欧洲在半导体上的挣扎，能看出什么

欧洲今年的存在感很强。英特尔今年宣布将斥资 880 亿美元在欧洲建厂,其中包含德国两座晶圆厂 (生产 2 纳米制程芯片),意大利将兴建封装厂,原有爱尔兰厂也将扩产;同时,台积电也传出将计划在德国设厂;三星也宣布晶圆产能倍增计划,计划在欧洲建厂,瞄准车用芯片市场……

欧盟是全球半导体行业早期发展的重要策源地,半导体产业巨头英飞凌(Infineon)、意法半导体(ST)、恩智浦(NXP),以及在光刻机市场居于垄断地位的阿斯麦(ASML)等公司都是欧盟本土企业。然而,自2021年以来,欧盟却发生了“芯片荒”,芯片供应短缺甚至中断,导致多个产业部门乃至战略安全部门的正常运行受到威胁。欧盟当局分析认为,欧盟的半导体价值链存在结构性缺陷,必须联合欧盟、各成员国的公共资源和各市场利益攸关方的力量,大力采取协作行动,全面有效应对半导体供应短缺危机。

欧洲还能夺回半导体高地吗?这给中国半导体带来什么启示?

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欧盟“道阻之处”

欧盟的缺芯危机是全球性半导体芯片短缺的一个缩影,是多种因素共同作用的结果。欧盟政、商、学界普遍认为,其中最重要的因素,是欧盟的半导体生态——包括半导体原材料,制造半导体的设备,半导体的研究、设计、制造、测试、封装、组装,最终芯片产品的嵌入和验证等生产活动,以及与半导体生产活动相关的组织、参与、信息、技术、资源、服务系统——存在结构性缺陷,其脆弱性无力应对全球半导体供应链波动的不利影响。

半导体产业全球供应链的地理足迹和协作流程示意图(以美国品牌手机所需芯片为例子) 来源:中国科学院

2021年9月15日,欧洲联盟执委会主席乌尔苏拉·冯德莱恩(UrsulavonderLeyen)在斯特拉斯堡召开的欧盟议会上发表“欧盟状况”的演讲时说:“我们依赖于亚洲制造的最先进的芯片。”

这反映出了欧盟的半导体价值链布局很不均衡。欧盟企业的数字逻辑(处理器和内存)设计能力相对偏弱,而且主要投资于前期研究开发阶段,其产生的研究成果大多在欧盟以外的地区实现产业化,在半导体制造业方面日渐落后——从2000年占全球产能的24%下降到如今的10%。而且,欧盟企业当前主要生产技术成熟的微芯片,先进技术产能只占很小一部分——“与欧盟在世界经济总量中的所占权重极不相称”。

目前,全球近75%的芯片产能集中在日本、韩国、中国,全球领先的7nm和5nm节点100%的产能均位于东亚。尽管欧盟公司在半导体产业链中占据重要地位,但在材料、设计、制造、封装、测试和组装方面,仍然高度依赖外部的少数供应商,欧盟缺乏应对全球芯片短缺危机的弹性修复能力和自我满足能力。

欧洲芯片生产高度依赖亚洲和美国的晶圆代工厂,相比之下,欧洲本土的半导体制造业却很薄弱。数据显示,2020年欧洲半导体收入下降12．7%,为77亿欧元。在全球4400亿欧元的半导体市场规模中,欧洲约占10%。据统计,2020年仅有55%的欧洲芯片在欧洲本土制造,很大程度上依赖于海外制造的芯片。缺“芯”危机凸显出亚洲芯片制造在全球供应链的重要地位,也让欧盟和其他国家意识到建立本土芯片制造的必要性。这一点从英飞凌、意法半导体和恩智浦的身上可见一斑。

意法半导体、德国英飞凌和荷兰恩智浦等欧洲芯片业领军公司,专注于为汽车、航空航天和工业自动化等行业提供芯片,近6年来把九成以上的晶圆厂都设在欧洲以外,整个欧洲纯晶圆厂销售额在全球的占比从2020年的10%降到目前的6%。汽车电子一直是欧洲半导体引以为傲的领域,但是欧洲能否在新兴的新能源汽车领域固守领先优势,目前看来难度颇大。从以上情况综合判断和分析,由于芯片的缺乏,欧洲未来极有可能在汽车半导体、功率半导体等领域丧失自己的固有优势。

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如何自救?

国家帮衬:芯片法案

欧盟委员会主席冯德莱恩宣布,欧盟出台《芯片法案》。

首先投资建设欧盟境内的跨国性的、可开放访问的创新基础设施,支持大规模技术能力建设,促进尖端和下一代半导体技术的发展,加强欧盟的先进设计、系统集成和芯片生产能力。在成员国和欧盟委员会之间建立协调机制,加强其与成员国和成员国彼此间合作,监测、预估和判断欧盟和全球范围的半导体供应、需求、短缺和危机情况。

建立覆盖全欧盟的虚拟研发平台,加强欧盟半导体设计能力。该平台将设计公司、中小企业和初创企业、知识产权和研发工具供应商、研究机构和技术组织联系起来,提供基于技术共同开发的虚拟原型解决方案。

支持发展公私合作的新建先进试验线(pilotlines),加强供应安全和弹性。面向欧盟境内的半导体行业,提供满足下一代芯片生产技术所需的基础设施,包括2nm以下节点、10nm及以下全耗尽型绝缘体上硅(FD-SOI)、3D异质集成技术和先进封装设施;为包括与可持续能源相关的电力电子和电子迁移技术关键功能集成的新概念设计、神经形态和嵌入式AI芯片、集成光子学、石墨烯等2D材料及其他新材料等低能耗、更安全、更高水平的计算性能或集成突破性技术提供测试、演示和验证服务。

加快“救芯”步伐

今年,很多半导体厂商都在欧洲加快了建厂的步伐。苹果公司宣布未来三年将投入10亿欧元在欧洲进行芯片研发,斥资打造欧洲芯片中心,开展5G和无线技术的半导体研发。英特尔首席执行官格尔辛格宣布,未来十年将在欧洲投资800亿欧元发展汽车芯片制造业务,包括新建两个汽车芯片制造厂。此外,英特尔寻求80亿欧元的公共补贴,用于在欧洲建设一座先进的半导体制造工厂,之后又为200亿美元(约172亿欧元)欧洲建厂计划游说欧盟。欧洲也多次向台积电抛出橄榄枝,邀请台积电赴欧建厂。

欧洲本土公司在芯片领域也有大动作。2021年6月7日,博世投资10亿欧元在德累斯顿修建的晶圆工厂正式落成。这家工厂将主要为自动驾驶和电动汽车等提供芯片。

企业“芯”声

英飞凌公司首席营销官加塞尔(HelmutGassel)表示,欧盟的想法对当地重要的汽车产业并无直接帮助。他认为,欧洲对半导体的需求主要是汽车芯片,因此,就算提升先进制造能力,作为经济支撑的汽车产业还是无法从中受惠。加塞尔警告称:“未来5年,因为汽车无法使用20纳米以下的芯片,如果产品不需要更小的芯片,厂商也不会购买它,建设成本也将翻倍。”

而欧洲另一大半导体巨头意法半导体也对政府某些计划持反对意见,并发表了自己的看法。其CEO奇瑞(Jean-MarcChery)表示:“如果追求先进制造能力,这对我们的业务来说是微不足道的。”

不过,荷兰光刻机巨头——ASML却对欧盟的方案表示支持。该公司的CEO温宁克(PeterWennink)表示,(欧盟芯片)新的计划代表欧洲将进入加速生产的全新局面,绝对有指标性意义。

但共识是:欧洲需要把重心放在现有的现代技术上。

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从欧盟得到的启示

首先是重视半导体生态建设中的政府与市场关系。世界主要国家和地区高度重视半导体的战略意义及其对经济竞争力和供应链弹性的重要价值,都陆续推出产业政策对半导体制造和研发竞相投入巨额资金。美国有芯片法案、韩国有“K-Belt 半导体战略”……在理论和实践层面,要正视和解决市场经济体制、公平竞争法制下,政府以赠款、投资、采购等方式直接参与经济活动的合法性、适当性问题。

其次是尊重市场规律,重视不等于盲目追求绝对的自给自足。从半导体供应链、价值链的特征和发展规律来看,追求完全自给自足,在经济、技术、效率上的可行性不强,解决半导体“卡脖子”问题不能仅仅盯着光刻机。我国半导体产业自力更生的重点,应当是在下一代芯片和芯片替代技术方面获得原创性、引领性成果,取得在全球半导体价值链中的某些关键环节获得独占优势地位,以“关键技术换关键技术”的四两拨千斤方式制衡外部波动干扰。

改善本土生态系统是重中之重。刚才我们提到,欧洲有着很多的明星企业,但是依然难以抵挡整个颓势。“独木不成林”,我们应该高度重视半导体全行业产业链建设,推出一系列加速半导体国产化进程的中长期规划和利好政策。

原文标题:欧洲在半导体上的挣扎，能看出什么