芯片大战对两岸半导体业界的影响

■ 曾晓栩

2020年全球半导体销售呈现了逆势增长的趋势，主要是因为新冠肺炎疫情催生远程办公设备销量剧增，“宅经济”带来电子消费品需求高涨，全球汽车产业复苏推动车用半导体需求强劲反弹。根据世界半导体行业协会(SIA)数据，2020年全球半导体销售额4390亿美元，整体增长6.5%，抵消了新肺炎冠疫情早期全球订单下滑的影响。

2021年2月3日中国《第一财经》报道，2020年美国芯片制造商销售额约2080亿美元，几乎占到全球半导体销售的一半，占比约47%。同时，销往美国的芯片规模约为941.5亿美元，较2019年同期增长近20%。美国大量采购芯片的增长主要来自于高端存储芯片需求的推动，大都用于数据中心等新兴的应用需求，包括谷歌、亚马逊和微软在内的云计算巨头，都大量采购了存储芯片。全球主要存储芯片制造商美国美光科技(Micron)执行副总裁兼首席商务官Sumit Sadana 表示：“预计2021年全球半导体市场增长将达12%至5000亿美元规模；其中存储器增长将达19%至1460亿美元规模。尽管已经为应对需求增长的趋势做好充分准备，但是存储器市场未来一年仍将维持供不应求的局面。”

2020年以来，消费电子领域对芯片的需求快速增加，抢占了部分汽车芯片产能。汽车芯片短缺，放大了全球芯片产能紧张局面。晶圆制造及封测产能持续紧张，导致产品交付期延长。大部分晶圆厂及封测厂都不同程度进行了涨价，芯片成本大幅上升。但是半导体产业高景气下，交付期大幅拉升，也有大量初创小微芯片设计公司因缺货度日维艰，甚至出现排队下单摇号购买芯片的情况。

最近，《日本经济新闻》一篇文章“台积电强大引起美国焦虑”引起广泛关注。文章称，在全球半导体短缺严重的背景下，全球最大半导体生产厂商台积电(TSMC)的存在感在加强。车载用芯片的短缺尤其严重，已发展到德美日政府请求台湾地区产商增产协助的罕见事态。一家企业的动向如此牵动全世界的情况很罕见。美国苹果、高通、索尼这些大型企业派遣采购人员常驻台湾地区，想尽办法希望在产品中搭载台积电的半导体，因为这将决定产品的性能。

一、中国中芯国际受美国制裁，台湾地区芯片商受惠

2020年12月4日，中国最大芯片制造商中芯国际(SMIC)被美国正式列入中国涉军企业名单。2020年9月，美国商务部认定中芯国际产品存在用于军事目的“不可接受的风险”，因此对其实施出口限制，规定部分美国设备、原材料必须获得出口许可证后才能向中芯继续供货。日本野村证券(Nomura)2020年12月6日发布最新报告认为，不管美国对于中芯国际的下一步行动是什么，美国对中芯限制的冲击已经形成，因为芯片从设计到制造的周期需耗时3到5年，若中芯国际无法给出未来3到5年的商业承诺，中国以外的客户就不会冒险以中芯作为主要代工厂。

中芯国际作为中国最先进的晶圆代工厂，如同台湾地区的台积电、联电一样，专门替没有晶圆厂的芯片设计公司制造芯片。摩根士丹利(Morgan Stanley)2020年12月6日报告称，受到美国对中芯的限制所影响，美国客户正试着从台湾地区的供应链准备更多库存。自美国对中芯的限制消息发布以来，台湾地区一些芯片制造商陆续接获由中芯国际原客户移转过来的订单。全球市场占有率第三大的NOR Flash 非易失存储器制造商—中国兆易创新因为没有自己的晶圆厂，长期将部分存储器芯片委外，由中芯国际代工制造。美国对中芯的限制发布后，兆易创新一些大客户开始在台湾地区找寻第二、第三供应源，如向在台湾地区的华邦电子、旺宏电子下订单，以分散风险。

2021年2月，日本经济新闻社统计了在台湾地区上市的19家主要互联网技术(IT)企业2020年12月营业收入，结果显示，整体营收同比大幅增长25%，营收合计金额达到1.4642万亿元新台币，创单月新高。以台积电为代表，2020年全年营收创历史最高。台湾《经济日报》《工商时报》等媒体1月15日报道，台积电在1月14日召开的线上记者会上公布，台积电2020年10-12月财报显示，2020年10-12月营业收入增长14%，达到3615亿元新台币，净利润同比增长23%，达到1427亿元新台币，均创季度新高。从2020财年(截至2020年12月)全年看，营业收入增长25%，净利润增长50%，均创历史新高。预计2021年台积电营业收入也会增加15%，有望再度刷新历史纪录。

台湾地区除了受惠部分芯片订单转移之外，如果中芯因美国限制而无法购入更先进的设备机器，制程技术受影响，有可能进一步拉大台积电与中芯的技术差距。在先进制程的差距拉得愈开，台积电将受惠愈大。

二、台积电产能炙手可热遭遇疯狂抢单

台积电借助和苹果公司及华为公司的合作关系，占据了芯片代工制造的龙头老大地位。华为被美国“制裁”，美国不允许台积电为其代工，但是华为空出的产能很快被包括苹果公司其他的手机厂商瓜分。据悉，台积电有60%的收益来自美国市场，也就是说，台积电一年就能从美国赚走273亿美元。

作为全球最炙手可热的晶圆代工企业，台积电正处在风口浪尖上。台积电的产能，特别是先进制程几乎呈现被“疯抢”状态。即使台积电宣布取消未来一段时间内12英寸晶圆代工优惠政策，一些大客户还在加单。

美国AMD 超威半导体公司不断加大对台积电下单力度。因新冠肺炎疫情带动“宅经济”商机，索尼和微软新款游戏机卖到缺 货，这 些 给AMD 的CPU 和GPU 提供了广阔的市场空间，其Zen 3架构移动处理器及RDNA 2架构GPU 供不应求，因此AMD大幅提高了对台积电7纳米制程的投片量，第一季度7纳米投片量有望达到12万片，成为仅次于苹果的台积电第二大客户。

台湾地区企业联发科也在不断加大在台积电的下单量，包括OPPO、vivo、小米等手机厂全力冲刺出货，以抢夺华为的市场份额，扩大对联发科采购5G 手机芯片，从华为独立出去的新荣耀也会采用联发科5G 手机芯片。预估联发科2021年上半年5G 手机芯片出货量将达到8000-9000万套，是2020年出货量的1.6-1.8倍。这些芯片中的大部分都会交给台积电生产。联发科2020年发布的天玑1000系列、800/820系列、700/720系列、400系列等5G 手机芯片，均采用台积电7纳米、研发代号为MT6893的新一代旗舰级天玑1200系列，第一季度采用台积电6纳米投片。据估算，联发科2021年第一季度7纳米、6纳米投片量将提升至11万片，有望挤掉高通成为台积电第三大客户。

英特尔正在与台积电接洽，计划将其部分最先进的芯片交由台积电代工生产。2020年，英特尔已有部分测试晶圆项目在台积电展开，包括2021年上半年预计推出采用6纳米制程的GPU，以及预估下半年量产并应用在移动平台、采用5纳米制程的Atom 处理器。预估2021年大约有5%应用在笔记本电脑的英特尔处理器将交由台积电代工生产。另外，若英特尔与台积电达成3纳米制程处理器代工协议，则不排除2021年台积电资本支出将再上调。

在台积电已经量产的制程工艺中，5纳米和7纳米是最先进的，也是产能最为紧张的。特别是5纳米，自2020年9月不能再给华为海思代工生产5纳米制程芯片之后，几大芯片厂商迅速填补了5纳米产能的空缺，主要包括苹果、高通、AMD、Nvidia、联发科和英特尔。

其中，苹果对5纳米制程的需求最为强烈，除了原本的A14、A14 X 应用处理器之外，用于Mac Book 的M1处理器也开始投片。预估苹果2021年第一季度可获得台积电4-4.5万片5纳米制程产能。除苹果外，高通SDM875+芯片投入台积电5纳米制程的时间比预期快，联发科的D2000也在2020年四季度开始在台积电5纳米产线投片。

三、台积电因应美国产业链要求在美国投建新厂

由于半导体需求迅速扩大，尤其是支持高速通信标准5G 的智能手机、高性能个人电脑和服务器使用的半导体需求高于预期，为确保技术领先、客户需求与提供产能弹性，台积电决定扩大投资，2021年资本支出金额将达250-280亿美元，投资地区以台湾地区和美国为主。资本支出中的80%将用于3纳米、5纳米及7纳米等先进制程，10%资本支出将用于先进封装与光罩，10%资本支出将用于特殊制程。大部分资金将用于扩充对台湾地区生产3纳米产品和5纳米产品的台南工厂、生产7纳米产品的台中工厂。台积电将2021年预算资本支出从172亿美元增加到280亿美元，震惊市场，堪称私营公司最高预算之一。

台积电多数晶圆厂除集中在台湾地区外，目前在美国华盛顿州已有一座8寸晶圆厂，在上海有一座8寸晶圆厂，在南京有一座12寸超大型晶圆厂。南京厂营运顺利转盈，月产能已由1.5万片扩增至2万片，制程技术以12纳米及16纳米为主。为因应中国大陆对芯片持续增加的需求，台积电规划逐步扩充南京厂产能。

在美国建厂与否，一直是困扰台积电的一个难题。2020年5月，台积电宣布赴美设厂，在亚利桑那州购入约1100英亩土地。台积电在亚利桑那州设厂的第一阶段目标是2024年每个月生产2万片晶圆，后续产能扩充规划还得视市场状况、成本经济以及美国政府所能提供的政策支持而定。从目前情况看，新建的5纳米制程晶圆厂正在稳步推进中，已在网上招募数百名工程师。亚利桑那州新厂将采用 5 纳米制程技术，预计斥资约 120 亿美元，成为台积电在美国的第二个生产基地。5纳米晶圆厂能否顺利建成并投产，很大程度要看美国政府所承诺的补贴到位情况。由于美国本土人力成本很高，且产业环境和配套也不如台湾那么好。另外，美国政府没有给这些大企业在其本土建厂提供补贴的传统，这方面的竞争力显然不如中国大陆。

台积电董事长刘德音曾表示，是否赴美建厂，关键在于美国政府补贴，希望美国联邦政府与州政府能补贴台积电在台湾和亚利桑那州两地间设厂的运营成本差距。由于美国本土缺乏先进的封测厂，没有产业链上下游配套保障的话，制造出来的芯片如何实现封装是一个难题，如果再运到亚洲进行封测的话，成本将大幅提升。

美国的芯片生产产能大部分都不掌握在自己手中，而是依赖亚洲的芯片代工厂。目前全球80%的芯片制造产能在亚洲，为了防止失去最先进的芯片工厂在芯片上受制，美国于2020年推出鼓励在美国本土制造芯片的新政策，以刺激美国芯片工厂加大对芯片的投资生产。这项激励政策将为美国公司以及世界上最大的芯片代工厂台积电和三星等海外企业提供补贴资金。同时，美国为强化与台湾供应链合作，“美国在台协会”“驻美国台北经济文化代表处”与台湾半导体协会和台积电等业界代表多次举办供应链产业座谈会，以政府行为向台积电施压。

台积电最终确定在美国设厂，也是在向美国表白，与美国只有合作关系没有竞争关系。台积电是美国巩固半导体世界第一的代工，实质上也是美国半导体产业链的重要一环。台积电公告披露，2021年至2029年，在亚利桑那州工厂项目上支出约120亿美元，也因此有分析师认为，这笔交易的预算暗示最终建厂规模不会太大，这一计划的规模与台积电在中国大陆的投资相似，意味着巧妙地意图在中美之间寻求某种平衡。

四、中国大陆负重前行正在快速发展芯片制造能力

2021年1月25日，代 表 全 球半导体设备制造商的半导体供应链行业组织(SEMI)向美国商务部写信，呼吁拜登政府重审特朗普针对中国芯片出口管制的政策。半导体产业协会称，禁令让美国本土半导体制造商的利益受到极大损害，并影响了某些外国半导体生产和测试设备制造商的利益。信中的内容并非是希望美国就此对中国芯片领域解除制裁，而是有着更为追求绝对利益的想法。拜登的执政口号是修复与盟友国家之间的关系，从而建立更加有建设性的“联盟”。半导体供应链行业组织建议，美国不要单独对中国进行制裁，应该联合其他芯片制造国家和地区，只有整个联盟都拥有统一的政策，才能真正解决美国政府最为担忧的“国家安全问题”。

半导体供应链行业组织和世界半导体行业协会最新发布的报告都指出，虽然总部位于美国的公司占到半导体销售额的近一半，但到2020年，美国的芯片制造仅占全球的12%，远低于1990年代30%左右的制造产能，进入21世纪后，大部分芯片制造产业向亚洲尤其是中国集中。根据半导体供应链行业组织报告，2012年中国大陆在全球晶圆产能排名仅位列第5，但2018年和2019年相继超过美国和日本，位居第3。自2019年以来，中国大陆晶圆产能持续增长，2019年和2020年分别增长14%和21%，预计2021年至少增长17%。

作为对中国发动的经济战的一部分，美国一直试图阻止中国企业发展自行建造先进芯片工厂的能力。为了在2025年以前实现关键技术自给自足，中国已经把半导体放在数十亿美元计划的核心位置——尤其是美国的制裁阻碍中国从外部进口芯片之后。

2021年1月29日，中国工信部发布新闻称，到2023年中国将发展15家收入达到100亿元规模的电子元器件龙头企业，形成一批具有国际竞争优势的企业。其中特别强调了突破“卡脖子”技术，实施重点产品高端提升行动，面向电路类元器件等重点产品，突破制约行业发展的专利、技术壁垒，补足电子元器件发展短板。

中国的芯片需求量大，国家巨额投资推动芯片产能大幅提升。半导体产品下游需求对国产支持度较以前有大幅提高，进而拉升了对中国国内晶圆厂产能的需求。在半导体设备端，招投标数据显示国产设备占比从2017年的8.19%逐步上升至2020年的20.13%。产能紧缺背景下半导体产业有望开启扩产潮，带动半导体制造设备需求旺盛。而另一方面，中美摩擦下，美国加紧对华为、中芯国际等企业的限制，中国进口先进半导体核心设备受限，凸显补齐产业链短板的紧迫性。美国对华芯片出口限制加剧了中国芯片紧缺的情况，这也倒逼国内厂商不断扩大产能投资。半导体设备国产替代进程有望加速。

国产半导体设备龙头企业将迈入高速成长期。经过国产厂商多年追赶，中国集成电路高端关键装备已形成一定支撑能力。根据长江存储2020年设备招标评标结果，中国本土企业在刻蚀设备、氧化扩散设备、研磨抛光设备、清洗设备领域的占有率已经超过30%，在沉积、检测、量测、测试设备等领域仍处于追赶状态。中国的国产半导体设备已经完成“从0到1”的突破，正在向“从1到N”的高速成长期迈进。