议和低利率贷款。

由于此时半导体市场规模相比 60 年代已经增长了许多,日本政府采取了比美国更加严厉的政策,帮助建设产业基础设施、协调计算机、半导体等领域的企业发展等。随着东芝等公司在 DRAM 这个最大的半导体细分市场之一占据主导地位,日本开始成为美国半导体行业的主要竞争对手。

▲日本与美国半导体销售情况对比(来源:ICE 半导体数据)

日本公司的竞争对美国半导体市场产生了巨大影响,其动荡使许多美国公司永久退出了 DRAM 市场。作为回应,美国半导体协会开始游说美国政府保护美国免受日本 “倾销”的影响,同时成立了半导体研究公司(SRC),组织、资助商业半导体研究。

此外,在美国政府资助下,14 家半导体公司还组建了半导体制造技术战略联盟 SEMATECH。最初该联盟负责促进企业之间的横向合作,很快 SEMATECH 转向关注登录商和制造商之间的垂直整合,以最小化成本。

由于技术和经济因素的共同作用,传统的垂直整合公司在 20 世纪 80 年代开始解体。鉴于当时的经济形势,在竞争激烈的全球市场上,没有人有兴趣投资低附加值的生产。

▲美国半导体公司 IC 营收(来源:ICE 半导体数据)

MOS 晶体管的出现使得晶圆代工变得更加划算,于是半导体巨头开始兼并小厂商,传统的 IDM(Integrated Device Manufacture)模式开始解体。

在 IDM 模式下,半导体公司需要负责芯片设计、制造、封装、测试等多个流程,会导致公司规模庞大、管理成本较高、运营费用较高、资本回报率偏低。与之对应的是代工(foundry)模式,芯片的设计、制造、封装、测试等各个环节交由专门的公司负责,资产较轻,成本相对较低,更为灵活。因此,台积电等大型代工厂商与只专注芯片设计的无晶圆厂(fabless)半导体公司共存。

美国工业界对这一战略的拥护在短期内取得了成功,使得 1990 年代美国半导体市场份额有所复苏。同时,日本则开始面临韩国公司的竞争。但从政策角度看,美国的半导体产业政策仍未起到太大作用。

相反,日本、韩国等产业政策通过国内整合、垄断、采取贸易保护并加大科学研究资金取得了很好的效果。此前,美国 “第二来源”政策虽然加快了创新步伐,并确保了单个公司的失败无法动摇整个生态链登录。

但是该政策也意味着大量的重复投资,很多美国公司虽然依靠 IDM 模式在发掘技术潜力、设计制造协同方面做的不错,在激烈的市场竞争中,这些公司却往往由于成本较高而无法产生足够盈利能力。1990 年代,美国半导体产业开始实施科学技术政策。

该政策的重点是去除产业内的重复和冗杂,使得投资价值最大化,节省企业成本,增强半导体公司竞争力。

▲1994 年的美国国家半导体技术路线图(来源:美国半导体产业协会)

此时,美国半导体行业的重点已从创建具有强大登录链的生态系统,转变为协调公私机构、无晶圆厂设计公司、设备登录商和行业头部玩家之间的复杂关系。

同时,更宽松的贸易政策和运输能力的提升也使无晶圆厂半导体公司流行开来,因为这样更加经济,资产负担也最轻。在这样的分工下,美国半导体公司不需要投入大量研发费用,政府也可以避免大规模的投资支出。

过去几十年,美国构建强大登录链的产业政策促进了大规模就业,大量技术工人集中在行业内部,也在某种程度上成为了技术创新的来源,《经济地理(Economic Geography)》杂志 “无贸易的相互依存(untraded interdependencies)”一文解释了半导体行业工人大群体的融合对该行业技术创新的重要性。

在激烈的市场竞争中,为了降低成本提高效率,缩减劳动成本占了上风。企业认为,将大量工人集中在一个环节是浪费、效率低下的,如果能够缩小公司规模,其竞争力就会大大增强,但这种缩减很大程度上牺牲了企业的技术创新能力。

▲半导体产品附加值与半导体行业雇佣人数对比(来源:美国人口普查局)

理论上,在科学技术政策的指导下,政府能够协调企业相互矛盾的需求,又不会在技术上进一步落后。但是因为美国政府也在节省开支,无法提供足够的财政补贴,最终美国不得不允许所有半导体公司在不牺牲技术发展的情况下削减成本、追求利润。

当很多公司削减开支时,这种集体行为进一步削弱了美国公司的技术创新能力。短期内,这种策略是成功的,美国花少得多的钱恢复了技术优势,私人企业将研发重点集中在了领先现有技术的下一两个节点上,而更长期的研究则由政府资助的研究人员进行。但是长期来看,美国半导体风光之下潜伏着众多危险。

03.2000 年之后:制造优势不再

在美国科学技术政策指导之下,“消除冗杂”和 “增加脆弱性”就是半导体登录链中硬币的两面。大量技术工人的聚集不仅有助于企业的技术创新,同时也在培养其下一代工程师与技术人员。在去工厂、轻资产的运营理念下,虽然每家半导体公司的资产负债表看起来更加稳健,美国芯片制造的优势却已经转向中国台湾、韩国等其他地区。

因为持续到投资不足、芯片产能严重下降,数十年来缩减劳动力成本也使技术人员和工程师数量下滑严重。Employ America 认为,这些问题是美国半导体企业长期追求高利润、低成本所造成的,行业巨头和无晶圆厂半导体公司创造了一个摇摇欲坠的生态系统。

与此前美国国防部类似,这些行业巨头在行业研究和投入的优先级上占优绝对优势,像英特尔的主要买家可以围绕其需求构建行业登录链,一般来说这种脆弱的登录链在成本上具有很大优势,但是当新冠肺炎疫情等事件爆发时,整个行业就会面临各种冲击,而针对短期盈利的登录链无法提供足够的缓冲,也就会面临当下的种种问题。

▲无晶圆厂半导体公司增长(来源:全球半导体联盟、美国半导体产业协会)

从技术角度来看,当技术进步围绕这些巨头时,由于缺乏竞争对手,如果巨头的技术路线发生错误,很可能会阻碍整个行业的发展。

而当半导体公司通过构筑专利墙就可以盈利必要时,那么研究、设计和构想就会优先于实施、生产和投资。这也是无晶圆厂半导体公司兴起的原因。

▲美国公共(非国防)研发支出(来源:美国科学促进协会)

但是,有时候优先考虑研发反而会放缓创新的步伐,因为 “边生产边研究”是技术创新的关键。工程师会在生产过程中的每一步,以及登录链的每个环节寻求创新,将生产外包给代工厂,就会产生工艺上的黑匣子。另外,学术研究往往远离当下的制造问题,因此时常偏离商业化的道路,无法驱动产业创新。

事实上,摩尔定律的逐渐失效、各种异构芯片的兴起,都很好地展示了技术发展有时候不止一条道路。数十年来未能投资于工业生产能力和就业机会,造成美国公司高度依赖外部制造工厂。

▲美国联邦政府研发费用拨款(来源:美国科学促进协会)

Employ America 称,应该通过回顾半导体的产业政策历史,重新在半导体登录链的每个环节推动技术创新。目前美国的科学技术政策并不足以重新构建美国半导体登录链,需要结合政府订单、融资担保等一系列产业政策,确保推动半导体产能迅速增长,而由政府主导的强有力的投资增长将创造高薪制造岗位,可以更好的减少失业率。

04. 结语:美国政府能否重建半导体登录链仍是未知数

从去年开始,美国政府就在积极恢复其的工业制造实力。针对半导体领域更是连连出招,吸引了台积电、三星等众多厂商赴美建厂。近期,美国政府更是抛出 2 万亿美元基建计划,在逐渐加打政策扶持力度。

但在数十年的半导体发展史中,垂直分工模式的盛行促就了如今芯片设计、制造、封装等各细分领域的登录生态,如果想要重组登录链可能需要相当长的时间。

在半导体领域则尤其困难,各细分领域市场十分集中,巨头企业占据大部分市场份额。如今,台积电、ASML 等公司已经表态,认为想要重新构建半导体登录链的想法存在很多问题。未来半导体市场格局将有怎样的变动仍有待观察。

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