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陸重金逐鹿半導體業 仍無緣領跑

就全球半導體技術而言,美國掌握了最強的設計技術,台灣掌握了最強的先進製程技術。圖為無塵室的工程師。(Getty Images)
就全球半導體技術而言,美國掌握了最強的設計技術,台灣掌握了最強的先進製程技術。圖為無塵室的工程師。(Getty Images)

文/記者程木蘭
中共當局針對加速半導體產業發展所成立的「大基金」,已籌集了510億美元(約新台幣1.57兆)。但是,中國半導體產業靠挹注資金就能彌補差距嗎?目前,中國最具代表性的晶圓廠中芯國際,與世界主流工藝相差兩代技術,市占率、營收則與業界龍頭台積電(TSMC)差距在10倍以上。

中國「大基金」是政府引導的投資基金,屬於中共工信部和財政部下屬的法人實體,是根據國務院2014年6月印發的「國家集成電路(積體電路)產業發展推進綱要」成立,最大股東包括財政部和國家開發銀行、中國菸草等國有企業。

中共大力投注這項政府基金無非是想打造「自主可控」的積體電路(亦即晶片或芯片)產業鏈。根據芯思想研究院不完整的統計顯示,中國各省市提出2020年發展積體電路產業規模將達1.4兆人民幣。

然而,中國半導體協會(CSIA)今年5月發布報告稱,2018年中國積體電路進口額高達3,120億美元,占了全年總進口額的1/7強,而且已經連續多年高於原油進口額。

陸多核晶片自產率幾近零

台積電前董事長張忠謀2018年曾指出,中國半導體產業的差距不能只靠資金彌補,「問題在執行力、知識及經驗、人才的累積。」

台灣經濟研究院產經研究員劉佩真估計,中國積體電路設計業從業人員不到30萬人;但按總產值計畫,從業人員需要70萬人,顯然人才嚴重不足。

尚且,半導體屬典型的技術驅動型產業,當前世界保護智慧財產的意識高漲,在國際技術管制和專利壁壘高築的情況下,中國技術難關若無法有效突破,也將拉長技術追趕的時間。
中國大多核心晶片自產率幾近0%

據前瞻產業研究院於今年6月的報告分中國晶片「自主可控」的前景,對比國內核心晶片國產占有率,除了通信系統用的行動應用處理器、通信處理器晶片分別占18%、22%,如華為海思麒麟、巴龍基帶之類的產品,算是表現最好,其次是通信核心網路用的NPU(指用於深度學習的類神經網路處理器)晶片占15%,其他方面自產占有率為「零」或幾近「零」。

該報告將晶片應用領域分為電腦 、通用電子、通信、記憶體及顯示/影片系統5大系統、9類設備,所需16項核心晶片,其中9項晶片自產率掛零、3項占5%、1項2%。

中共於2015年5月發布的政策,提出了2020年國產晶片自給率要達到40%,2025年達70%。

陸技術落後兩代

有外媒分析,中國發展半導體產業自給自足供應鏈的方面,首先在x86架構,應用在電腦、伺服器等產品的處理器發展上。例如,上海的兆芯積體電路今年發表的x86架構處理器,是16奈米製程所打造,擁有最多8個中央處理器(CPU)核心,時脈頻率(主頻)最高3.0GHz,支持雙通道DDR4記憶體,最大容量可達64GB。

但是相較於英特爾(Intel)及超微(AMD)主流以10奈米或7奈米製程打造,主頻能達5.0GHz以上,兆芯在性能規格上仍相差甚遠,更何況x86的矽智財權授權也來自國外廠商。

還有,華為藉由台積電先進製程打造的行動處理器麒麟,目前已安裝於大多數華為智慧型手機。但是,打造行動處理器關鍵的晶圓代工先進製程,則決定著是否能造出先進行動處理器的關鍵。

中國最大的晶圓代工廠中芯國際,2019年上半年先進製程28奈米占其總營收約11%,並號稱年底將量產14奈米。但是相較台積電與三星已經開始量產7奈米製程,台積電明年首季5奈米可量產。中芯國際技術水平相差兩代,中國短期間內要邁入自主階段,並不容易。

拓墣產業研究院(TRI)8月28日公布「2019年第三季全球晶圓代工廠商排名」,榜單的參考指標主要是營收。中芯國際預測2019年Q3將實現營收7.99億美元,同比(較去年同期)下降6.07%,全球排名第五;台積電預計實現營收91.52億美元,排名第一,同比增長7.07%。但兩者營收水平差距達到11.5倍。

【美台分掌晶片設計和製造技術】

就全球半導體技術而言,美國掌握了最強的設計技術,台灣掌握了最強的先進製程技術。日前傳出美國五角大廈要台積電(TSMC)去美國設廠是主要原因之一。半導體產業鏈主要包括設計、製造、封測三大環節。在全球化分工的體系下,分別形成了三大產業鏈。

其中,積體電路設計為知識密集型產業,主要分記憶體晶片設計和邏輯晶片設計兩大類。前者算是入門級,後者技術性高的多,基本都是美國廠商主導,如英特爾、AMD、摩托羅拉(Motorola)、德州儀器(Texas Instruments)、IBM等。

除此之外,晶片還有FPGA可編程邏輯晶片、類比晶片等之分。

封裝測試是半導體產業鏈中技術門檻最低的環節,積體電路製造是技術密集型產業,在整個產業鏈中屬於科技要素最富集、門檻最高、市場集中程度也最高的環節,中國大陸的占比僅有10%左右。

據拓墣產業研究院統計數據,2019年二季度全球晶片製造市占率,台積電占49.2%,緊隨其後的分別為三星(18%)、格芯 (8.7%,GlobalFoundries,又譯格羅方德)、聯電(7.5%)和中芯國際(5.1%)。

三星屬於IDM廠,即自己設計晶片、自己製造;台積電則定位不做設計業務,絕不與客戶競爭,只做代工,以誠信正直為理念,因此各領域競爭對手,都敢將未發表的設計交由台積電生產。其代工項目包括輝達 (NVIDIA,陸稱英偉達)繪圖晶片、AMD繪圖晶片、高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、賽靈思(Xilinx)、Intel低階處理器、AMD處理器等等。

英特爾已經退出代工界,雖仍研發先進製程,但進度已經落後給台積電,英特爾年底才要推出10奈米製程晶片,台積電預計明年首季5奈米廠就可量產,而蘋果將會是第一個客戶。

相比之下,中芯國際2017年下半年才將28奈米工藝成功投產,訂單占該年全年銷售額的8%,但是由於28奈米已不再是智慧型手機晶片的主流規格,到2018年訂單占比反而下降至6%。中芯國際這樣追趕、卻又面臨過時的窘境,日後預計還會重演。

【台積電成「地緣策略家必爭之地」】

台積電一開始就採用軍民兩用的技術,在全球IT供應鏈中的重要性日益重要。這也是美國國防部希望台積電到美國建廠生產的原因之一。報導稱,美國是為確保高科技武器的晶片供應安全無虞,但由於建晶圓廠涉及龐大資金,該提案暫時被擱置。

另外,據英國《金融時報》引述美、台官員談話報導稱,美方敦促台灣對中國科技出口實施更嚴格管制,要求台灣當局限制台積電出售晶片給華為。台積電發言人孫又文否認這項消息,表示沒有接獲台灣政府或美國政府這方面的要求。

瑞信(Credit Suisse)估計,中國約占台積電第三季營收的20%,而其中華為就占了將近一半。因在當前的智慧型手機市場出貨量全球前12名中,除了蘋果、三星、LG外,其餘9家企業都來自中國大陸。

台灣媒體分析,台灣當局不太可能在明年1月總統大選前做出限制台積電供貨之類的大動作;但美方仍表示,台灣下一步應針對與中國晶片貿易採取額外出口管制。美方此舉無非是尋求堵住華為禁售令的漏洞。

今年5月15日,美國商務部將華為及其近70家相關事業列入出口實體管制清單。這其實是對華為技術封鎖和供應鏈管制。禁令一出,美國半導體大廠包括英特爾、美光(Micron)、高通、安謀(ARM)等都受到影響,還有谷歌,相繼宣布停止或暫停與華為合作。

台積電也非常謹慎看待此事,一開始持保留態度,但在5月23日宣布繼續出貨華為。有報導稱,美國商務部曾派員赴台灣調查,但並沒查出台積電出貨華為有違反美國法規之處。

台積電創辦人張忠謀本來要代表台灣出席今年亞太經合會議(APEC),不料主辦國智利因暴亂而宣布取消。一向行事低調的張忠謀11月2日出席該企業運動會時,罕見說道「當世界不安靜,台積電將變成一個地緣策略家的必爭之地」。◇