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[科技] 京沪之间｜宿景祥：美国控制国际芯片产研体系的破解之道

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云农 发表于 2024-8-28 11:52:34 | 只看该作者 打印 上一主题 下一主题
 
“在北京，看上海”，“澎湃下午茶/京沪之间”系列于2024年5月17日正式启动。“京沪之间”旨在解析中央政策，探讨上海思路。
第一场研讨会，畅谈中国经济转型中的上海战略；第二场研讨会聚焦国际金融中心建设。第三场研讨会，关注科技金融。
我们邀请了中国社会科学院金融研究所副所长张明、中国现代国际关系研究院荣休研究员宿景祥、国务院发展研究中心金融研究所副研究员曹胜熙、中国社会科学院世界政治与经济研究所副研究员韩冰、上海社会科学院经济研究所副研究员陈明艺、中国建设银行贵金属及大宗商品业务部资深副经理陆怡烽、上海大零号湾投资发展有限公司总经理徐亚云，以及天风证券全球科技首席分析师孔蓉。
宿景祥分析全球高端芯片研发生产体系现状，大国之间的角力，以及中国的破解对策。
京沪之间｜宿景祥：美国控制国际芯片产研体系的破解之道 第1张图片


中国现代国际关系研究院荣休研究员宿景祥建议，中国应采取切实可行的策略，以在不远的将来彻底打破美国的垄断和控制，构建独立的高端芯片研发生产体系。 作者供图
过去几十年里，美国与其盟友欧、日、韩、台等逐渐构筑起了较完备的技术堡垒，严密控制着世界高端芯片生产研发生产链，垄断了光刻设备制造技术。这是目前美国控制的一个关键性技术领域，也是其谋求“单极世界”和霸权地位重要凭借，势必严防死守，绝不会轻易放弃。当今世界正处在“多极世界”与“单级世界”两种国际秩序激烈斗争时期，中国宜着眼长远，联合俄罗斯、伊朗等“多极世界”核心国家，遵循芯片研发生产内在规律，采取切实可行的策略，以在不远的将来彻底打破美国的垄断和控制，构建独立的高端芯片研发生产体系。
一、情况研判
（一）2017年，美国川普政府明确了同时遏制中国和俄罗斯的总体战略。2021年，拜登政府全面承袭并推进了这一战略，加紧遏制中国和俄罗斯。对俄罗斯的遏制，侧重于地缘政治和军事层面，对中国的遏制更侧重于经济和技术层面。
2022年2月，俄罗斯在乌克兰实施“特别军事行动”，美国和北约与俄罗斯之间酝酿了十余年军事危机终于爆发。乌克兰的战事是当今世界最重大的历史性事件，不仅关乎俄罗斯的生死存亡，也决定着“多极世界”与“单级世界”斗争的前景。随着全面展开的舆论战和信息战，国际媒体纷扰不明，但美国和欧洲政治精英对于国际政治基本形势仍有较清楚的认识，认为遏制中国和俄罗斯将是一项长期斗争，必须做长远打算。
2022年8月，美国通过了《芯片与科学法案》（CHIPS and Science Act），该法案旨在通过提供一系列补贴、税收抵免和其他优惠政策，将主要集中在亚洲的美国芯片制造公司 “带回”美国，即所谓的芯片供应链“带回政策”（reshoring policy）。这项政策意义重大，美国政府实际上不仅要求美国的芯片生产工厂搬回美国本土，也将要求整个供应和产业链撤出中国，集中到美国，其目的是进一步加强对芯片技术的控制，切断中国和俄罗斯的高新技术发展资源和提升路线，是遏制中国和俄罗斯总体战略的一个组成部分。同年，欧盟推出了《欧洲芯片法案》(European Chips Act)，宣称到2030年，欧洲的芯片产量将从占全球总量的8%提高至20%。英国也宣布了一项针对芯片产业的20年战略，其真实目的与欧盟的法案一样，都是为了配合美国的政策，从技术层面加强对中国和俄罗斯的遏制。
过去两年，美国各芯片企业不得不服从政府指令，纷纷撤出中国，回国建厂。英特尔（Intel）在亚利桑那州和俄亥俄州各投资数百亿美元，开建新工厂。韩国、中国台湾等主要芯片生产厂商三星、SK海力士、台积电（TSMC）等，为规避美国政府的制裁，同时获取美国政府承诺的25%的投资税收抵免和总额390亿美元的政府补贴，相继撤出中国，转赴美国设厂。
2023年8月，台积电宣布在德国东部的德累斯顿成立合资公司ESMC（欧洲半导体制造公司），由台积电持股70%，博世、英飞凌和恩智浦各持股10%。新工厂计划总投资200亿欧元，其中约50亿由德国政府承担，另有50亿由欧盟补贴。美国英特尔公司2022年宣布在德国东部马格德堡投资300亿欧元建新工厂，德国政府许诺提供100亿欧元的财政补贴。2024年5月，英特尔为筹集资金，作价110亿美元抛售了其爱尔兰工厂的49%股份，而它此前已累计为该工厂投资了184亿美元。为弥补这项投资的损失，英特尔公司又要求德国政府增加了补贴额度。
从目前情况看，美国的这一策略初见成效，但并不顺利。美国的人口结构、教育和经济发展趋势，存在着诸多不利因素。由于工人工资成本高昂，英特尔（Intel）、台积电在亚利桑那州生产的芯片，不得不以更高的价格出售，推高了整条供应链的价格。欧洲新增加的芯片企业集中在德国，只有德国能够提供巨额的政府补贴。
（二）日本、韩国和中国台湾是美国在东亚遏制中国的第一岛链的核心组成部分，随着遏制中国战略的日益推进，美国对日本、韩国和中国台湾芯片科技企业的控制势必进一步强化。
美国是计算机芯片技术的发明者，美国企业仍是世界领先的芯片设计者。以总收益计算，全球10家最大的芯片设计公司里，有7家是美国公司。
芯片供应链不仅仅是芯片生产，也包括集成电路（IC）设计、包装和测试。虽然芯片实体制造供应链集中在东亚，且大部分是韩国和中国台湾企业，但它们所生产的芯片多是美国企业设计的产品。由于“科学、技术、工程及数学”（STEM）专业的美国本土学生不足，为解决美国在芯片等科技产业所需要的人才问题，美国从上世纪60年代起，便将芯片生产部门放置在东亚。因而，东亚的芯片产业实际上是美国技术外溢的产物。
1964年，美国科企通用仪器（General Instrument）在台建设制造晶体管（transistor）厂房，中国台湾芯片业也正式起步。1973年，中国台湾政府成立工业技术研究院（Industrial Technology Research Institute），简称工研院。随后，张忠谋（台积电）、吴敏求（旺宏电子）和卢超群（钰创科技）等拥有美国博士学位、在美国国防科技部门有过工作经验的科技人才回台创办企业。这无疑是得到了美国政府的允许和资助，为的是借助东亚的人力，有效并长远地解决人才荒问题。
日本、韩国芯片产业的发展，同样也是得到了美国政府的允许和美国企业的支持，目的是在美国硅谷和东亚之间形成了芯片研发、生产及应用的网络枢纽。美国与日本、韩国和中国台湾的研发机构一直有密切合作，签订各种协议，协议中有“防止核心科技被转移到主要对手手中”的条款。简而言之，在可见的将来，日本、韩国和中国台湾的芯片企业都无法摆脱美国的控制，尤其是在高端技术领域，不能不服从美国政府的指令。
（三）欧盟是高端芯片技术领域重镇，但同样被美国严密控制，各主要成员国政府在重大战略问题上没有独立的决策权。
美国与欧洲主要盟友之间的关系，首先体现在军事和科技领域。世界十大军工企业中，有6家是美国公司：洛克希德•马丁（Lockheed Martin）、波音公司（Boeing）、雷神（Raytheon）、诺斯罗普•格鲁曼（Northrop Grumman）、通用动力（General Dynamics）和L3技术（L3 Technologies）。另外4家分别属于英国（BAE Systems）、法国和荷兰（AIrbus）、意大利（Leonardo）和德国（Rheinmetall GmbH）。欧洲这些军工企业通过与美国的合作确保利润，并用以向智库、媒体和政治家提供资金，执行美国的政策。这些被美国选上的军工企业，各有自己负责的领域。如意大利的莱昂纳多公司，其85%的利润来自武器销售，它不仅要为美国国防部工作，还为美国情报机构提供产品和服务。此外，它要负责管理美国在意大利的卡梅里（Cameri）军事基地。这就可以解释为什么莱昂纳多公司在意大利政治中具有无可匹敌的影响力。
欧洲芯片制造业的基本布局，和军工领域相仿，实际上也是由美国精心安排的。根据《欧盟运作条约》（Treaty on the Functioning of the European Union）第107条（3）节b款，鉴于微电子被介定为“欧洲共同利益重要项目”（Important Projects of Common European Interest），欧盟只容许比利时、荷兰、法国、意大利和德国动用国家补贴（State Aids）去支持境内微电子工业。这是一种非常严密的政治安排，从法律上排除了其他众多成员国参与，而确保只有比利时、荷兰、法国、意大利和德国这5个核心成员国拥有芯片生产研发技术。
比利时是北约和欧盟总部所在地，美国和欧盟需要在此地为众多高级官员家属提供足够多的高薪就业岗位，以支撑其作为欧洲政治、军事和外交中心的地位。比利时芯片研发机构多集中北部荷语区弗兰德斯（Flanders），有多所研究型大学和战略性研究中心。其中位于鲁汶（Leuven）的“校际微电子中心”（Interuniversity Microelectronics Centre，简称IMEC）处在全球芯片产业的中心位置，拥有超过12000平方米的实验室，汇集了众多跨国科研人才，有来自近百个国家的5000多名研究人员。其投资30多亿美元的建立的“二维石墨烯工艺”（2D graphene-based process）实验设施，可帮助研究人员掌握到领先主流芯片制造业两至三代的最前沿技术，是全球基础及应用研究的枢纽。比利时只有一家芯片生产企业，由美国安森美（Onsemi）投资，主要生产汽车等工业用芯片，并非最尖端芯片技术类别。
比利时国土狭小，荷兰充当了欧盟和北约总部的延伸区。荷兰是世界上少数几个拥有一条完整“合纵芯片供应链”（vertical semiconductor supply chain）的国家之一，包括R&D、芯片设计及建筑、芯片制造、系统整合和应用。荷兰的芯片业主要由4家企业构成：ASM International、艾思摩尔（ASML）、BE Semiconductor Industries（BESI）和恩智浦芯片（NXP Semiconductors），其中，艾思摩尔是全球光刻系统最大的供货商，不但参与生产最尖端的5纳米芯片，也是极紫外光刻仪器（extreme ultraviolet lithography equipment）唯一生产商，于2019年研发成功。2020年，艾思摩尔的光刻仪器销售额即达到65亿美元，由于其在EUV光刻仪器制造技术方面的领先地位，英特尔、台积电和三星等芯片生产商早在2012年就已与其达成共同研发协议。
荷兰芯片生产商ASM International成立于1968年，在光刻技术、沉积（deposition）、离子注入（ion implant）和单芯片外延（single-wafer epitaxy）等诸多技术方面领先，荷兰BESI公司则专营芯片装配设备（assembly equipment）的研发、制造、市场推广、销售和服务，其研发部门遍布欧洲、北美和亚洲，在新加坡和韩国都有生产基地。
法国在芯片研发、生产和测试等每一个领域，都颇具规模。法国政府研究中心CEA-Leti是国际纳米电子工程领域的领先者，意法芯片是法最重要的芯片生产商，拥有两家芯片制造厂和法国内最大的研发中心，能制造16纳米高端芯片，其在格勒诺布尔（Grenoble）的基地有10000多员工，在鲁塞（Rousset）的汽车用芯片制造设施有4000多员工。它与法国科企III-V Lab和SOITEC、美国英特尔（Intel）、荷兰Mapper、和法国与意大利合资的意法芯片（STMicroelectronics）都有合作。意法芯片也是汽车集成电路业的领先者，是德国汽车业的主要芯片供货商。法国企业UnitySC也在格勒诺布尔拥有一个大规模的研发基地，它是全球芯片检测和计量的领先者。
意大利的芯片产业以法意芯片为中心，它在意大利专营传感器和电力电子科技、汽车用产品和嵌入式处理解决方案（embedded processing solutions）等。在米兰和西西里，意法芯片都有芯片生产线，此外，它与米兰理工学院、加泰罗尼亚大学联合成立了研究中心。PVA Italy也是意大利的主要芯片铸造厂，专营芯片等离子处理（wafer plasma treatment）和用于光伏（photovoltaic）和芯片工业的水晶生产厂。Technoprobe拥有3个研究中心，专营芯片测试、设计、发展和生产探针卡（probe card）。
德国著名企业博世（Bosch）是芯片、集成电路和电力导体（power conductor）重要生产商，在德累斯顿（Dresden）的基地生产供汽车业用的人工智能芯片，在罗伊特林根（Reutlingen）的工厂可量产200纳米芯片。英飞凌（Infineon）、蔡司（Carl Zeiss）和卓能（Zollner）等德国芯片科企均在境内设有研发设施。比较而言，德国芯片的用途集中在宽带、汽车、照相机和高端家庭电器的消费品之上，并非最高端芯片。
欧洲芯片产业实力雄厚，但控制严密。2018年，荷兰政府批准艾思摩尔向中国出口高端光刻仪器，被川普政府设法阻止。2020年，美国正式要求艾斯摩尔停止向中国出售“极紫外光微影光刻机”（extreme ultraviolet photolithography；EUV）。2022年7月，美再要求艾斯摩尔向中国停售较旧式的“极紫外光微影光刻机”（deep ultraviolet photolithography；DUV），艾思摩尔不得不服从美国的指令。
二、破解之道
芯片技术被界定为能通往5G、人工智能、自动化系统、绿色科技、量子计算和生物科技等新兴技术的“指挥性技术”（command technology），鉴于美国对世界高端芯片产业的实际控制，中国和俄罗斯等国除另起炉灶，谋求技术自主和独立外，别无选择。
芯片制造技术体系庞大繁复，从材料、设计、制造设备、工艺到测试应用，每个环节的科技含量都极高。因而，宜从长计议，力避“以奇制胜”，“毕其功于一役”的想法，当扎扎实实地从组织工作做起。
首先，当深入研究、借鉴美国、日本、韩国和中国台湾的经验，由政府相关部门牵头，成立一个由研究机构和科技企业组成的研发联合体，建立共同投资、共享利益的研发平台。
芯片制造是直接制造芯片的主体工业，必须掌握光刻机技术才能占据芯片供应链的最顶层位置。但光刻技术的研发耗费庞大，全球最尖端芯片代工厂商英特尔、三星和台积电亦需联合注资，才可分享技术研发成果。如果不对芯片技术产业的发展历史和组织形态有一个清醒的认识，就无法掌握突破美对我技术围堵的正确途径。
“冰冻三尺非一日之寒”。美国今天在世界芯片产业的垄断地位，是数十年技术研发和制度设计成果的积累。1987年，美国国防部与14家美国芯片制造商共同成立的“芯片制造科技”（Semiconductor Manufacturing Technology，简称SEMATECH），旨在提高美国芯片产业竞争力，应对日本的竞争，英特尔由此成为推动SEMATECH的主要芯片代工厂商。
SEMATECH给予会员投票决定权，定立预算案，分配研发资金。英特尔虽非SEMATECH最大的投资方，但它推动了极紫外光刻（Extreme ultra-violet，简称EUV或EUVL）技术路线发展，逐渐取代了推动“电子束微影光刻”（electron-beam lithography）技术路线的IBM的领导地位。1991年，英特尔连同7家美国芯片厂商与3家美国国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory、Sandia National Laboratory和Lawrence Berkeley National Laboratory）签订一份推动EUV技术的研发协议，以进行可行性研究。该研究由美国政府能源部和8家美国企业共同斥资。1996年，美能源部决定停止资助。1997年，英特尔便和AMD、摩托罗拉及3家美国国家实验室继续用私营资金推动EUV技术研发，组成“EUV LLC集团”（EUV LLC Consortium），后因取得成功而被SEMATECH吸纳。
1996年，美国迫使日本签订芯片协议，重夺世界芯片领导地位。2000年前后，SEMATECH容许欧洲和日本企业加盟，以收取会员费作为营运方略。1999年，艾斯摩尔正式加盟SEMATECH，随后取代了英特尔在EUV技术研发方面的领导地位。到2003年，全球光刻仪器市场已由艾斯摩尔（43.4%）、尼康（33.6%）和佳能（22.8%）三家非美国企业瓜分。2011年，为维持日本在光刻技术的领先地位，日本政府与11家日本企业联合成立了研发联合体“极紫外光刻基础建设发展中心”（EUVL Infrastructure Development Centre）。
2012年，三星和台积电也积极投资研发EUV技术，同英特尔共同投资艾斯摩尔光刻制造系统。艾斯摩尔向英特尔、台积电和三星提供共25%的股权，换取他们共约47.6亿美元销售额和16.9亿美元的研发投资额。自此之后，EUV技术研发平台正式转到艾斯摩尔手上，英特尔则继续作为主要投资者和股东，控制着芯片技术前沿。
其二，坚信全球芯片生产研发技术不会停滞，未来如何发展，谁输谁赢，还很难说，但应不会以美国战略家的意志为转移。目前，世界上没有一个国家能够生产所有类型的芯片，国际上有不少专家认为，从中长期看，中国是唯一有可能做到芯片自给自足的国家。世界上多数专家同意这种看法：如果中国未来能够达到科技自主生产芯片产品，美国和欧洲生产基地的产品将无法与中国产品竞争。
其三，打破美国在芯片技术领域的垄断和控制，是中国的一项战略目标。如果中国在国内建立的联营技术研发平台证明可行，且有成效，可进一步考虑通过“一带一路”倡议和“金砖国家+”等跨国金融和经贸机构，成立一个更广阔的芯片技术联营平台，联合各国共同投资新一代光刻技术的研发，为相关企业和技术人才敞开大门，壮大研发力量，谋求多个中心“技术赶超”（technological catch-up），共同分享成果，构建新一代芯片技术相互依存命运共同体。


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