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芯片业背后的全球化发展史

芯片业背后的全球化发展史

财经
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EDITOR'S PICK
主编领读·芯片战观察


美国升级芯片法案引发关注,新的行业寒冬是否到来?首先要理解其性质。2020年中国进口芯片的金额已经超出油气的采购量,高端芯片早已成为数字经济运行最重要也不可或缺的基础设施。而芯片行业天然与军工国防有着千丝万缕的联系,美国芯片行业的大发展背后关键的推动力就是美国在竞争中的持续投入。但芯片行业的发展早已脱离美国军工复合体所能撬动的范围,每年9000亿美元的投入仍然无法简单地将芯片制造拉回美国。


芯片行业也是一段全球化的历史,日本、韩国、中国台湾在这不长的发展历程中扮演重要的角色,与每个经济体的产业政策、人才培养以及外部竞争格局的塑造都息息相关。芯片行业同样是数字经济时代指数级增长的典范。摩尔定律以芯片的指数级发展命名。芯片作为万亿美元级别的产业,也实现了价值链上复杂的分工与协作体系,有设备制造提供商,有设计软件提供商,有高性能芯片代工厂,有巨头日益设计自己核心芯片,不一而足。

芯片行业也有着不少传奇的公司,从英特尔、德州仪器、到英伟达、台积电、荷兰阿斯麦(ASML),中国台湾的台积电生产了全球37%算力所使用的芯片,两家韩国企业生产了全球44%的存储芯片,阿斯麦垄断了全球最高端光刻机100%的份额。未来芯片行业在人工智能、云计算、物联网、智能网联汽车等等领域会有更多应用场景。过去两年,我们经历了全球芯片的周期。芯片也成为地缘冲撞的舞台、中美科技竞争的焦点和“卡脖子”技术的代名词。今天推荐商论四篇芯片主题文章,来共同了解这个议题的关键面向。


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美国“卡脖子”令中国制造断档?

2022-05-11


突破瓶颈
美国有一个掐中国芯片脖子的计划
它会让中国失去制造工具

芯片制造是一项复杂的工作。英特尔、三星和台积电等半导体制造商本身也要依赖一些公司生产的设备,而这些公司远非家喻户晓。在制造驱动数字经济的这种微型计算机器方面,应用材料(Applied Materials)、东京电子(Tokyo Electron)、阿斯麦(ASML)、科磊(KLA)和泛林集团(Lam Research)这五大公司销售的设备具有不可替代的作用。中美两国这些年来围绕技术控制权纷争不断,随之而来的供应短缺已经让世界各国政府更加意识到芯片制造的战略重要性。如今,芯片制造设备的重要性也逐渐被各方所认识。... ... ...

过去五年里,随着中国力求用这些高尖技术在本国发展出一个庞大而先进的半导体产业,制造这些设备的公司的收入来源发生了急剧变化。2014年,这五大主要设备制造商向中国销售了价值33亿美元的设备,占全球市场的10%。如今,中国以明显优势成为它们最大的市场,占到它们全球总收入的四分之一(见图表)。全球最大的设备制造商应用材料上一财年的销售额为230亿美元,其中75亿美元来自中国。泛林集团收入146亿美元,其中三分之一以上来自中国——这一比例在所有大型设备制造商中居于首位(尽管该公司指出,其中有一部分是销售给在华经营的跨国公司)。


这种新的依赖带来了政治和商业上的问题,尤其是对应用材料、科磊和泛林集团这三家美国制造商。中国向本国芯片制造商投入了数千亿美元的资金。而由于这三家美国公司各自主导着芯片制造不同阶段的设备供应,这就不可避免地导向了一个结论:美国最先进的技术正在推动实现中国的经济目标。在华盛顿,两党看法高度一致,都认为这是不可接受的。... ... ...

代工领域巨头之争


2021-11-11


第三颗星
三星电子希望主导尖端芯片制造
这个韩国企业王朝的第三代对台积电和英特尔发起挑战。它能成功吗?【深度】

... ... ...2016年,苹果将iPhone的A系列处理器的所有业务都转给了台积电,打击了三星电子的代工业务。这个例子充分说明了三星电子的复杂结构可能与关键客户产生利益冲突。三星电子的代工产品一半用于自己的设备部门,一半供应给外部客户。因为与三星电子在智能手机领域存在竞争,苹果更喜欢台积电这家纯代工企业。

李在镕的宏伟蓝图从几年前就开始显现轮廓,但至今进展缓慢。三星电子在代工市场占有约15%的份额,而台积电超过50%。台积电计划在未来三年投入1000亿美元扩大产能。三星电子的非存储芯片收入只占总收入的7%(尽管在2005年还是零,而且公司还制造一些用于传感器等领域的专用处理器),这部分的利润占比还要更低。

利益冲突认知并非唯一的挑战。尽管存储和逻辑业务有一些共同点,可以分摊一些费用,但它们在一些重要方面有所不同。生产存储芯片的关键在于速度、数量和规模经济。制造尖端逻辑处理器在技术上要复杂得多,需要纳米级工艺,而且客户对定制的需求也越来越大。... ... ...

2021-10-13


中立但忙碌
在芯片对抗中,IMEC提供了中立地带
这个智库位居价值5500亿美元的半导体产业的核心


鲁汶最为世人所熟知的可能是它是时代啤酒(Stella Artois)的起源地。而在芯片制造商的圈子里,这座比利时城市最有名的地方是距鲁汶啤酒研究所不远处的一栋低矮宽阔的建筑。金属镶嵌的外墙让它看上去像蚀刻了微型电路的硅片一样闪闪发光。走入其中,底下几层回荡着嗡嗡声,这声响由一批总价约30亿美元的机器发出,它们是人类发明的其中一批最复杂的设备。上层的办公室里聚集着几百名世界上最有干劲的半导体工程师,他们在这里构想着芯片制造的未来。


这座建筑(如图)是微电子研究中心(Interuniversity Microelectronics Centre)的总部。该研究中心通常被称为IMEC,它并不设计芯片(如美国的英特尔)或制造芯片(如台湾的台积电),也不生产它地下楼层里的那些复杂设备(如荷兰的ASML)。但它创造出来的知识被5500亿美元的芯片产业中的每个人所使用。鉴于芯片在现代经济中的核心作用——当前芯片短缺造成的混乱突显了这一点——以及在现代地缘政治中日益关键的影响力,IMEC的这一功能让它成为了世界上最重要的工业研发中心之一。IMEC的老板吕克·范登霍夫(Luc Van den hove)称它为“半导体界的瑞士”。


IMEC成立于1984年,由一群来自天主教鲁汶大学(Catholic University of Leuven)、希望专注于微处理器研究的电子工程师创办。它在早期得到了弗拉芒地方政府的资助。今天的IMEC保持中立地位,靠的是没有任何一个公司或国家在其预算中占到大头的财务模式。它最大的一笔预算来自比利时政府,约占16%。排名前列的出资企业里每一家的份额都不超过4%。保持收入来源的多元(其合作伙伴遍及芯片业的各个环节)和时效性(其研究合同通常为期三至五年)激励着IMEC专注于那些能推动整个行业而非任何特定公司的创意。... ... ...


从AI到元宇宙,探索芯片新场景


熊彼特

英伟达低估了芯片困局吗?

如果是,那又怎样?

2022-09-23


黄仁勋是真正受过“逆境教育”的人。这位美国市值最高的半导体公司英伟达(Nvidia)的联合创始人很早学会了忍受不适。在高度周期性的硅芯片行业里,这是一项有用的能力。这个行业眼下又一次滑入衰退。在2021年末新冠疫情的尾声,当从车厂到加密币矿工的各行各业都拿不到芯片时,半导体制造商也就是晶圆厂开始了一轮大举砸钱。预测机构未来视界(Future Horizons)的马尔科姆·佩恩(Malcolm Penn)说,资本支出在六个月内相比疫情前水平飙升了近75%。由于投产准备期长,大部分新产能目前仍在建设中。然而与此同时,通货膨胀、经济放缓、中国的疫情封控以及加密货币崩盘令需求重挫。电脑和智能手机的购置也已放缓。结果是芯片一下子又过剩了,和不过一年前的芯片荒一样严重,打击了许多芯片制造商的利润。


这甚至包括了英伟达,它已经取代英特尔成为美国最蓝筹的芯片公司。8月24日,英伟达报告第二季度收益下滑惊人,并自5月以来第三次下调收入预期。其市值已从2021年底超过8000亿美元的峰值跌至现在的不到4000亿美元。黄仁勋一如既往地乐观。他在财报发布后表示,预计到明年初,英伟达最大的两项业务——数据中心和游戏——将迎来激动人心的新芯片架构,重振公司命运。不过,当他透过他鼻梁上的眼镜片展望他认为将改变人工智能(AI)面貌的眩目新模型,以及像元宇宙这样更加朦胧不清的概念时,是否存在这样一种危险:他低估了此时此地的残酷现实?... ... ...


2021-08-23


我达,我见,我征服

英伟达在AI芯片上的豪赌会成功吗?

这家低调的芯片巨头很早便投身AI革命,现在依然领先于对手


“我们离倒闭永远只有30天。”这是英伟达联合创始人黄仁勋的口头禅。这话从英伟达老板嘴里说出来可能有点夸张,因为这家公司靠销售高性能的游戏和人工智能(AI)半导体,五年内市值从310亿美元增长到5050亿美元,令曾是全球最强大芯片制造商的英特尔黯然失色。


保持时刻警醒让英伟达收获良多。2016年至2021年,它的收入增长了233%。营业利润在过去五年翻了一番多,达到45亿美元(见图表1)。21年3月至5月,销售额同比激增84%,毛利率达到64%。尽管英特尔的收入是英伟达的四倍,而且不但设计芯片还制造芯片,但投资者还是更看好只设计芯片的英伟达(它的市值是英特尔的两倍)。亚马逊、谷歌、微软以及中国的阿里巴巴的云计算数据中心都在使用英伟达的产品。它的客户还包括从药物研发到气候建模等各种领域里数不胜数的科研团队,以及所有的大型IT公司。它修建了一条又宽又深的“护城河”来保护自己的竞争优势。




20年9月,英伟达表示将斥资400亿美元收购安谋(Arm),大多数智能手机都使用这家英国公司设计的高性能且高能效的芯片。英伟达希望利用安谋的设计实力来设计供数据中心和AI使用的中央处理器(CPU),与英伟达在图形处理器(GPU)这一专用芯片上的既有优势形成互补。这笔交易必须得到美国、英国、中国和欧盟的监管机构一一批准。如果获批——鉴于两家公司在各自领域的市场支配力,这一点非常难说——英伟达在最热门的计算领域之一将取得看上去近乎不可撼动的地位。... ... ...


芯片业由盛转衰,超级大萧条来了

2022-07-23


芯片低谷
爆发式繁荣过后,芯片制造商迎来超级大萧条?
激增的供应和疲软的需求正在把疫情期间的超级明星产业拉回地面

显卡在去年火了一把。电子游戏迷和加密货币矿工彻夜排队抢购美国芯片制造商英伟达或AMD最新款高端产品。但图形处理器远不是唯一抢手的半导体。芯片荒妨碍了从智能手机到汽车和导弹的各种产品的生产,与此同时对芯片设备的需求却激增。据研究公司IDC称,去年芯片行业的收入增长了四分之一,达到5800亿美元。芯片制造商的市值飙升。代工巨头台积电一跃成为全球市值第十大企业。



半导体周期是新供应(通常需要一到两年才能建立起来)滞后于需求的结果。随着人们预计需求会越来越难以满足,这种由来已久的周期好像成了过去式。芯片公司纷纷打开钱袋子(见图表1)。去年,台积电及其两大主要竞争对手——美国的英特尔和韩国的三星——总共投资了920亿美元,比2019年增长了73%,并承诺未来两年再投资约2100亿美元。


现在看来,芯片周期非但没有消除,可能还加快了进程。各种芯片看起来都陷入了风雨飘摇之境。7月14日,台积电表示其投资将低于之前的设想。三星发出了利润增长可能停滞的警告,据说它正在考虑下调今年下半年存储芯片的价格。6月,美国存储芯片制造商美光科技(Micron Technology)预测第三季度销售额为72亿美元,比预期低五分之一。分析公司TrendForce预计,未来三个月存储芯片价格将下降十分之一。据一项估计,由于加密货币市场崩盘,以及游戏玩家把更多时间花在非虚拟现实上,显卡价格自今年1月以来已经下跌了一半。英特尔首席财务官大卫·津斯纳(David Zinsner)委婉地表示,今年剩下的几个月看起来“甚至会比一个月前还要动荡得多”。... ... ... ..


地缘与芯片


2020-05


芯片战
完美误算
美国对华为的最新一轮攻击意在阻碍中国发展芯片制造能力,却也可能把芯片产业推离美国

与美国最初的禁令一样,中美芯片战的最新一轮冲击波最终可能也无法达到预期效果。半导体产业已高度全球化,即使美国的司法长臂也鞭长莫及。新出口管制也许更有可能导致美国芯片制造业的一部分撤离本土。… …芯片制造业分布的地域已日渐广阔,且日益脱离美国。一项粗略的衡量指标是根据上市科技公司的报告资料查看芯片产业实体资产的所在地。举例来说,全球前12家半导体公司如今只有20%的工厂设在美国。台积电、中芯国际和三星等亚洲公司大多把工厂设在本土。与此同时,美国芯片制造商和许多供应商多年来一直在扩大地域分布,既为寻求廉价劳动力,也为防御自然灾害,咨询公司VLSI的丹·哈奇森表示。

知情人士表示,美国一些设备制造商正考虑将专利技术移至国外,在美国管辖范围外从头打造业务,以规避当前和未来的反华限制。对半导体行业所做的“去中国化”可能反而会换来更多的“去美国化”。... ... ... ..

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