從去年底開始,全球陷入了晶片荒。幾周前,媒體剛報道,500萬港元的高價晶片,在一個工業大廈的電梯裏被搶走。據報道,上個月深圳一家電子廠價值千萬人民幣的21萬顆晶片也被偷走,幸運的是,晶片最終被警方追了回來。現在的晶片,已經是奇貨可居。

這波晶片荒引發了全球半導體大廠爭相擴大產能,而各國政府也紛紛推出各種激勵政策,希望在這個領域捷足先登,中國也不例外。那麼在這場競爭中,中國能否勝出呢?

晶片嚴重短缺 中國假晶片囂張

中國經濟觀察網不久前報道,在「缺晶潮」之下,現在有更多假晶片開始在電子領域流通。這些假晶片並非真是假貨,其實是非法的「二手元件」,假晶片主要有兩種來源:一種是從電子垃圾中回收的舊晶片,經過清潔包裝之後再以更低價格賣出;另一種是將正規生產線上的殘次晶圓進行封裝,以次充好賣給下游企業。這類晶片,主要流通在生產低價產品的、規模較小的消費電子製造商。

雖然這種情況以前就有,但今年特別嚴重,以前是偷偷地做,現在卻變得高調起來了。而且就連這些假晶片的價格也在上漲,可見晶片短缺之嚴重。

因為晶片缺貨,沃爾沃、通用、福特、豐田這些車企已經大面積停產。5月中,惠譽評級曾經引述行業研究機構的數據表示,晶片短缺導致全球車企減產了大約380萬台汽車,大約是今年估計銷售量的5%。全球諮詢公司AlixPartners在5月份給出的最新估計中,認為晶片短缺將導致全球汽車製造商損失1,100億美元的收入。

AlixPartners預測,晶片短缺將導致全球汽車製造商損失1,100億美元。(STR/AFP via Getty Images)
AlixPartners預測,晶片短缺將導致全球汽車製造商損失1,100億美元。(STR/AFP via Getty Images)

而東南亞和台灣等地區的疫情惡化,也讓晶片短缺的狀況雪上加霜。例如,東南亞是全球主要的半導體晶片封裝和測試中心,在全球晶片封裝測試市場的佔有率是27%。其中,馬來西亞就佔據了14%的全球封裝測試市場。但是從5月中開始到6月,馬來西亞因為疫情嚴重再次實施了全國封鎖。

而台灣呢,半導體產能佔到了全球市場份額的26%左右,但疫情也蔓延到台灣多家半導體大廠。例如,全球晶片封測大廠京元電子的竹南廠區,因為在6月發生了群聚性感染,全面停工了48小時。這讓京元電子6月份的產能減少了4~6%,相當於全球每月減少16,000片的晶圓針測量和1,600萬顆IC成品測試量。

另外,產業鏈下游因為恐慌而囤積晶片,也讓一些企業更難買到晶片。而伴隨晶片短缺而來的,就是晶片的價格上漲。去年以來,台積電、聯電等晶圓代工大廠已經多次漲價,目前又有消息說,台積電、世界先進、聯電和力積電四大代工巨頭決定在第三季度繼續上調代工報價,漲幅高達30%,遠超預期的15%。

今年年初,瑞薩電子、恩智浦、意法半導體等全球半導體巨頭決定提高汽車和通信設備產品的價格,漲幅是10~20%。而自從在1月1日宣佈漲價之後,5月17日,意法半導體又再次宣佈,所有產品線從6月1日開始再次漲價。

不過,全球缺晶的情況,也讓晶片設計廠、晶圓廠、封測代工廠的產能被客戶搶翻天。目前,不論是在晶片的製造環節,還是封測環節,半導體廠商都面臨著嚴峻的擴產任務。例如:台積電宣佈,計劃在未來3年投資1,000億美元,用於增加產能。英特爾計劃斥資200億美元在亞利桑那州建立兩家新的晶圓廠,生產7納米以上製程的晶片。三星電子為實現晶片生產的多樣化,已預留1,160億美元作為2030年前的投資。

23日,國際半導體產業協會(SEMI)發佈了最新一季《全球晶圓廠預測報告》(World Fab Forecast),報告顯示,全球半導體製造商將在今年年底前啟動建設19座新的高產能晶圓廠,2022年開工建設另外10座晶圓廠。協會預測,未來幾年這29座晶圓廠的設備支出預計將超過1,400億美元。

目前,不少分析認為,晶片短缺的問題最快在今年下半年開始就會有所緩解,但是台積電、英特爾和輝達等公司預計,這場危機將會持續幾年的時間,因為新建的晶圓工廠需要一段時間才能開工營運。

各國展開晶片競賽 中國可有勝算?

面對全球晶片短缺,美國、南韓、日本都在密集發佈打造半導體產業鏈的新政,3個國家投入的總財力已經超過5,000億美元。美國批准了520億美元的「半導體激勵計劃」,南韓是直接拋出了4,500億美元的「K半導體戰略」,而日本將擴大現有的18.4億美元基金規模。

面對全球缺晶,很多國家都在密集發佈打造半導體產業鏈的新政。(大紀元資料圖片)
面對全球缺晶,很多國家都在密集發佈打造半導體產業鏈的新政。(大紀元資料圖片)

尤其值得一提的是,5月11日,美國半導體聯盟(SIAC)宣佈成立,這個聯盟包括了來自美、歐、日、韓等多個國家和地區的64家晶片相關企業,涵蓋了晶片設計、製造、封裝以及設備製造的半導體的所有環節。但是,在全球半導體實力最雄厚的這個聯盟中,卻沒有來自中國大陸的企業。而且在美國的「半導體激勵計劃」中,有15億美元緊急融資,將用來幫助西方企業替換掉華為和中興通訊的設備,以加快發展美國營運商支持的開放式無線接入網(OpenRAN)。

6月17日,彭博社曾報道說,習近平已經委任中共副總理劉鶴負責第三代晶片的開發工作,以幫助中國的生產商在美國制裁之下突圍,實現晶片製造自給自足。有消息人士說,中共政府已經預留了大約1萬億美元,用作這項晶片對抗計劃的資金。

但這條消息沒被中共官方證實,而且專家們也質疑這個說法。因為第三代半導體不是第一代和第二代半導體的升級,而是根據半導體製造材料來劃分的,相互之間是並存的關係,各有各的應用場景和優勢。

第一代半導體晶片,是以人們最熟悉的矽為主要材料,廣泛應用在手機、電腦和電視等領域。第二代半導體材料以砷化鎵和銻化銦為主,多用在光纖和移動通訊等領域。第三代半導體的主要材料則是氮化鎵和碳化矽,更適合製造耐高溫、耐高壓、耐大電流的高頻大功率器件,目前主要應用在手機快速充電、新能源車和軌道交通等領域。

但是,目前全球半導體市場的九成份額,仍是由第一代半導體佔據,第三代半導體尚未形成真正規模化,短期內更不可能取代矽而成為主流晶片材料。

中國是全球最大的晶片進口與消耗國。從2018年起,中國晶片進口額連續3年突破了3,000億美元大關,其中,2020年集成電路的進口金額大約是3,873億美元,佔全球銷售額的大約88%。

但是,截至目前,中國半導體自給率只有15%,其中汽車晶片自給率不足5%。中國國家新能源汽車技術創新中心的總經理原誠寅也提到,汽車運行過程中最為關鍵的系統晶片,生產技藝幾乎100%都是由國外公司掌握。

華泰證券的研究顯示,在半導體晶片行業,中國國內的代工廠,目前只有中芯國際一家在追趕先進製程,但是和台積電相比,仍然有3代、大約6年的技術差距。而上游的半導體材料、設備、設計軟件等環節都主要依賴進口。根據行業諮詢公司的資料,中國的核心晶片,像是MCU、微處理器、內存等都極度缺乏,在2020年的國產佔有率分別只有3%、0%、1%。

我們再來看美國半導體行業協會(SIA)的一組數據,例如:在2019年全球半導體營收中,美國佔47%,中國大陸只佔5%;美國企業平均研發投入佔銷售收入的比重是16.4%,而中國大陸只有8.3%;美國半導體出口460億美元,中國大陸進口3,056億美元。這一組數據,進一步驗證了美國半導體行業在全球的領導地位,也顯示了中美在半導體領域的發展差距。

怪不得在2018年時,華為創辦人任正非曾經在內部講話中說,中國和美國的差距,估計未來20至30年,甚至50至60年也不能消除。

雖然在全球缺晶開始後,有不少中國企業都加大了晶片研發的力度。不過,就連中國TCL電子集團的創辦人李東生都說,這輪晶片供應短缺或許將在未來3到6個月逐漸解決,但是中國要解決高端晶片問題,至少要3到5年時間。如果5年之後中國能夠將5納米晶片製造設備完全國產化,就已經很了不起了。◇