在產能為王的當下,半導體制造,特別是精細分工后的晶圓代工業(yè)越來越受到產業(yè)界和各國政府的重視。特別是在中國大陸、中國臺灣地區(qū)、韓國,以及歐洲和美國這五大市場,無論是產業(yè)資本,還是政府政策,都在加碼各地區(qū)的半導體制造,以求在未來的競爭中爭取主動權。
自從上世紀50年代誕生集成電路以來,先由美國引領,歐洲緊隨其后發(fā)展,然后就是1970年代日本的快速崛起,之后被美國打壓,一蹶不振到現在(這里主要指芯片制造,在半導體產業(yè)鏈上游的材料和設備方面,日本的競爭力還是非常強的),與此同時,韓國在1990年代趁機崛起。而進入新世紀之后,中國大陸的芯片制造業(yè)得到快速發(fā)展,也開始在全球芯片制造競爭當中占有一席之地。而自從1980年代開創(chuàng)晶圓代工商業(yè)模式以來,中國臺灣地區(qū)的芯片制造業(yè)就一直穩(wěn)定發(fā)展,且在全球市場始終穩(wěn)健前行。
晶圓代工模式問世后(1987年由臺積電開創(chuàng)),全球芯片制造業(yè)就進入了“現代化”的發(fā)展模式,一直到今天。在這幾十年里,每十年,全球芯片制造市場產能格局都會發(fā)生變化,有的市場衰退,有的市場不斷壯大,有的則穩(wěn)健發(fā)展,具體如下圖所示。
圖1
1990-2000年
從圖1中可以看出,在這10年當中,美國、歐洲、日本、韓國和中國臺灣這五大市場基本處于均衡競爭的狀態(tài)。相互之間的差距不大。
美國
作為集成電路技術的發(fā)源地,在1990年代以前,美國是全球半導體與集成電路制造業(yè)的領導者。然而,美國半導體發(fā)展并不是一帆風順的,特別是在1980年代,曾一度被日本打敗。
從歷史來看,晶體管、集成電路、大型集成電路、超大規(guī)模集成電路、個人電腦、智能終端等發(fā)展,美國不是技術發(fā)明者就是行業(yè)領導者。“第一款產品”意味著開拓無人占領的新興市場,也意味著對后來者設定市場準則。因此,作為半導體游戲規(guī)則制定者與裁判,這種雙重身份使得美國在半導體發(fā)展史上展現出了超強實力。這也正是其在1990年代能夠在半導體制造領域保持競爭力的重要原因。
歐洲
歐洲的半導體業(yè)是緊隨美國發(fā)展起來的,特別是制造,當時的飛利浦(NXP還沒有拆分出來)、英飛凌和意法半導體憑借超強的IDM綜合實力,在1990年代的全球芯片制造市場具有很強的話語權。
中國臺灣地區(qū)
自1987年臺積電首創(chuàng)晶圓代工Foundry模式后,中國臺灣以代工切入,在全球芯片制造市場的地位迅速攀升。隨著產業(yè)發(fā)展與技術提升,1990年代在該領域具備了很強的競爭力和很高的市占率。
實際上,在臺積電出世之前,中國臺灣就依靠早期給在臺建廠的美日廠商做基礎低端加工起步,積累了大量知識與技術。1980年代末,抓住美國逐漸轉向Fabless模式推行全球縱向分工的機會,將利潤不高、投資金額大的芯片制造、封測轉進臺灣島內,使其在設計、制造、測試和封裝這四個環(huán)節(jié)都有相應發(fā)展,為后來的技術提升打下了良好的基礎。
到1990年代末期,隨著全球貿易的進一步深化,中國臺灣憑借相對廉價的勞動力優(yōu)勢,以客戶為導向的晶圓代工模式快速興起,臺積電、聯電等臺灣本地區(qū)晶圓代工企業(yè)崛起,此后,臺灣半導體產業(yè)發(fā)展迅速,分工也越來越明確,如聯發(fā)科和晨星做芯片、臺積電和聯電專注于晶圓代工,日月光、精材做封裝等,逐步擴大了其在全球芯片制造市場的影響力。
政策方面,在1970年代,中國臺灣確定了以科技產業(yè)為核心的政策,扶持了眾多科技公司,威盛電子、聯電、富士康均在此期間成立。而臺灣地區(qū)的電子產業(yè)涉及手機、電腦、LED、電子組裝等,整個產業(yè)鏈非常完善,相關公司眾多,給半導體企業(yè)發(fā)展和崛起(特別是芯片制造業(yè))提供了良好土壤。為了支持半導體產業(yè)的發(fā)展,中國臺灣建立了世界上第一個由政府主導成立的科技產業(yè)園區(qū)——新竹科技產業(yè)園。
日本
1950年代,日本半導體業(yè)就開始跟隨美國發(fā)展了,1970-1986年為黃金期。1986年,全球排名前10半導體公司中有6家來自日本,前三強為日本電氣、日立和東芝。當時,日本DRAM市占率達80%,反超美國成為全球半導體第一強國。對此,當時的美國政府迅速做出了戰(zhàn)略調整,推出了包括最為著名的《美日半導體貿易協(xié)議》(The U.SJapan Semiconductor Trade Agreements)與SEMATECH聯盟(美國半導體科技與制造發(fā)展聯盟)。在美國的打壓下,日本半導體業(yè)開始走下坡路,逐漸沒落?,F今,已經沒有一家日本企業(yè)專注于DRAM了。
那之后的1990-2000年,是日本半導體制造業(yè)盛宴的尾聲,雖然開始沒落,但由于底子雄厚,所以在這10年,在芯片制造方面還是可以和其它幾大市場分庭抗禮的。
韓國
1959年,韓國金星社(LG公司的前身)研制并生產出韓國第一臺真空管收音機,這被認為是韓國電子半導體產業(yè)的開端。
發(fā)展到1970年代,韓國半導體組裝業(yè)在美日企業(yè)的帶動下,已經取得了一定的成績,出口貿易中電子工業(yè)的比重持續(xù)擴大。
1981年,韓國政府為推動集成電路產業(yè)發(fā)展,制定了“半導體工業(yè)育成計劃”,加強了對集成電路產業(yè)技術的開發(fā)。政府還頒布了半導體產業(yè)的基礎性長期規(guī)劃(1982-1986)。而韓國工商部下屬的電器電子工業(yè)局的局長所領導的工作小組提出“1981年計劃”,該計劃具體明確了需要大力發(fā)展的四個領域:超大規(guī)模集成電路、計算機、通信設備和電子部件。在半導體領域,該計劃偏向晶圓制造,而不是測試和封裝,并確立了將大規(guī)模生產內存芯片用以出口而不是滿足國內需求的戰(zhàn)略。由于得到政府的大力支持,三星、現代等都宣布大舉參與超大規(guī)模集成電路的生產,尤其是DRAM。
1980年代,DRAM芯片價格不斷下探,但三星逆周期投資,繼續(xù)擴大產能,并開發(fā)更大容量的DRAM。1987年,行業(yè)出現轉折,美國政府發(fā)起針對日本半導體企業(yè)的反傾銷訴訟,很快,DRAM價格回升了,三星開始盈利。之后就一路高歌猛進,從而為韓國在1990年代與其它芯片制造市場競爭奠定了基礎。
2000-2010年
從圖1中可以看出,在這10年內,中國大陸異軍突起,在全球芯片制造領域占有了一席之地。之所以如此,得益于在這之前的產業(yè)發(fā)展和政策推動。
1965年,中國第一塊硅基數字集成電路研制成功,開創(chuàng)中國集成電路產業(yè)史;1982年,無錫742廠從東芝引進電視機集成電路生產線,這是中國第一次從國外引進集成電路技術;1985年,我國第一塊64K DRAM在無錫742廠試制成功;1991年,首都鋼鐵公司和日本NEC公司成立合資公司——首鋼NEC電子有限公司;1997年,上海華虹集團與日本NEC合資組建上海華虹NEC電子有限公司,承擔“909”工程超大規(guī)模集成電路生產線建設任務;1998年,華晶與上華簽定合作生產MOS晶圓合約,中國大陸開始進入Foundry時代;2000年,中芯國際成立。
政策方面,1982年,國務院成立電子計算機和大規(guī)模集成電路領導小組,制定了中國集成電路發(fā)展規(guī)劃,提出“六五”期間要對半導體工業(yè)進行技術改進;1989年,當時的機電部在無錫召開“八五”集成電路發(fā)展戰(zhàn)略研討會,提出振興集成電路的發(fā)展戰(zhàn)略;1990年,國務院決定實施“908”工程;1995年,國務院決定實施集成電路“909”工程,集中建設我國第一條8英寸產線。
自2000年以來,我國國務院和相關部委陸續(xù)出臺了一系列促進集成電路產業(yè)發(fā)展的相關政策。特別自2014年,國家出臺《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》,明確規(guī)劃了未來國家繼承電路發(fā)展的階段和目標,在那之后,各地方也響應國家政策,出臺了一系列地方性集成電路產業(yè)促進政策,集成電路產業(yè)發(fā)展迅猛。
2010-2020年
從圖1中可以看出,在這10年,韓國芯片制造規(guī)模進一步壯大,明顯超過了所有其它地區(qū)。與之相反,歐洲芯片制造明顯萎縮,全球市占率下降到了1%,這主要是因為歐洲幾乎沒有20nm以下的先進制程工藝,生產的大多都是采用40nm及以上制程工藝的模擬芯片。
歷經近60年的發(fā)展,韓國已經成為全球半導體制造行業(yè)的佼佼者。2011年,韓國半導體市占率達到了16%,第一次超越日本,成為僅次于美國的第二大半導體強國。在存儲市場,三星、SK海力士在DRAM和NAND Flash領域市場份額連續(xù)多年全球領先。繼存儲器業(yè)務方面占據統(tǒng)治地位之后,以三星為代表,韓國在智能手機應用處理器、晶圓代工等業(yè)務也躋身全球頂尖行列。
從1977年到2017年,韓國半導體行業(yè)出口金額增長迅速,40年間年均復合增長率為16%,2017年的出口額高達979億美元,同比增長57.4%。
同樣是在2017年,韓國半導體制造迎來了又一個歷史巔峰,全球前十名半導體企業(yè)榜單中,三星和SK海力士營收規(guī)模均進入前三,三星更是超越了25年長居第一的英特爾,榮登榜首。三星和SK海力士兩家企業(yè)總營收高達875.2億美元,占全球半導體總產值的21.0%。
從圖1可以看出,在這10年,中國大陸也在鞏固著前10年取得的成果。由于國際芯片制造產能重心向亞洲轉移,中國大陸晶圓產能占比逐步提升,而美國半導體制造業(yè)產能在全球占比已從1980年的42%降至1990年的30%,到2018年,這一數字僅為12.8%。截至2018年,韓國、日本、中國大陸、臺灣地區(qū)產能占比分別為21%、17%、13%和22%。其中,中國大陸晶圓產能占比從2011年的9%提升至2018年的13%。
隨著半導體終端應用崛起,晶圓制造業(yè)產能逐步向中國大陸轉移,三星、SK海力士、英特爾等海外芯片廠商紛紛在中國大陸設廠,以保持產品供應和成本競爭力,同時,本土晶圓廠建設如火如荼。預計到2022年,中國大陸12英寸晶圓廠產能將達到200萬片/月,年均增速為42.2%,其中,本土企業(yè)晶圓廠產能將從2018年的15萬片/月增至113萬片/月(年均增速65.6%),外資晶圓廠產能由34萬片/月增至87萬片/月(年均增速26.5%)。本土晶圓廠產能占比將從2018年的31%提升至2022年的57%。8英寸晶圓廠方面,到2022年,產能合計有望達到139萬片/月,其中,本土和外資晶圓廠產能將分別達到96萬片/月和43萬片/月。
2020-2030年
從圖1可以看出,這10年的最大看點依然是中國大陸,芯片產能與上一個10年相比,有望增加一倍。
除了半導體產業(yè)逐漸向中國轉移這一因素之外,半導體業(yè)與宏觀經濟的強相關性也在逐漸加強,中國大陸每年約6%的GDP增速,是芯片制造強有力的發(fā)展保證。
另外,中美貿易摩擦堅定了我國自主發(fā)展半導體產業(yè)的決心。2018年以來,我國在半導體關鍵技術領域的短板逐漸暴露出來。美國限制對我國科技龍頭的核心元器件出口,直接導致國內科技企業(yè)受到較大沖擊。未來,中美貿易摩擦在較長時間內都將呈現反復拉鋸的趨勢,而國內自上而下,從政府各部門到企業(yè),都已經明確了發(fā)展核心技術的方向,其中半導體是重中之重。
國產化替代已成為我國半導體產業(yè)發(fā)展契機,以華為為例,2018年核心供應商共有92家,其中大陸廠商22家,臺灣地區(qū)廠商10家,國外廠商60家,其中有33家來自美國,11家來自日本。受到美國將華為與70家關聯企業(yè)列入實體名單影響,華為轉而注重國內市場的開發(fā)和產業(yè)生態(tài)建設。這些成為了帶動中國大陸半導體制造在下一個10年快速發(fā)展的序幕。