美国芯片法案落地，“狼真的来了”怎么办？

 

抛弃幻想吧，唯有自力更生、艰苦奋斗方能破局。

 

文丨张津京

BT财经原创文章

头图来源丨创客贴

 

喊了很长时间的“狼来了”，最终“狼”真的来了。

 

7月27日，美国参议院以64票赞成、33票反对通过了《芯片与科学法案》（以下简称“美国芯片法案”），7月28日，众议院以243票赞成、187票反对也通过了这项法案。北京时间 8月9日晚，白宫正式签署该法案。

 

根据美国参议院官网公布的“美国芯片法案”提纲，2022-2026年合计提供527亿美元补贴，其中390亿美元用于建设、扩大或更新美国晶圆厂，110亿美元用于半导体的研究和开发，20亿美元用于资助如教育、国防和创新相关领域，5亿美元用于与国外政府建设国际信息、通信技术安全、半导体供应链，2亿美元用于增加半导体行业劳动力，并对当地半导体制造提供25%税收减免。

 

而且更为重要的是，这个法案授权美国政府未来几年提供约2000亿美元的科学和技术研究资金，涵盖人工智能、机器人技术、量子计算、电池技术、生物技术等诸多对未来竞争力至关重要的领域。

 

此外，法案跟中国相关的是附加条款，所谓禁止接受资金补助企业，在对美国构成国家安全威胁的国家建造/扩大先进制程晶圆厂，而且这个期限是十年。

 

这个法案正式落地之后，有很多国内媒体开始唱衰中国芯片产业发展前景，认为我们很可能遭受到了“当头一棒”，并且会引发中国芯片产业长期萎靡不振。

 

来自俄罗斯媒体最新报道，美国政府计划对用于半导体设计的特定类型EDA软件实施新的出口管制，尤其是针对FinFET芯片设计，以及下一代芯片原材料的出口。根据知情人士的反馈，美政府的目标是阻止向追求人工智能应用的中国公司出售这些设计工具。

 

这等于是给中国芯片产业的发展又加上了一道锁。那么中国芯片产业现在究竟准备好了没有？未来的发展会发生什么样的变化？

 

 

 

伤敌一千自损八百

 

美国芯片法案以及美方不遗余力推动的芯片产业四方联盟，被很多媒体关注，甚至有的外媒用了“对中国芯片产业毁灭性打击”的标题。

 

然而资本市场对这件事情的反应却跟所有人的关注点截然相反。

 

就在该法案签署当日，美股三大指数集体收跌，其中半导体板块领跌，费城半导体指数最深跌超170点或跌5.7%，接连跌破3000和2900点两道整数位，收跌4.6%，连跌三日至7月26日来新低。特别是英伟达、美光科技等芯片巨头股票跌超3%。

 

 

 

 

这是资本市场对美方逆全球化行为，最直接且明确的反应。

 

“资本市场看的比谁都清楚，经历几十年的发展，芯片已经成了一个覆盖全球的庞大产业链”，香港知名证券分析师王家瑞对媒体表示，随着摩尔定律的深入，芯片性能变得越来越强，其制造设施与流程复杂程度也逐渐上升。“现在的芯片生产依赖从材料到化学品、从软件到测试设备的全球供应链。这些技术涉及数百种原材料、特殊气体和金属、易耗件等，芯片制造的供应链已经遍布全世界，牵一发而动全身。”

 

王家瑞觉得美国这个法案的出台异常荒谬，是一个政治指挥科技的案例。“美方的补贴是给到晶圆制造厂，也就是类似台积电三星这样生产芯片的厂商。但这些制造厂不能独立完成芯片生产制造所有的流程，哪怕将来把厂子全部搬到美国去，也依然要做全球化的供应链配置。”

 

在王家瑞看来，这是经济规律无法被扭转。“而美国政府这种行为就会使得有一些生产链上，中国占据优势的产业，被排挤出美国主导的芯片供应链，肯定会大大提升这些美国主导芯片生产商的成本和时间。”

 

“美国政府出台这部法律的背景是，美国芯片设计技术占了全球市场的70%，但只有12%的芯片在美国生产，相比下全球80%的芯片在亚洲生产，尤其是东北亚地区。”王家瑞进一步指出，这也意味着美国自己无法保证芯片供应的稳定性，这是美方出台这个法案的初衷。

 

然而，王家瑞认为不是所有的事情都能用钱解决的。“哪怕三星、台积电等各家芯片生产企业都搬到美国去，但建厂、生产线、设备、技术落地、工人培训等等，最少要四五年的时间，再加上对美国这个法案，中国肯定要予以反制，这必然会割裂全球芯片生产供应链，进而推高美国自产芯片的成本。”

 

新闻报道也证实这一点。根据外媒援引咨询公司贝恩的数据估算，要将美国芯片产能提升5%至10%，大约需要400亿美元的资金；未来十年，美国需要在芯片投资方面耗费约1100亿美元的资金。

 

关键，中国是全球最大的芯片进口国和消费市场，每年全球约有30~40%的芯片是被中国企业买走，有业内人士在接受《第一财经》采访的时候指出：“美国这个法案最终落地，肯定会推高美国产芯片的价格，然后还想用这个价格把芯片卖到中国市场，而中国肯定对口有反制措施，最终这些芯片的市场前景不容乐观。”

 

 

 

 

这在国际光刻机巨头ASML最近对外的态度可见一斑。6月ASML CEO在接受外媒采访时，针对美国政府要求ASML限制中国获得DUV光刻机的新闻，其CEO公开表示，限制DUV光刻机出货，会导致半导体设备产业链中断，中国厂商是全球芯片产业链中的重要组成部分，其CEO表示：“ASML不会限制中国客户。”

 

这被看作是ASML最强硬的表态，外媒分析认为，ASML意识到中国马上能自产DUV光刻机，生怕损失掉这个庞大的市场。

 

这同样解释了为什么资本市场对于这样一个500亿美元+2000亿美元的大规模补贴方案无动于衷，甚至有所恐慌。

 

当然，王家瑞也认为，这可能成为加速中国芯片产业自主化和芯片设备国产替代浪潮的契机。

 

 

 

国产化进行时

 

实际上即使这几年制裁，依然挡不住中国芯片制造业自主发展的现实，这和中国航空发动机国产化、航天工业国产化一样不可阻挡。

 

中国近年来半导体产业迅速发展，根据Knometa Research的数据统计，中国大陆芯片产能份额由2011年的9%上升至21年的16%，已经超过了日本的15%、美国的12%。

 

在2018年中美贸易战开启后，我国政府就致力于建立独立自主可控的芯片生产产业链。2020年国务院发布的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》中提出，要建立完善的芯片生产体系，争取到2025年国内芯片自给率要达到70%。

 

当然在这样的背景下，中国芯片生产产业链和设备制造企业，在国内的发展速度提升很快。

 

实际上，由于半导体设备应用的工艺流程和重要性的不同，芯片生产原材料方面的进展跟设备的进展是分开的。从真正涉及到设备生产的领域来看，芯片主要分为光刻、刻蚀、沉积、清洗等涉及核心工艺的关键设备。行业内将关键半导体设备区分为制程核心设备（包含光刻、刻蚀、沉积、离子注入设备）、良率提升设备（包括前道检测设备、后道测试设备、清洗设备）以及重要辅助设备（包括炉管设备、CMP 抛光设备、干法去胶设备、涂胶显影设备）等等。

 

德邦证券的研报显示，上半年中国国内芯片制造设备的国产化率进一步提升，2022年6月国内10家主流晶圆厂共开标68台工艺设备，主要来自上海积塔（52台）、华虹无锡（11台）、福建晋华（3台）、华力集成（1台）。2022年1-6月合计开标548 台工艺设备，主要来自华虹无锡（291台）、上海积塔（210台）、时代电气（16台）、福建晋华（23台）、华力集成（6台）、华力微电子（2 台）。

 

虽然国内没有光刻机这种核心生产设备，但刻蚀、干法去胶、涂胶显影、测试、封装等设备的国产化采购也已经走上正轨，甚至可以看出这些领域国产化的设备占比已经超过50%。

 

重要的是，不知不觉之中，中国国内已经形成了至少10家以上的成规模芯片代工和制造企业，而这些这些企业的规模还在不断扩大。

 

现在，国内出现以中芯国际、长江存储、华力集成、华力微电子、福建晋华、华虹无锡、合肥晶合、上海积塔、中车时代、武汉新芯 等主要的 IDM 或代工企业。这些企业分别覆盖存储、逻辑、驱动 IC、SOC、功率、模拟等多类芯片制造。

 

 

 

 

而且，根据德邦证券的研报，近年来受益于北方华创、中微公司、盛美半导体、芯源微、屹唐半导体、至纯科技、华海清科等中国大陆厂家的不断发展，在刻蚀、沉积、清洗、抛光、干法去胶、炉管、涂胶显影等领域半导体设备国产率较高。

 

从年度数据来看，2021年设备国产率达27.4%，较2020年16.8%有明显提升。2022年6月主流晶圆厂开标的68台设备中，源自中国大陆厂家制造的设备共计44台，占比达64.7%；2022年1-6月开标的548台设备中，源自中国大陆厂家制造的设备共计189台，占比达34.5%。

 

按照国产设备中标数量从高到低排序，1-6月中标设备中国产刻蚀设备（44台）、国产沉积设备（29 台）、国产炉管设备（26 台）、国产干法去胶设备（25 台）、国产前道检测设备（11 台）、国产抛光设备（9 台）、国产清洗设备（19 台）、国产离子注入机（7 台）、国产后道测试设备（12 台）、国产涂胶显影设备（6 台）、国产光刻机（1 台）。

 

其中国产率较高的环节主要为干法去胶设备（国产率81%）、刻蚀设备（国产率54%）、抛光设备（国产率43%）、清洗设备（国产率58%）、涂胶显影设备（国产率35.3%）。

 

从这些数据完全可以看出，在国家强力政策的推动下和国有资本不计成本的注入下，中国在芯片制造设备生产领域的进步是非常显著的。

 

对于所有人都关注的光刻机，原科技部副部长吴忠泽最近在一个会议上指出，“在国家重大科技专项的支持下，我国在光刻机领域取得长足进步的90纳米的工艺节点，光刻机大量投产，28纳米节点的193波长的光刻机研制攻关已经进入尾声”。

 

国内某大型基金芯片投资赛道分析师李冉对媒体表示，根据他的了解，上海微电子的28纳米光刻机已经交付了几台，给国内几家芯片生产企业试用。“有可能德邦研报中统计的国产光刻机交付，就是上海微电子交付客户试用的28纳米DUV光刻机。”

 

在李冉看来，这已经差临门一脚，“最多半年到一年，上海微电子肯定会正式对外出售28纳米的duv光刻机”。李冉进一步解释，从20纳米到14纳米的光刻机设备，其实只在光谱波长和光头领域进行精度调整，“意味着上海微电子如果攻破28纳米的水平，应该在2-3年的很短时间内可以攻破14纳米光刻机的制造。”

 

李冉还表示，国家相关部门对光刻机领域的研发非常重视，现在其实是两条腿走路。“据我所知，目前中科院已部署新技术路线光刻机的研制，可能会超过现在的这种模式，去实现类似的效果”。

 

 

 

问题依旧存在

 

虽然现在有了长足的进步，但在很多业内专家看来，中国芯片产业还远未到击鼓相庆的时候。

 

分析师李冉表示，实际上我们的芯片产业自主还有很长的路要走，还需要长时间补课才行。“我们现在国内生产技术能实现的最高精度就是中芯国际14纳米的N+1，相当于7纳米芯片的水平。”

 

但整条生产线美国技术的比例太高，无法进行复制，这已经成为困扰中芯国际最近两年发展的难题。

 

芯片是全人类科技水平的结晶。要知道芯片生产是一个超过500个环节的复杂过程，很多环节都是需要物理与电化学相互配合才能完成的。我们日常所说的光刻机只是芯片生产中一个重要的部分而已，一个芯片生产的复杂程度是人类工程历史上的最高峰。

 

 

 

 

其中，控制每个步骤的良品率就已经非常难以实现。由于芯片生产是建立在高端的物理学跟电化学技术之上的，很多行为都是介于实验室和大规模工业生产之间的空白地带，这也让生产厂商对于芯片良品率的控制非常艰难。

 

分析师李冉指出，哪怕单个环节的良品率达到99%，但环节一多，最终良品率就会低于50%，甚至30%，整个工厂就没法运营了。所以，现在所有的芯片企业都在追求小数点后几位的良品率，像台积电每个步骤甚至都要追寻99%后面4~5个小数点的数值，才可能最终完成整体把控成品率超过合格线。

 

另外，涉及到最新领域芯片设计情况的EDA软件，目前有可能被美国封锁，国内替代的软件企业还没有成长起来，相应的产品化与技术程度和应用程度，还没有达到企业期盼的标准。

 

“相比于其他硬件上的卡脖子，软件上的卡脖子更致命”，李冉认为，当下我们要正视中国芯片产业不断的进步，也要看到中国芯片产业的巨大缺陷，“中国芯片产业的自主化只是刚刚开始，我们离山顶还有很远。”

 

从华泰证券研报图表能看出，经过多年的发展，我国大部分中低端半导体产品实现了国产化替代，但是高端产品有待进一步的发展和提高国产化率。目前在消费类电子，如机顶盒芯片、监控器芯片等以及通信设备芯片，国内厂商能较好地兼顾性能、功耗、成本等因素，被市场广泛认可。

 

但在高端如智能手机、汽车、工业以及其他嵌入式芯片市场，我国仍落后。

 

 

 

 

实际上，从当前芯片产业的发展来看，根据华泰证券、浦银国际、中信建投等券商的研报能得出一个规律，那就是中国的芯片产业现在正进行三大国产化方向的探索。

 

 

 

 

一个是第三代半导体。依照调查公司Yole和华泰证券的测算，到2025年全球碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）市场规模有望分别达60亿与35亿美元。这就是所谓的第三代半导体，可满足高温、高压、高频等应用场景，与新能源汽车、光伏、5G、消费快充等高成长性下游领域深度绑定，未来成长空间广阔。

 

一个是半导体生产设备。根据新闻信息可以看出，全球半导体行业的生产中心未来会从中国台湾、韩国等地集中走向全球分散布局。因此，国内发展制造，设备，材料等核心环节，避免“卡脖子”问题是未来中国半导体行业重要发展路线。

 

最后就是AI/大算力芯片。据知名数据公司WSTS的报告显示，全球计算芯片2021年市场规模约1548亿美元，占全球半导体市场28%。主要以英伟达、AMD 和英特尔三家独大，2021年三家营收总和1036.14亿美元。

 

这些芯片中国是主要的市场和发展迅速的技术来源地，所以AI和大算力芯片方向，我们的发展比较迅速，目前各个领域都已经有厂商布局，并在加快迭代的步伐。

 

关键，不同于海外芯片设备企业在中国的利润逐渐下降的事实，2021年中国半导体设备企业平均实现59%收入增长，增速显著高于AMAT、ASML等全球主要设备企业中国区平均收入增速29%。

 

现在我们只是处于技术攻克期，但在国家大力支持与企业持续不断的研发投入下，具备研发实力的公司一旦突破核心技术，有望享受到巨大的市场红利，也就是说，我们不仅要芯片国产化，我们还要拿芯片在全世界赚钱！

 

这意味着中国的芯片产业拥有无限可能的未来，背后还有一个全球最大的市场予以支撑。

 

有市场就能带动一个产业的发展，这是经济规律。

 

一切皆有可能。