美“芯片法案”进入实施阶段，强行逆周期，面临多方挑战

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）美东时间8月25日，美国总统拜登签署了一项旨在实施《2022年芯片和科学法案》的行政命令，意味着备受关注的“美国芯片法案”将正式进入实施阶段。白宫在相关声明中表示，这一行政命令兑现了政府的承诺，将全方位增强美国半导体在世界范围内的竞争优势。

 

近段时间，“芯片法案”的快速推进说明美国对于重振该国本土半导体制造业是非常迫切的，同时也表明，中国芯片产业近几年迅速崛起给美国带来了很大压力。在后续发展过程中，中美双方的半导体产业都将面临实质性的待解难题。

 

美“芯片法案”强行逆周期

 

美国“芯片法案”以及相关的《芯片与科学法案》自2019年开始酝酿，此后两年多的时间里，基本都是在完善此中的细则问题，最终形成了一份长达一千多页，涉及2800亿美元拨款的综合法案。

 

从半导体发展大势来看，美国“芯片法案”属于违背大的产业转移周期，强行将半导体制造带回美国本土。

 

半导体产业发展至今，已经出现了两次已经完成的大规模转移。其中，第一次发生在上世纪70年代末期和80年代初期，全球半导体产业由美国转到日本，这一次产业转移以家电装备产业为引导，完成了半导体从美国向日本的扩散；第二次则发生在80年代末和90年代初，由于日本经济泡沫，加上PC和消费电子崛起，全球半导体进一步扩散到了韩国和中国台湾地区，且由于PC和后续消费电子中的智能手机极为看重处理器，而处理器又倚重摩尔定律的发展，因此韩国和中国台湾在半导体制造方面目前属于一枝独秀。

 

能够看出，全球半导体产业转移深受终端产业变迁的影响，近几年PC和智能手机为主的消费电子产业已经出现了明显的天花板效应，终端产业开始向着万物互联和新能源转变，半导体制造也开始强调超越摩尔。在这个过程中，中国大陆地区凭借大力投资和政策引导，在增强传统芯片制造实力的同时，开始谋划半导体先进制造、先进封装，以及第三代半导体。如果没有外力干预，全球半导体产业有着明显第三次产业转移的势头，目的地为中国大陆。

 

综合多方面因素考虑，美国显然并不希望第三次半导体转移顺利完成，并且从发展轨迹来看，数次转移之后，全球半导体产业越来越偏离美国本土，这其实就是美国提出“芯片法案”的大背景。

 

不过很显然，这是一个逆周期的行为。并且，从美国对日本半导体所做的事情来看，这其实也是美国“芯片霸权”的一种手段，韩国和中国台湾的半导体制造业其实一样有很深的危机意识。

 

此外，从手段来看，美国现阶段对中国半导体采用的“招数”和当年对日本半导体的“招数”并无差异，依然是打政策和贸易的组合拳。因此，这也就是此前很多国内的专家和分析人士将美国的举动形容为“华盛顿翻开旧的工具箱”。

 

美“芯片法案”面临多方挑战

 

综合近一段时间以来国内外分析人士对美国“芯片法案”的解读，即便现在已经进入了正式的实施阶段，但面临的阻碍是多方面且巨大的。

 

首先是下游产业的趋势问题，我们从前两次半导体产业转移，以及最近本该发生的半导体转移上能够看出，终端产业对推动半导体转移有非常明显的作用。然而，下一波趋势中的终端产业基本都在中国大陆地区爆发了。

 

首先在万物互联方面，中国是全球最大的物联网市场，是全球物联网技术发展的中心区域。从设备连接数量来看，根据GSMA Intelligence在2020年的统计数据，中国在全球15亿蜂窝网络连接中占比64%。在物联网支出方面，IDC预计，到2024年中国物联网市场支出将达到约3000亿美元，未来5年的复合增长率将达到13.0%，这一投资比例也将使得中国超越美国成为全球最大的物联网支出市场。

 

在对于万物互联发展至关重要的5G方面，根据中国工业和信息化部的最新统计，我国累计建成开通5G基站196.8万个，5G移动电话用户达到4.75亿户，已建成全球规模最大的5G网络，已开通5G基站占全球5G基站总数的60%以上。

 

在全球双碳目标下，另一个大的主导产业是新能源，其也是带动第三代半导体最明显的产业。目前，在光伏和新能源汽车领域，中国已经居于明显的领先位置。统计数据显示，目前中国光伏企业贡献了全球76%的光伏产品产量，并且后续这一比例将持续攀升。目前，在全球光伏企业的统计中，至少有7家是中国企业，有统计显示为10家全是中国公司。

 

在新能源汽车方面，中国已成为全球最大的新能源汽车市场，在全球新能源汽车产能方面已经超过了50%，在2022年1-5月份，中国生产的新能源汽车约40%销往欧洲地区。

 

因此，美国现阶段进行半导体制造回笼，实际上是没有太好的终端产业根基的，所瞄准的更多会是上一周期里面的先进制程，而先进制程依托的PC和消费电子已经没有太多增长潜能，因此美国此举实际上是要从韩国和中国台湾的相关厂商手里抢份额，但这些相关厂商却又是美国“芯片法案”见效的捷径。

 

除了终端产业的支撑问题以外，此前电子发烧友网也曾多次报道过，美国“芯片法案”在资金规模、人才储备、行政效率和厂商抉择等方面也面临着巨大的挑战。

 

这些挑战中，人才储备问题是目前美国“芯片法案”最棘手的问题。近几年美国的留学政策收紧让人才出现了断档问题，美国国际教育者协会主席埃丝特·布里默曾发布署名文章抨击过这一问题，他指出，美国的《芯片法案》立法，并未触及招聘美国半导体行业以及所有STEM领域所需人力资本中存在的真正障碍。

 

作为美国芯片制造主要的目标之一，台积电也曾吐槽过美国的人才短缺问题，该公司正在美国兴建5nm工厂，预计在2023年Q1将芯片生产设备迁入美国新厂，然而由于半导体制造产业中心长期在亚洲，并且台积电的企业文化导致该公司在美国的招聘工资吸引力非常低，甚至对顶尖高校毕业生的招聘薪资只有英特尔的一半，这让台积电非常苦恼，已经开始筹备在中国台湾地区招聘人才然后转移到美国，此举的难度可想而知有多大。

 

总体而言，美国“芯片法案”无论是从资金上，还是从人才上来看，都面临着僧多肉少的难题。

 

中国芯积极寻求突围

 

近一段时间，为了阻止中国半导体产业的崛起，美国采取了大量的举措，包括拉动全球64家半导体企业组建半导体联盟(SIAC)，拉动韩国、中国台湾和日本组建CHIP4联盟，制定和签署美国“芯片法案”，以及各种对中国企业和半导体产业的制裁措施等等。国内的半导体从业者认为，美国多番举动就像是对中国芯片产业多次呼喊“狼来啦”，而将“芯片法案”立法并实施则是真正的“狼来了”。

 

围绕美国“芯片法案”还有一条规定，那就是获得该法案补贴的半导体企业，在未来的10年内，都不能在中国大陆新建或是扩建先进的半导体工厂。并且，美国已经将对中国的半导体设备限制提升到了14nm。

 

面对美国种种打压行径，中国并没有坐以待毙，而是积极寻求突围办法。近期，两条路径较为受到产业界关注。

 

其中一个是Chiplet技术，我们此前的文章已经分析过，在国内Chiplet技术主要以先进封装为抓手，以此进一步挖掘成熟制程的潜力。目前，长电科技、华天科技、通富微电国内三大封装企业都是Chiplet热门企业。

 

在芯片制造方面，国内也将目光再一次聚焦到了FD-SOI上。FD-SOI（fully depleted silicon-on-insulator）即全耗尽型绝缘体上硅的平面工艺技术，主要技术创新为超薄的埋氧层和非常薄的硅膜制作晶体管沟道，曾在半导体制程方面和FinFET齐名，被认为是20nm以下的可选路径之一。

 

目前，FD-SOI在28nm和22nm方面已经证明了自己，尤其是低功耗方面的显著优势，走向14nm已经是产业趋势，将会为图像传感器、物联网芯片等芯片制造带来性能加持。芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民认为，FD-SOI是中国大陆Fabless“换道超车”的机会。

 

小结

 

美国“芯片法案”正式实施之后，中国芯片产业发展面临着更加严峻的外部挑战。不过，美国逆周期的行径想要取得成功，面临的阻碍也是多方面且巨大的。现阶段的情况是，中国已经很难在芯片产业过往的路径上继续发展，需要更多的原始创新，包括更好地使用Chiplet和FD-SOI技术。