歐盟正有意拿出上百億歐元的補(bǔ)貼，邀請(qǐng)先進(jìn)芯片制造商赴歐建廠。

歐盟內(nèi)部市場(chǎng)專員蒂埃里?布雷頓(Thierry Breton)將在 4 月 30 日與英特爾、臺(tái)積電高管進(jìn)行對(duì)話，并將與三星的代表會(huì)談。知情人士透露，Breton 計(jì)劃與英特爾談判的歐洲新廠，規(guī)模比歐洲現(xiàn)有最大的晶圓生產(chǎn)基地還要大好幾倍。

Breton 還計(jì)劃下周見(jiàn)荷蘭半導(dǎo)體巨頭恩智浦、荷蘭芯片制造設(shè)備巨頭阿斯麥的代表，討論打造歐洲半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的可能性。

作為“2030 年數(shù)字指南針”戰(zhàn)略的一部分，歐盟委員會(huì)的目標(biāo)是到 2030 年讓歐洲在全球半導(dǎo)體生產(chǎn)市場(chǎng)中的份額達(dá)到 20%，并擁有能生產(chǎn)先進(jìn) 2nm 芯片的晶圓廠。這將需要數(shù)百億歐元的投資。

但砸下如此巨額的投資，真能換來(lái)大的水花嗎?

至少按臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音、德國(guó)智庫(kù) Stiftung Neue Verantwortung(SNV)的判斷，歐盟的這一宏圖偉志，并不是個(gè)聰明的選擇。

4 月初，臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音公開(kāi)提到，美國(guó)和歐洲擴(kuò)大其半導(dǎo)體晶圓廠產(chǎn)能的計(jì)劃是“經(jīng)濟(jì)上不現(xiàn)實(shí)的”，因?yàn)檫@些計(jì)劃是為了滿足其自身需求而進(jìn)行的，如果整個(gè)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移到美國(guó)和歐洲，或者如果這些地區(qū)計(jì)劃擴(kuò)大產(chǎn)能，則將導(dǎo)致大量“非盈利性”企業(yè)的產(chǎn)生。他認(rèn)為現(xiàn)階段晶圓產(chǎn)能短缺是不正常的，而當(dāng)前晶圓產(chǎn)業(yè)的能力足夠滿足正常時(shí)期的任何需求。

德國(guó)智庫(kù) SNV 則分析地更為詳盡，在本月發(fā)布了一份長(zhǎng)達(dá) 30 頁(yè)的報(bào)告《歐洲半導(dǎo)體制造短缺 —— 為何 2nm 晶圓廠不是好投資?》，通過(guò)回顧過(guò)去 20 年全球芯片產(chǎn)業(yè)六大地區(qū)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，詳細(xì)分析歐洲砸巨資發(fā)展芯片制造業(yè)、建 2nm 晶圓廠為什么是一筆白白浪費(fèi)錢的投資。

一、歐洲想砸錢建 2nm 廠?過(guò)于天真!

德國(guó)智庫(kù) Stiftung Neue Verantwortung(SNV)技術(shù)和地緣政治項(xiàng)目主管 Jan-Peter Kleinhans 將歐盟追逐先進(jìn)芯片制造的風(fēng)險(xiǎn)歸為 3 個(gè)因素：

其一，歐洲的致命弱點(diǎn)是缺乏先進(jìn)邏輯芯片設(shè)計(jì)能力。歐洲只有少數(shù)芯片公司(如恩智浦、意法半導(dǎo)體、愛(ài)立信等)需要在 7nm、5nm 等先進(jìn)制程節(jié)點(diǎn)上設(shè)計(jì)芯片，致使它們對(duì)先進(jìn)芯片制造的需求微乎其微，這對(duì)于臺(tái)積電、三星等亞洲芯片制造商來(lái)說(shuō)，不存在太大的吸引力。

其二，希望歐盟晶圓廠能吸引美國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司訂單的想法也過(guò)于天真。美國(guó)能吸引臺(tái)積電、三星赴美建廠，是因?yàn)槊绹?guó)擁有迄今為止最大的芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)。但既然擁有美國(guó)本土的先進(jìn)晶圓廠，為什么美國(guó)芯片設(shè)計(jì)公司要選擇在韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣乃至歐洲生產(chǎn)芯片?

其三，過(guò)去 20 年，先進(jìn)芯片制造市場(chǎng)基本沒(méi)有呈現(xiàn)過(guò)整合的趨勢(shì)。晶圓廠投資成本飛漲、設(shè)備需要維持高利用率等種種難題，導(dǎo)致大多數(shù)晶圓廠選擇退出更先進(jìn)制程的競(jìng)爭(zhēng)，如今只有英特爾、臺(tái)積電、三星還在推進(jìn)先進(jìn)制程芯片的生產(chǎn)。

如圖顯示了 2010 年、2015 年、2020 年六個(gè)地區(qū)的晶圓總產(chǎn)能。可以看到，過(guò)去十年，歐洲(EU)幾乎沒(méi)怎么投資芯片制造，晶圓產(chǎn)能僅增長(zhǎng) 18%。

相比之下，韓國(guó)的產(chǎn)能增長(zhǎng) 126%，中國(guó)臺(tái)灣的產(chǎn)能增長(zhǎng) 67%，中國(guó)大陸(CN)的產(chǎn)能更是增長(zhǎng)了 2.05 倍。

目前歐洲有近 50% 的晶圓產(chǎn)能是 180nm 及以上的節(jié)點(diǎn)，主要用在功率半導(dǎo)體、傳感器和其他類型的模擬半導(dǎo)體方面。

在 10nm~20nm 節(jié)點(diǎn)，歐洲的晶圓產(chǎn)能主要來(lái)自英特爾在愛(ài)爾蘭(14nm)和以色列(10nm)的晶圓廠，目前英特爾這些晶圓廠主要服務(wù)于它自身的芯片生產(chǎn)需要。如果以后英特爾開(kāi)放代工，那情況可能會(huì)發(fā)生改變，但至少就現(xiàn)在來(lái)看，歐洲明顯是在先進(jìn)制程產(chǎn)能方面布局最少的地區(qū)。

由于改進(jìn)制造工藝必然伴隨著投資新一代制造設(shè)備，因此每個(gè)地區(qū)的設(shè)備支出是分析其投資力度的很好參考指標(biāo)。

可以看到，從 2003 年到 2020 年，全球設(shè)備市場(chǎng)從 220 億美元增長(zhǎng)到 690 億美元，而歐洲在制造設(shè)備的投資金額卻呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，從 2003 年的 25.6 億美元減少至 2020 年的 24 億美元。

從市占率來(lái)看，2003 年，歐洲占全球設(shè)備支出的 12%，但到 2020 年這一數(shù)字下降到 3%。歐洲、日本、美國(guó)在 2003 年占有全球設(shè)備支出的近 60%，這一數(shù)字在 2020 年降至 23%，同一時(shí)期，中國(guó)大陸及臺(tái)灣、韓國(guó)的設(shè)備支出總額從 2003 年的 32% 左右增至 2020 年的超過(guò) 73%。

那難道是歐洲領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司對(duì)自家的制造能力投資不足，從而變得越來(lái)越依賴海外代工廠嗎?未必。

雖然歐洲公司在邏輯半導(dǎo)體方面高度依賴海外晶圓廠，但一些歐洲公司對(duì)自身產(chǎn)能進(jìn)行了大量投資。如圖，當(dāng)將資本支出(CAPEX)、利潤(rùn)率(CAPEX 相對(duì)于收入)與其他領(lǐng)先的模擬半導(dǎo)體公司進(jìn)行比較時(shí)，可以看到并沒(méi)有明顯的差異。

在過(guò)去 10 年里，模擬半導(dǎo)體供應(yīng)商的資本支出利潤(rùn)率在 3% 到 15% 之間。像英特爾(15-25%)和臺(tái)積電(30-50%)這樣專注于延續(xù)摩爾定律的公司，資本支出利潤(rùn)率要高得多。

當(dāng)升級(jí)舊晶圓廠或建造新晶圓廠時(shí)，歐洲 IDM 越來(lái)越多地投資于化合物半導(dǎo)體，如 GaN 和 SiC。這些復(fù)合材料的物理特性對(duì)尤其是功率半導(dǎo)體、射頻芯片等半導(dǎo)體提供了巨大的優(yōu)勢(shì)。

由于歐洲主要半導(dǎo)體公司都專注于傳感器、電源管理和射頻半導(dǎo)體，因此它們?cè)谶@方面做更多投資，本身歐洲 IDM 芯片最終用在消費(fèi)電子產(chǎn)品的數(shù)量就比較少，再加上通往先進(jìn)制程的門(mén)檻越來(lái)越高，歐洲在先進(jìn)邏輯半導(dǎo)體方面的投資越來(lái)越少，也不足為奇。

在 Jan-Peter Kleinhans 看來(lái)，建設(shè)一個(gè) 2nm 晶圓廠在技術(shù)上是可行的，但如果不能確保其可持續(xù)發(fā)展，則將浪費(fèi)數(shù)百億歐元，也與歐洲長(zhǎng)期的投資趨勢(shì)背道而馳。

而如果要使得先進(jìn)晶圓廠有長(zhǎng)期的發(fā)展空間，那么歐盟首先應(yīng)該做的，是投資先進(jìn)芯片設(shè)計(jì)。

二、為什么歐盟應(yīng)該先投資芯片設(shè)計(jì)?

依賴于“摩爾微縮”的邏輯芯片通常是通過(guò)無(wú)晶圓廠公司和晶圓廠的協(xié)作，這樣的勞動(dòng)分工更具成本收益。

如今，無(wú)晶圓廠芯片設(shè)計(jì)公司占全球集成電路銷售額的近 33%，遠(yuǎn)高于 2000 年的 9%。

美國(guó)擁有 65% 的市場(chǎng)份額，是迄今最大的無(wú)晶圓廠公司聚集地。由于無(wú)晶圓廠公司可以完全專注于芯片設(shè)計(jì)，他們擁有半導(dǎo)體行業(yè)中最高的研發(fā)利潤(rùn)率，通常是 20-30% 甚至更高。

如圖顯示了 10 家最大的無(wú)晶圓廠上市公司在過(guò)去 10 年的累計(jì)研發(fā)投資。此類研發(fā)活動(dòng)使得美國(guó)無(wú)晶圓廠公司長(zhǎng)期保持領(lǐng)先地位，并開(kāi)發(fā)越來(lái)越復(fù)雜的邏輯芯片。

同期，歐洲無(wú)晶圓廠行業(yè)的市場(chǎng)份額從 2010 年的 4% 下降到 2020 年的 2%。目前歐洲只剩下兩家公開(kāi)上市的無(wú)晶圓廠芯片設(shè)計(jì)公司，分別是總部在英國(guó)的 Dialog 半導(dǎo)體和總部在挪威的 Nordic 半導(dǎo)體。隨著日本瑞薩電子宣布收購(gòu)歐洲最大的無(wú)晶圓廠企業(yè) Dialog 半導(dǎo)體后，歐洲無(wú)晶圓廠的這種下滑趨勢(shì)很可能會(huì)持續(xù)下去。

2013 年，歐盟確定需要加強(qiáng)芯片設(shè)計(jì)能力和無(wú)晶圓廠行業(yè)。歐盟委員會(huì)和該行業(yè)計(jì)劃“加強(qiáng)其電子設(shè)計(jì)行業(yè)和無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體公司的實(shí)力”。2018 年，歐盟委員會(huì)再次計(jì)劃通過(guò)“歐洲設(shè)計(jì)聯(lián)盟”和“戰(zhàn)略設(shè)計(jì)倡議”來(lái)加強(qiáng)歐盟芯片設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)。

但現(xiàn)實(shí)并沒(méi)有如計(jì)劃那樣發(fā)展，相反，歐盟的無(wú)晶圓廠產(chǎn)業(yè)在過(guò)去 10 年中萎縮了 50%。

更糟糕的是，歐盟委員會(huì)最新的《2030 數(shù)字指南針》十年計(jì)劃，幾乎只關(guān)注制造業(yè)，而對(duì)芯片設(shè)計(jì)投資缺乏清晰的愿景。

在 Jan-Peter Kleinhans 看來(lái)，如果歐盟不能通過(guò)顯著加強(qiáng)其芯片設(shè)計(jì)生態(tài)系統(tǒng)，來(lái)創(chuàng)造對(duì)尖端晶圓制造的需求，那么投資于先進(jìn)晶圓廠將是徒勞的努力。

三、歐洲建芯片工廠，能否緩解汽車芯片緊缺?

此前在接受德媒采訪時(shí)，Thierry Breton 曾說(shuō)，因汽車產(chǎn)業(yè)深受缺芯之苦，歐洲有必要強(qiáng)化半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，歐盟對(duì) 10nm 以下的先進(jìn)制程尤其感興趣，計(jì)劃擴(kuò)充設(shè)計(jì)和制造的產(chǎn)能。

但先進(jìn)晶圓廠的建設(shè)，真的來(lái)得及解決歐洲汽車業(yè)的痛處嗎?

答案是作用不大。

大多數(shù)汽車芯片都是基于成熟的工藝節(jié)點(diǎn)，當(dāng)前汽車短缺主要是 3 個(gè)因素互相作用的結(jié)果。

第一個(gè)因素是汽車制造商對(duì)汽車市場(chǎng)從疫情中復(fù)蘇的速度做出了過(guò)于悲觀的預(yù)測(cè)。這意味著汽車制造商及其 Tier-1 供應(yīng)商在 2020 年第二、第三季度停止訂購(gòu)芯片。

第二個(gè)因素是整個(gè)汽車供應(yīng)鏈講究準(zhǔn)時(shí)交貨，導(dǎo)致汽車制造商以及 Tier-1 和 Tier-2 供應(yīng)商基本上沒(méi)有庫(kù)存。而當(dāng)市場(chǎng)恢復(fù)比預(yù)期更快時(shí)，因?yàn)闆](méi)有庫(kù)存，汽車供應(yīng)商不得不重新訂購(gòu)芯片，而造一個(gè)芯片至少要 4~6 個(gè)月的時(shí)間。

第三個(gè)因素是員工在家工作致使消費(fèi)電子產(chǎn)品需求強(qiáng)勁，對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)能需求也更大。當(dāng)汽車供應(yīng)商增訂芯片時(shí)，晶圓廠已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，幾乎勻不出更多產(chǎn)能來(lái)給汽車廠商造芯片。

在這種情況下，只有當(dāng)汽車芯片供應(yīng)商已經(jīng)用這個(gè)特定的芯片廠進(jìn)行設(shè)計(jì)，或者如果代工廠為汽車客戶保留了一些產(chǎn)能，歐盟晶圓代工廠才會(huì)有所幫助。

但后者不太可能，因?yàn)橄M(fèi)電子產(chǎn)品也需要大量的產(chǎn)能，歐盟晶圓代工廠也需要為這些客戶服務(wù)。因此即便歐盟建設(shè)自己的晶圓代工廠，也難解汽車芯片短缺的燃眉之急。

結(jié)語(yǔ)：歐盟大舉投資先進(jìn)晶圓制造，并非明智之舉

總而言之，德國(guó)智庫(kù) SNV 分析認(rèn)為，歐盟大舉投資先進(jìn)晶圓制造是不明智的。

盡管此前曾有強(qiáng)化歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的相關(guān)努力，但這些的成效不太顯著。過(guò)去三十年里，歐盟半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在全球的市場(chǎng)份額僅有約 10%。

既沒(méi)有先進(jìn)晶圓廠、又沒(méi)有先進(jìn)邏輯芯片設(shè)計(jì)能力的歐洲，如果在沒(méi)有可行商業(yè)案例的情況下投資先進(jìn)邏輯晶圓廠，很可能會(huì)浪費(fèi)數(shù)十億歐元的公共和私人資金，是“徒勞的努力”。

由于歐洲自己的半導(dǎo)體行業(yè)主要是在落后的尖端和成熟的工藝節(jié)點(diǎn)上設(shè)計(jì)邏輯芯片，用于工業(yè)和汽車應(yīng)用，因此，SNV 得出結(jié)論，如果歐盟想在當(dāng)下投資晶圓廠，這些投資應(yīng)該集中在 14nm 及以上的后端晶圓制造上。

此外，歐洲發(fā)展芯片的關(guān)鍵問(wèn)題不僅僅是晶圓制造，缺乏先進(jìn)的邏輯芯片設(shè)計(jì)才是歐洲的致命弱點(diǎn)。但在歐盟委員會(huì)發(fā)表的《2030 年數(shù)字指南針》十年計(jì)劃中，顯然未將芯片設(shè)計(jì)排在發(fā)展的優(yōu)先級(jí)。

在歐洲出現(xiàn)先進(jìn)芯片制造需求之間，如果強(qiáng)行增設(shè)晶圓廠，往好了說(shuō)是樂(lè)觀，往差了說(shuō)，則是有些天真了。