中國對全球變局下的半導體產業戰略思考

作者 : 關麗,EE Times China

中國半導體產業協會IC設計分會理事長、北京清華大學微納電子系教授魏少軍在ASPENCORE主辦的2020年第三屆「全球CEO峰會」上發表演說指出,中國半導體產業界在「全球大變局」下熱烈討論「全面國產替代」,甚至熱得有些過頭,但中國目前面臨內憂外患大環境,如何保證戰略定力、爭取進步,是非常重要的課題。

在ASPENCORE主辦的2020年第三屆「全球CEO峰會」上,中國半導體產業協會IC設計分會理事長、北京清華大學微納電子系教授魏少軍針對中國目前半導體的發展境況,以「人間正道是滄桑:關於大變局下的戰略定力」為主題發表演說指出,中國半導體產業界在「全球大變局」下熱烈討論「全面國產替代」,甚至熱得有些過頭,但中國目前面臨內憂外患大環境,如何保證戰略定力、發揮中國龐大市場優勢和已有的良好基礎,在未來的5到10年爭取一次大的進步,會是非常重要的課題。

什麼樣的「百年未有之大變局」?

魏少軍指出,在1987至2001的15年間,全球半導體產業的累計收入為1兆5,024億美元,平均到每年為1,002億美元;2002至2019的18年間,全球半導體產業的累計收入達到5兆2,213億美元,平均到每年為2,901億美元,是前面15年的2.9倍。半導體產業發展與 GDP 之間呈現出強相關性,半導體產業強力支撐了資訊產業的發展。

中國的情況也是如此,中國近二十年經濟的高速成長也得益於資訊產業。1987~2005的18年間,中國GDP從1.22兆元人民幣增漲到18.73兆元人民幣,累計1,405兆元人民幣,平均每年7.8兆元人民幣。2006~2019的14年間,中國GDP從18.73兆元人民幣成長到99.09兆元人民幣,累計7,987兆元人民幣,平均每年57兆元人民幣。是前面18年的7.3倍。

而顯然除了房地產和高鐵,中國的高速發展主要是搭上了資訊技術快速發展的列車。中國生產了世界上絕大部分的手機、電腦、電視及家電產品,也因此成為世界上最大的半導體市場,2004~2019年間,中國半導體市場規模成長了4倍,中國IC產業產值則成長近14倍,年均複合成長率達到19.2%,高於全球4.5%的年均複合成長率。

 

2004~2019年中國IC產業發展狀況

 

2019年中國IC產業鏈各個部門銷售額均超過2,000億元人民幣,以產業結構來看,在IC設計、IC製造和封裝測試三業中,IC設計業成長速度最快,年均複合成長率27.04%。封裝測試業比例則從2004年的51.4%下降到2019年的31.1%;產業結構日趨均衡。2004~2019年之間中國IC設計業快速發展,是三業中唯一15年來年成長率皆為正值,並超越台灣成為全球第二大IC設計業聚集地,佔全球IC設計業的比重由2004年的3.56%提升到2019年的42.99%。

在中國IC製造方面,產業規模保持穩步成長,年均複合成長率為17.96%。封測業在15年間的年均複合成長率為15.23%,整體規模被IC設計業超越。另外,中國大陸半導體設備產業在2008年因中國政府啟動的國家科技重大專項而有快速發展,2008至2019年10年間的年均複合成長率為18.37%;半導體材料產業在2005至2019年的年均複合成長率為27.31%。

中國半導體業「需求旺盛、供給不足」

魏少軍表示,中國國產晶片產品的全球市佔率為10.3%,主要是IC設計,幾乎沒有IDM,所以高階晶片對外的依存度仍然很高,尚不能擺脫對進口的依賴。2014至2019年,中國進口IC價值從2,177.2億美元成長到3,064.3億美元,成長了40.7%;以產品分類來看:

  • 進口微處理器/控制器從2014年的1052.2億美元成長到2019年的1437.7億美元,增加了385.5億美元,成長比例為36.6%;
  • 進口半導體記憶體從2014年的542.8億美元成長到2019年的947.0億美元,增加了404.2億美元,成長比例為74.5%;
  • 進口放大器類晶片從2014年的90億美元成長到2019年97.0億美元,增加了7.0億美元,成長比例為7.8%;
  • 進口其它晶片從2014年的492.2億美元成長到2019年的582.6億美元,增加了90.4億美元,成長比例為18.4%。

 

2014~2019年間中國各類晶片的進口規模及成長趨勢圖。

從上面柱狀圖可以清楚地看到,綠色的和紫色代表的放大器和其他類別,在過去五年當中成長幾乎不大,這說明中國在中低階端產品上整體替代性比較強。

多家市場研究機構都預測疫情大流行會帶來全球需求的大幅萎縮。2020年年全球智慧型手機市場將衰退12%,PC將衰退7%,電視將衰退6%。這也使得半導體市場出現了下滑,暫且悲觀的預計認為今年的全球半導體市場將下滑15%。而中國雖然比較早走出疫情的陰影,但也不可避免地收到或多或少的影響。

加上中美衝突加劇,有人鼓吹產業「脫鉤」。美國政府以及日本政府都在積極推動製造業回流。然而魏少軍指出,從現實來看,這些舉動並沒有起到多大的作用,畢竟中國擁有龐大的市場以及相對完備的產業鏈配套的生態。更何況在新冠疫情之下,中國是最早將疫情控制住,最早全面復工的。相較之下,目前海外疫情形勢依舊嚴峻,特別是近期,歐洲、南美多國疫情再度告急,中美兩國早已融入全球技術體系,完全脫鉤並不現實。

中國半導體界應具備「六大戰略定力」

魏少軍認為,在全球新冠病毒大流行及中美科技戰的背景之下,對於中國半導體產業鏈來說,既有機遇,也有困境,特別是在重壓情況下更需要一種冷靜的心態。他提出了六個戰略思考重點:

1.中國已經融入全球技術體系,不可能走回頭路

魏少軍強調:「中國已經融入全球技術體系,不可能走回頭路。在近兩年來,很多國內的專家和產業界人士都在呼籲我們要另搞一套體系,我認為這個想法是錯的。因為,我們已經融入了全球技術體系,除了下一代技術,量子技術、5G、太空技術等等,這個東西因為還沒有形成一種國際標準,或者還沒有國際技術體系,所以我們完全可以走自己的路。但是在其他的電子零組件、電動車、消費性電子、設備、人工智慧,我們幾乎都是國際標準、國際技術體系的重要的組成部分。所以我們不可能離開全球技術體系,去走回頭路,另搞一套體系,這是不可能的事情。」

根據麥肯錫全球研究院的研究資料顯示,在例如電子元件、電動車、消費性電子及網際網路、機器人設備、人工智慧、下一代技術等眾多關鍵技術方面,中國對外的依存度依舊很高。從下圖當中,我們可以看到,在眾多技術方面,中國採用全球標準的比例非常的高,雖然擁有中國國內供應商的比例也相對較高,但是中國供應商可以在技術上提供全球領導者或可以與之媲美的比例卻非常低。這也意味著,很多技術的創新的源頭並不在中國,中國需要繼續與全球進行技術交流。

 

從另外一個角度來看,中國廠商在太陽能光電板、高鐵、數位支付、智慧型手機、雲端服務、機器人等領域,在中國本地的市場佔有率都超過50%,但是在國外市場佔有率除了太陽能光電板和智慧型手機之外都很低。魏少軍表示:「我們要繼續發展這些技術,只是能是走向全球,搶佔全球市場。如果不走到外面去,怎麼發展壯大?除了半導體,我們其他的也都需要走向國際,所以國際化是我們大的方向,必須堅持。」

 

 

2. 全球化條件下人為脫鉤「損人不利己」

根據美國半導體產業協會(SIA)公佈的資料顯示,2018年美國半導體企業在中國市場銷售的IC產品價值超過了1,000億美元,在中國的銷售收入在很多美國企業的營收當中佔據了半壁江山。顯然,在中美科技脫鉤的情況下,美國半導體企業並不能從中獲益,同時中美科技脫鉤會極大地影響美國半導體領導地位。因此,美國半導體產業協會以及美國很多的半導體企業也反對美國政府與中國脫鉤的舉措。

根據美國波士頓諮詢集團給美國半導體產業協會做了一份報告顯示,在2018年美國沒有刻意在技術上限制中國之時,美國半導體企業在全球的市場份額是48%,營收高達2260億美元,研發投入也達到了400億美元。但是,當中美技術開始逐步脫鉤之後,僅根據中國2025的計畫,中國將15-40%的美國供應商替換掉,那麼美國半導體企業在全球市場的營收將減少到2,050~2,200億美元,市佔率將降至43`46%,由於營收的減少,也將使得美國半導體企業的研發投入減少至360-390億元。

如果中美100%的技術脫鉤,那麼屆時美國半導體企業的全球營收將進一步降至1430億美元,全球市佔率降至30%,研發投入也將降至160~280億美元。美國半導體的領導地位將被大大削弱,被韓國半導體產業超越,從長遠看可能還將會被中國超越。

 

3. 中國在資訊技術和產業領域已經處於有利的賽道

魏少軍指出,中國在IT技術和產業領域其實已經處在一個比較有力的賽道上;若將網際網路、行動通訊、人工智慧、自動駕駛、量子技術、積體電路等領域,按照中、美、歐、日、韓、印評分(如下圖),笑代表發展得不錯,哭表示發展得不好,當然這是相對而言。可以看到中美兩國笑臉最多,幾乎沒有哭臉,而其他國家和地區,總體來說應該講哭臉比笑臉多。

 

 

這可以看到一個現實情況——中美資訊技術之間有比較好的發展態勢,這與中國2000年以後啟動資訊技術的大發展有關係。當然中美各有有缺點,美國在行動通訊的網路上沒有中國那麼好,但是美國在半導體方面確實比我們強大,魏少軍認為:「因此我們是處於有利賽道,不應該亂了方寸。」

4.中國要防止極端主義和封閉發展的錯誤思維

魏少軍指出,從「稜鏡計畫」、中興事件、華為事件、中美貿易戰…等現實反映了網路安全與國家安全正在面臨嚴峻挑戰,根源在於部分核心技術和設備受制於人。在這個機遇與挑戰並存的時代背景下,「國產化替代」、「自主可控」肩負使命。那麼,國產化替代要替代誰?自主可控要控哪些?

毋庸置疑,佔據中國市場長達幾十年的國外產品在性能和速度上是優越的,國產化替代的進程必定是漫長且疼痛的。但是必須堅持這麼做,如果不是自主可控的產品,中國產業可能在一天之內癱瘓,這不是危言聳聽。網路空間已成為繼陸、海、空、天四個疆域之外的國家「第五疆域」,保障網路空間的安全就是保障國家主權,重要性日益凸顯。如果說國產化替代是一場戰爭,那麼CPU、作業系統、資料庫等基礎軟硬體,就是自主可控的「正面戰場」,是國家網路安全的基礎和保障。

5. 以產品為中心重新審視半導體產業的五大板塊

魏少軍指出:「近兩年多來,我們產業界大談國產化替代,極限狀態下的準備我認為要有,我們也應該有底線思維,但是我們不能夠用這樣的一種思維來代替發展的主旋律。主旋律是要開放、要合作,這點不要改。我還是認為中美半導體產業中必須在競爭中才能發展。我們要以產品為中心,重新審視半導體產業的五大板塊:設計、製造、封測、裝備、材料,這五大板塊原來是不平衡的,在資源投入上也是不平衡的,未來的發展當中,應該特別關注這五個領域的平衡發展,不能因為有些領域是短板,而拼命發展,而把長板放掉,關鍵在於怎麼戰略上把握;目前來看,我們設計板塊上稍微超前,材料板塊相對弱一點,但我相信時間還在我們這邊,並沒有那麼可怕。」

另外,魏少軍提到,中國曾經有一段時間不能提供IDM、也不願意談及做IDM,認為代工和設計模式是最好的。現在這個看法發生了改變——在繼續發展「設計-代工」模式的同時,大力發展 IDM。像記憶體這種典型的IDM產業在中國慢慢往前推進了,如武漢長江存儲 (YMTC)在3D NAND記憶體上的發展成果。

6. 把握好佔有的「先手商機」

最後魏少軍談到,中國率先走出新冠肺炎疫情影響,經濟得到快速恢復;另一方面美國針對中國科技產業的打壓,迫使很多中國企業大量備貨。當然,大量的備貨也有著很大的風險,比如美國新總統上台後出現政策調整,對於一些元件進行開放,這就會使得備貨會有風險,中國國內企業需要做好平衡。

總結

近期中國大陸有一些晶片專案「爛尾」引發了市場廣泛關注,一些沒經驗、沒技術、沒人才的「三無」企業投身IC產業,個別地方政府對IC發展的規律認識不夠,盲目上專案,低水準重複建設風險顯現,甚至有個別專案建設停滯、廠房空置,造成資源浪費。對此魏少軍表示,要尊重產業發展規律,克服急功近利冒進式的發展。2007年以來,中國的晶圓製造產能在全球占比迅速提升,遠高於其他國家和地區。2019年中國積體電路晶圓製造生產線(4吋以上)有199條,其中12吋生產線有28條;8吋生產線有35條(包括1條中試線)。各地投資建廠熱情高漲,但是一批製造專案面臨爛尾停工,違背半導體產業發展規律的盲目衝動值得警惕。

另外他也強調中國應該虛心向美國半導體產業學習,加大創新投入力度。自1988年以來,美國在生產率成長和實際GDP成長方面都大大優於其他高收入國家。技術領先地位使美國公司建立了創新的良性迴圈:大規模研發帶來卓越的技術和產品,進而帶來了更高的市場份額和更高的利潤率,從而能夠更多地投入研發。

 

本文原刊於EE Times China網站

 

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