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美国芯片法案箭在弦上,中国半导体行业应如何应对?

发布时间:2022-08-08 点击数:1186

【独家专访】美国芯片法案箭在弦上,中国半导体行业应如何应对?(附视频)

 北极星蜥蜴姐 芯闻路1号 2022-08-06 20:00 发表于广东

“美国发明了半导体,是时候把它带回家了。

2022年7月 25日,感染新冠病毒尚未痊愈的美国总统拜登参加线上会议大放厥词,敦促参众两院尽快通过提出已超过一年 “芯片与科学法案 ” ( CHIPS  plus,以下简称 “芯片法案 ”)。
 
7月27 日,美国国会以 64 票对 33 票批准通过此法案。


图片来源:网络

作为一项已经提出超过一年的重大法案,美国芯片法案从提议之初便备受瞩目,但在推进过程中却屡遭困境,据悉,该法案包括为美国芯片企业提供 520 亿美元资金补贴,鼓励它们在美国建厂。同时还将为芯片厂提供约 240 亿美元的税收抵免,1000 多亿美元的科学补贴等,以巩固与扩大美国科技产业优势。接下来,法案将在美国众议院进行表决。两党都通过后,法案将被送至白宫,等美国总统拜登最终签署。

 

在半导体产业举足轻重的美国,520亿美元芯片法案最终究竟能否通过,将会对全球半导体产业产生怎样的影响?这背后究竟意味着什么?中国半导体产业链将如何应对? 芯闻路1号特此采访阿里研究院产业研究中心副主任、高级工程师、中国社会科学院博士后李颖,他对相关问题发表了自己的看法。




阅读本文,你将会了解:

 



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1. 美国芯片法案的背后究竟意味着什么?

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2. 逆全球化与再工业化回流对全球半导体供应链的影响与冲击

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3. 中国半导体行业的应对举措‍




01


美国芯片法案的背后

究竟意味着什么?

 

资料显示,美国芯片法案配套了主要资助美国本土发展芯片制造及研发的527亿美元的紧急补充拨款,以及一项大约价值240亿美元的针对芯片制造投资提供税收抵免的条款。这个法案还将提供千亿美元资金以刺激其他美国技术的创新和发展。其中527亿美元的芯片补贴具体包括两个部分:500亿美元的美国芯片基金以及20亿美元的美国国防芯片基金。


其中,500亿美元的美国芯片基金为:








在5年内分配390亿美元用于实施“FY21 NDAA”法案(2021财年国防授权法案)第9902节授权的计划其中20亿美元明确用于专注于传统成熟制程芯片的生产,以促进经济和国家安全利益。剩下的370亿美元,则主要用于先进制程芯片的生产。

5年内拨款110亿美元,用于实施“FY21 NDAA”法案第9906节授权的计划,包括国家半导体技术中心(“NSTC”)、国家先进封装制造计划以及第9906节授权的其他研发和劳动力发展计划。‍





20亿美元的美国国防芯片基金

 

法案将拨款20亿美元成立美国国防芯片基金(CHIPS for America Defense Fund),资金将拨给微电子共享空间,这是一个用于从支持大学的原型设计,半导体技术从实验室到工厂过渡的国家网络,包括国防部的独特应用和半导体员工培训。

 

除此之外,该法案还有5亿美元的美国国际技术安全和创新芯片基金以及2亿美元生产激励基金,用于激励美国劳动力和教育基金会创造先进半导体(芯片)。


该法案一出,立马引发热议,原因是该法案当中有明确指出“禁止美国联邦激励资金的接受者在对美国国家安全构成威胁的特定国家扩大或建设某些先进半导体的新制造能力。同时,为了确保这些限制与半导体技术的现状和美国出口管制条例保持一致,美国商务部长将与国防部长和国家情报局局长协调,在行业投入的情况下,定期重新考虑哪些技术受此禁令的约束。”


对此,阿里研究院产业研究中心副主任、高级工程师、中国社会科学院博士后李颖表示,“美国此举其实布局已久。意图也很明显,现如今数字经济已经成为大国博弈之间的关键赛道,美国经济分析局曾经对数字经济进行了一个系统性的划分和拆解,把数字经济分成三层:底层基础+平台经济+拓展层。在中国近些年的发展历程中,平台经济的消费互联网领域发展明显处于世界前沿,涌现出了阿里等一批优秀企业,甚至已经可以比肩美国的一些头部企业。而拓展层就是指千行百业都通过数字化的方式来进行转型升级,完成产业数字化,最后构建现代产业体系,形成一个角色参与形式十分丰富,生态比较完整的数字经济体系。芯片则是数字经济中的底层基础。在这方面,我国相对薄弱。芯片的重要性无需赘述,但值得注意的是,如果在最基本、最核心的底层技术上,需要依赖于其他国家,那么那些前沿产业如人工智能、物联网等,即使得到了长远的发展,但只要对方稍微牵制,就有可能导致整个产业功亏一篑。所以无论是对于中国还是美国而言,甚至是全球国家而言,底层基础的发展都至关重要。”



芯闻路1号
 




著名科幻小说《三体》中有这样一个设定,文明程度先进许多的外星文明,为了限制地球的科技发展水平,利用一种叫“智子”的东西,从根本上锁死了地球文明对基础物理科学的探索,从而很大程度上消除地球文明在与其潜在竞争中的威胁。芯片法案的背后便是类似智子式的封锁。






 

而中国半导体产业能受到牵制,一方面是由于芯片研发攻坚的最优创新体系在我国尚未从根本上构建,另一方面也跟芯片制造本身的难度相关。

 

谈及芯片突破的难度,李颖博士援引了中科院领导举出的一个例子,“两架飞机并排飞行,要从一架飞机上拿一根针伸出去在另一架飞机的一个米粒上刻一个字,并且刻字过程中两架飞机的飞行状态并不平稳,这就是芯片制造需要达到的精细度和难度。而这些都要通过前沿的半导体制造装备来实现,装备的重要性体现就类似于把奔驰汽车发动机的原始设计图纸全部交给中国工程师,中国可能也造不出来同样的发动机。因为国内没有用来制造关键零件的设备和机器。一旦机床和母机的制造工艺不够精准,最后制造出的零件精度相差甚远。失之毫厘,差之千里。成品之间的差距就可想而知,所以我们弱其实弱在装备与母机上。人们常说芯片强国,但其实归根到底是制造强国、装备强国。此前美国的各项举措限制的是装备,其实,国内在某些领域的芯片设计早已可以比肩国外,中国科学家也参与研制出2.8纳米晶体管,但苦于没有设备生产,这个阿喀琉斯之踵短时间内没有实质的办法可以解决。”


02


逆全球化与再工业化回流

对全球半导体供应链的影响与冲击


近年来,世界范围内的逆全球化浪潮卷土重来,严重冲击全球供应链的正常运行。

美国芯片法案中明确指出,为了确保制造业激励措施提高美国的技术领先地位和供应链安全,该法案将要求联邦财政援助的接受者加入一项协议,禁止在中国或其他相关国家对半导体制造业进行某些实质性扩张。这些限制将适用于任何新设施,除非该设施主要为该国市场生产“传统半导体”,当然已有的制造传统半导体的设施不受影响。这些限制将在收到财政援助后的10年内适用,以确保半导体制造商将下一个周期的投资重点放在美国和伙伴国家。

可以看出,美国芯片法案此项措施将严重影响上下游国家的生产合作,甚至会导致供应链断裂,造成的“供应冲击”导致各个国家的产能下降,是逆全球化的一个明显表现。

对此,李颖博士表示:“美国实施此项措施之后,或将中断部分电子信息行业或者新一代信息技术产业链,整个行业无法形成以前的长尾效应,逐渐演变成短尾效应。此外,为了促进政策的执行,美国提出了‘弹性供应链’概念,即指把供应链的整个环节尽量缩短,使之变得更有弹性,更加灵活,以至于它能够应付各种情形的发生。无论是疫情、外部政策改变,或者国际冲突等等各类因素变化,都无法影响整个供应链的稳定性,因为整个供应链环节少,比较短促。比如美国与日韩等国家的紧密合作,其实就是想将几个国家联系在一起,构成一个小的封闭圈,在这个封闭圈里面进行内循环最后完成整个芯片从设计到制造再到封装的全链路流程,这种模式无论是称之为再工业化回流或者说逆全球化,在短期之内,对这个国家来讲,它会形成一定的安全性,但是负面影响就在于一旦形成区域性的封闭式供应链之后,很多创新的源头及具有创新动能的一些模式都将被限制。自然规律显示,只有在一个开放式的环境当中,创新形式和科技的进步才能够诞生。”

“而且,即使美国限制与封锁,真正对部分高尖端领域进行控制,它也不会影响到中国科技自主研发大局的发展趋势,也无法决定全球芯片产业的竞争格局。俄乌冲突爆发之后,有很多细分领域,如半导体、石油、化肥以及汽车行业供应链环节受到了断供的冲击,但是这并不意味着在我国这些产业无法实现突围。因为中国拥有四个大国优势,其中一个优势就是制造业的超大规模市场优势。我国制造业基础扎实雄厚,产业链集群优势短时间内不可替代。同时也是全球重要的制造业中心,拥有最齐全的工业品部门门类,工业体系及基础设施具有配套齐全、综合成本较低的优势,具备支撑全球产业链变革的硬件基础。巨大的市场空间和容量使得在整个产业链供应链的构建上具备一定的可控性。比如如果有一个环节因为某种突发因素受到影响,那么马上会有另外一个环节进行替补。这种补齐短板的优势在中国非常明显,但是在美国和其他国家未必就这么明显,因为其他国家的产业链供应链并不全面,产业制造品类也不齐全,所以轮转和替换不会如此快速。”

值得注意的是,最近很多专家都在讨论产业链环节外迁的问题,如服装、食品制造等产业有迁至越南和印度的趋势。李颖博士表示,“这是一个需要注意的现象,但是也要谨防媒体过于夸大事件的负面效果。通过研究发现,很多外迁的企业的附加值比较低,属于劳动力密集型产业环节,在越南和印度那边具有更低的劳动力成本的情况下,这些产业的外迁对国家来讲是一个好事。因为它能帮我国实现腾笼换鸟产业升级,提高附加值环节的生产。在这个事件上,我们唯一要关注的便是一些先进企业因为大国博弈的原因回迁造成的尖端技术流失。但在前几年有很多机构做过大量研究,发现在早期美国鼓励很多制造业企业回流美国,但后来很多大型外国企业仍然在中国发展,原因何在?就是因为中国市场非常大,按照市场临近型的布局逻辑,有一些产业就应当布局在需求地,这些企业的需求地在中国,回迁自然会有诸多顾忌。还有一个原因是因为中国拥有众多的资源,企业赖以生存的这些资源以及原材料也在中国,而且价格非常便宜,便于产业的流转。

而且美国劳动力紧缺,其实美国现在大力发展人工智能技术也是因为美国工厂的劳动力数量非常有限,加之疫情影响,导致众多工厂的运转十分被动。最后就不得已开发了一些人工智能的技术,用机器来替代人工,这方面的动态值得我们时刻关注,但是这恰恰也说明中国在劳动力领域仍然有较大优势,比如扎根于中国郑州的富士康,其生产运作是很难通过机器人完全取代的,此外像三安光电等手机显示屏公司也需要有大量劳动力去进行一些精细化的生产。所以在半导体这个资金密集型、劳动力密集型行业,中国具有天生的优势,这个是不可回避的。另一方面,因为半导体产业不仅仅只涵盖高端通用芯片,也同样有大量的中低端专用芯片,是环环相扣,牵一发动全身的产业。比如很多芯片就应用于普通的电视机、电冰箱等平常的家电上,虽然较为低端,但是在这些领域中中国在国际上具有最大的出货量也具有较强的技术积累。”

在李颖博士看来,在多元化的半导体产业,美国试图把整个产业链全部控制住或者通过与其他国家合谋来进行控制,对整个世界供应链格局来说,影响只是区域性的,美国无法改变大势。此举最终结果可能是半导体产业金字塔上的高附加值的一个环节,大概为15%的高附加值环节会被美国、日本、韩国这些国家垄断,剩下85%的中等附加值、基础性环节都还会大量布局于新兴国家。美国要完全隔离中国,单方面发展半导体产业不具备现实性,或者即使这样发展起来了,应用价值也不是很大。

03


中国半导体行业的应对措施


美国诸多举措逆势而为,目的和影响都十分明显,而面对这些举措,中国半导体产业如何应对?           

对此,李颖博士表示,“面对美国的多项举措,中国现在也在寻求一些应对的机制,包括发展数字丝绸之路以及与跟众多发展中国家、金砖国家开展数字经济方面的合作和协同创新。通过这些合作,中国半导体产业正在向突破产业链关键技术装备限制的方向迈进。值得注意的是,目前在国内半导体产业里面,有很多学者都在讨论要去发展第三代半导体,即基于氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)构建一个理想中的状态,比如说第三代半导体上游碳化硅衬底材料行业实现突破,制造耐高压、高频的功率器件,如先进的超薄芯片或柔性芯片。其实,这种想法目前主要还停留在构想阶段或初级阶段,在超大规模应用方面,实操性还有待检验。所谓的高端通用芯片,严格意义上来讲还是应该基于第二代半导体,所以要发展第三代半导体是无法绕开第二代半导体的,并不能因为一个仍未大规模商用新概念出现,就将第二代半导体发展过程中非常关键的装备如光刻机等绕过去。整个中国半导体产业的强大还是得落脚于研发,将技术往前推进,构成一个自我循环的生态。"

"中共中央在今年的4月份出台《中共中央国务院关于加快建设全国统一大市场的意见》文件,在2020年提出“构建国内国际双循环相互促进的新发展格局”。其实不管是双循环还是统一大市场,都旨在将国内大市场充分循环起来,打破地域之间的界限和区隔,让资源要素在全国能够一盘棋地流动和配置。一旦在这方面有所突破之后,很多的供应链短板自然就会补齐。”

自古道兵来将迎,水来土堰,针对具体举措实施具体措施,是短期应对之策,而从宏观层面长远角度来看。只有结合整体国情,走出自己的发展之路,不断加强产业自研能力,夯实产业基础才可能立于不败之地。

“目前中国整个GDP已经超过了美国的76%。体量上中国的整个发展格局跟美国应该已经不相上下。转型一词反复被国内各行业人士提及,其实无论是芯片行业还是其他产业,在这方面,都能从国际上学到很多经验,我们曾经研究过美国的转型道路,发现了一个比较有特色的规律,美国产业转型是自发完成的,整个产业历程是从农业到制造业再到服务业经历电子技术和互联网技术产生,进而实现全面数字化。这个过程呈现出一步一步往前推进自然发展的状态。但是在中国我们国情跟它存在一些不一样的地方,首先中国产业现在还存在着一些问题,如市场较大,结构产业结构相对比较低端,高附加值的产业和先进制造业占比相对较低,在很多产业领域里面缺乏话语权。其次我国改革开放时间不是很长,未来发展的重要策略是弯道超车,结合自身优势,探索一条有中国特色的产业升级道路。“

”这体现为在农业和制造业还没有非常充分发展,或者说还没有完全成熟发展的时候,中国的消费互联网产业就持续壮大,实现了率先数字化,而后再来反哺制造业和农业。这种方式是一种新的雁阵模型。这个雁阵模型的特点是使得中国的产业就能够实现就地升级,但这个升级是跨行业领域的,在消费服务这个领域进行数字化升级,然后催生原生的技术创新,比如说天猫,双11的发展,带来巨大流量管理需求以及大数据处理需求,推动了阿里云服务器的发展,倒逼出技术创新。紧接着在原生技术创新又从消费互联网领域迁移到了产业互联网领域,从而助力农业和制造业的提质增效。一个较为熟悉的例子便是像钉钉的业务从淘宝商家转移到服务智能制造企业的管理和升级,通过帮助这些智能制造企业提质增效,来进行一个全流程的供应链和制造工艺流程的效率提升和管控,这些都集中反映了原生数字技术带来的一种创新。这说明在中国整个产业转型升级过程中,数字化的应用是非常重要的,这是第一点。第二点就是大量的原生技术很多是来自于平台,所以应该将平台经济看成是一个重要的创新驱动力,对其进行扶持;将平台经济的反哺作用运用好,让整个产业转型更加充分。”

而面对芯片这种关键领域的突破,李颖博士建议国家与政府成立专门的扶持机制对其进行差别化扶持。也就是说政府可设立一种新的举国体制,把有为政府和有效市场充分结合起来,举全国之力发展芯片产业,正如此前发展“两弹一星”一样。

他表示,“我们可以看到,美国在科技创新方面,包括先进制造业的法案当中,很多措施都已经上升到国家战略层面,致力于打造一个创新的生态体系,把大学、企业、行业协会,还有很多创新服务平台组织到一块来联合攻关。同时政府会给予经费的扶持,让大学跟企业共同合作,来面向真实的企业应用场景进行技术研发。所以在美国高校跟企业衔接得非常紧密。我们国家可以学习这些经验,但目前来说,中国芯片产业的前沿技术整体上还是靠几个头部企业在推进,并没有把全社会的力量或者资源调动组织到一块产生一个最大的合力,所以我认为有一些重大技术攻关,可以由政府来牵头引导。通过平台经济的深度参与及生态构建,紧密协同各类企业、研究机构大家一块发挥各自优势,举全国之力去攻坚。”

通过协同创新缓解“卡脖子”危机,结合国情发挥平台经济反哺作用,举全国之力攻破关键领域。这些都是中国半导体产业链可以采取的措施,而作为我国基础性、战略性、先导性的产业,半导体产业发展的难点还有一个不能忽视的问题即人才短缺。

“中国集成电路产业发展为什么这么难?人才是其中的一大问题”,早在2019年就有某著名半导体公司的发言人指出这一问题。时间来到2022年,虽然集成电路行业已饱受“缺芯”之苦,但集成电路人才仍十分紧缺。

在我国,现如今集成电路人才培养面临诸多瓶颈,例如人才培养规模不足,培养结构明显失衡;科教产融合载体缺失,培养效果明显不佳;行业实践型师资匮乏,知识更新明显滞后等。此前由中国电子信息产业发展研究院联合中国半导体行业协会等联合发布的《中国集成电路产业人才发展报告(2020-2021年版)》中显示,我国集成电路产业正处于布局和发展期,行业从业人员增多。但据2023年全行业人才需求预测,仍存在超20万的缺口。

李颖博士认为,人才的意义是为了让国家的科技进步,让科技能够服务于民生,服务于国家发展,如果在某些项目上进行了资金投放,但研发出来的成果并不能够为民所用,那么就偏离了初衷。在我国科技人才大量聚集在中科院,而在前几年,中科院进行了一项改革,允许专家去以知识产权入股的形式去创办公司,鼓励中科院的教授与外部对接,但问题也在这个过程中暴露出来。很多科学家走出中科院之后水土不服,也不知道怎么经营公司以及如何运用自身技术来运作,在这种情况下,不少科学家都失败了,只有少数科学家创业项目存活下来。其实这就反映出来现阶段中国的科研人员或人才非常缺乏对实操层面的理解,需要国家有机制能够去帮助这些科学家更多的去接触到一线实际的产业实践当中的一些应用场景,比如说让这些科学家在研发之前进入企业里面与他们一起创立联合研发实验室。在这个过程中,根据企业的每一步发展动作,面向客户端的消费者,去针对某个需求进行精准匹配从而去开发一个定制化产品,这样的研发才有意义,否则在实验室里面关在门里面研发,研发出来之后还是不能为社会所接纳。所以面向真实场景的融入和研发这一点非常重要。

“在这个基础上,对于科学家自身创业,需要由国家牵头去支撑,形成一些扶持的引导基金和风投基金,在资金的投入、企业融资和企业运营管理这一块,国家应要去给这些科学家进行一些培训,或者说当科学家无法成为企业经营人才时,就需要给其配备一个专业团队,跟他一起成为合伙人,把科技创新成果能够很好地顺利地产业化,这一点是对国家来讲是非常重要的,它也涉及到未来整个中央所强调的实体经济以及硬核科技的发展。”

写在最后

半导体行业是现代科技“皇冠上的明珠”,是制造业高质量发展的重要引擎,也是推动整体经济转型升级、增强产业韧性的重要新动能。“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”,不可回避的是,中国半导体行业的积累仍存在薄弱环节,部分领域的发展仍处在初步阶段。但我们可以相信在国家高度重视之下,通过调动汇聚各方优势和力量,举国合力培育先进产业,不断完善产业链结构、创新半导体人才培育模式加之国产厂商、平台企业等建立自身的生态链及多元发展模式,中国半导体产业必将蓬勃发展,未来可期。

转于《芯闻路1号》


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