欧洲半导体要实现自主可控?

  IC Insights发布的2021年第一季度全球前15大半导体公司营收榜单中,英飞凌和意法半导体(STM.US)位列其中。如果把纯晶圆厂台积电排除在外,那么总部位于荷兰的恩智浦(NXPI.US)也将会入围这个榜单。

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图源:IC Insights

  追溯历史也能发现,自1987年起,三位决赛圈选手常驻全球半导体20强三十余年。除此之外,光刻机霸主ASML、汽车零件大厂博世等一众老牌强势企业,凭借过硬的实力让欧洲半导体保有“排面”,支撑着欧洲半导体不容忽视的行业地位。

  然而,巨头光环下的欧洲半导体产业正在历经新的动荡与陵夷。

  德国电气电子行业协会(ZVEI)公布的微电子业趋势报告指出,全球半导体市场2025年前的年成长率达6.5%,比过去5年增加1个百分点。不过,欧洲半导体的全球市占率反而将从目前的9%,下滑到2025年的8%。经济日报也有报道指出,尽管欧洲积极打造半导体产业链,向自制芯片的目标迈进,但根据研究,未来几年欧洲对亚洲芯片的依赖度将不减反增。

  在全球产业欣欣向荣的产业远景和趋势下,欧洲半导体市场份额日渐萎缩已成事实。无论是市场份额、营收排名还是对全球半导体市场的影响力,欧洲各方面表现都呈逐年下降的态势。

  偏安一隅的欧洲半导体产业

  上述三巨头产品布局的思路也是欧洲半导体发展的缩影,作为早期发展半导体产业的地区之一,欧洲将汽车半导体和工业半导体两个细分市场视为产业重点方向。以此为基础,欧洲孕育了上述汽车和工业半导体领域的巨头,在功率器件、微控制器、传感器、射频技术、半导体设备和汽车芯片等传统领域表现强势。

  然而,在汽车方面的成功,掩盖不了其在数字芯片上的溃败。随着行业向前发展,欧洲半导体在新兴消费电子领域缺乏亮点,同时由于没有重点布局存储器、手机芯片、晶圆代工等业务领域,所以当移动芯片和存储器市场打得热火的时候,欧洲半导体产业仍“偏安一隅”, 错过了多个半导体行业发展的风口时刻。如今在5G与人工智能为代表的新兴前沿科技领域,欧洲半导体也并没有太多建树。

  不尽人意的现状与欧洲半导体厂商将业务外包和“外向型”的发展路线也不无关系。无论是设备制造商还是三巨头,主要客户都在欧洲之外,据数据统计,2015年还有2/3的芯片在欧洲本地生产,到2020年仅剩55%。同时,ST、英飞凌和恩智浦近五年来把九成以上的晶圆厂都设在了欧洲以外,整个欧洲纯晶圆厂销售额在全球的占比从十年前的10%降到目前的6%。

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  2020年度纯晶圆代工各地区销售额占比,括号内为2010年占比(图源:IC Insights)

  另有数据显示,在2010年至2020年期间,欧洲在全球无晶圆厂半导体领域的份额已从4%降至2%,这一下降趋势可能还会持续。由此带来的后果则是产业链上晶圆制造和封测工艺部分的 “两头缺失”。

  各项份额持续下降的背后,较为依赖外部产能、缺少高端芯片制造技术等方面的弱势,是欧洲半导体产业不争的事实。目前全球晶圆代工市场,前十大企业中没有一家来自欧洲,去年下半年左右开始的这轮缺货潮,更是直接引爆晶圆代工厂产能供需问题,愈发凸显了欧洲对芯片制造商的依赖。

  再加上中美贸易战中,美国在芯片领域对中国的企业的全方位制裁,令其他国家也意识到产业链自主可控的迫切性。很显然,伴随着美国一系列振兴半导体制造的政策出台,欧洲也感受到了危机感。

  重新寻找话语权

  为减少对外部的依赖,欧洲正努力打造自己的半导体产业链。2020年底,欧盟17国联合发布了《欧洲处理器和半导体科技计划联合声明》,旨在推动欧盟各国联合研究及投资先进处理器及其他半导体技术。

  该声明提出了一项野心勃勃的计划,计划在未来两三年内投入1450亿欧元(约合人民币1.2万亿元)的资金,在2030年前欧盟半导体市场份额提升至全球20%,同时还将有能力生产最先进的2nm芯片。

  北京半导体行业协会副秘书长朱晶对此表示,欧洲将重振芯片制造的突破重点放在2nm上,目的显然是希望在技术革新的关键节点导入,实现“换道超车”,同时以此为契机向1nm甚至埃米领域推进。

  众所周知,欧洲是全球半导体产业发达的地区之一,源于欧洲半导体产业长期以来在工业和汽车上的传统优势,让功率半导体和车用半导体成为了欧洲半导体产业最具竞争力的领域。尤其是英飞凌、ST和NXP三巨头,无论从营收还是排名来讲,一直都保持相对平稳的位置。但或许也正因为如此,以三巨头为代表的欧洲半导体产业似乎显得稳健有余,而活力不足。

  多年来,欧洲也曾尝试过提升自身的芯片制造能力,但一直没有出现更加先进的晶圆厂,始终被美国、韩国,以及台积电等代工厂压制着。与强大的设计、研发实力相比,欧洲在晶圆制造特别是先进工艺上的实力相对薄弱。

  为什么欧洲在半导体制造方面实力不足?台湾经济研究院研究员刘佩真指出,重要原因是欧洲企业的意愿不强。从三巨头业务类型来看,恩智浦主攻车载通信和射频芯片模块,收购飞思卡尔使其一举成为MCU领域的全球第一,去年再次收购Marvell的无线连接业务,开始大力拓展射频业务;英飞凌近来持续加码功率半导体业务,2019年收购赛普拉斯加强了MCU与互联技术的实力;ST依托传感器、MCU、功率半导体等业务的实力,同样关注汽车、工业半导体与消费电子领域。

  不难发现,这些领域的芯片使用到的工艺技术多为传统特色工艺,加之终端客户大多位于亚洲,因此欧洲半导体企业更倾向于采取Fablite模式,即核心的产品技术在自家晶圆厂中生产,而将非核心产品委托给代工厂加工,此举也就导致了欧洲企业没有建设庞大晶圆制造产能的需求。

  再看另一边,长期以来傲慢的美国开始敦促台积电等芯片制造商在美国建厂,一方面反映了美国对失去芯片制程技术主控优势的焦虑;另一方面也透视出未来芯片产能或将成为国家之间较量的重要武器之一。

  急需突围的欧洲自然也意识到了芯片制造环节的重要性。从技术上考虑,欧盟可以建造和运营先进工艺晶圆厂,但在过去的十年中,欧洲几乎没有投资于先进工艺芯片制造,没有稳定的客户群支持,欧洲先进工艺晶圆厂很难做到可持续。

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  2010年、2015年、2020年全球各地区晶圆产能分布情况(图源:SNV)

  上图显示了2010年、2015年、2020年六个地区的晶圆总产能。可以看到,过去十年,欧洲几乎没怎么投资芯片制造,晶圆产能仅增长18%。相比之下,韩国的产能增长126%,中国台湾的产能增长67%,中国大陆的产能更是增长超过2倍。

  结合芯思想在今年4月份对芯片制造厂商扩产情况进行的汇总数据,数千亿美元的资本涌入,晶圆制造厂貌似没有给欧洲一个机会。

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图源:芯思想

  在此境况下,加注芯片制造业务似乎是欧洲必须要做的选择。今年4月,欧洲开始效仿美国,计划拿出数百亿欧元补贴邀请台积电、三星、英特尔等企业赴欧建厂,就算不是自己的企业,只要在欧洲生产芯片,也能在一定程度上提升本土的芯片制造业实力。

  同时,欧盟正考虑建立欧洲半导体联盟的计划,邀请包括ASML、恩智浦、ST和英飞凌等在内的欧洲半导体企业加入,捆绑欧洲本土企业的利益,旨在全球供应链紧缩的情况下,减少对国外芯片制造商的依赖。此外,欧洲也正在积极的推出产业政策去扶持战略性行业,其中包括支持私营企业对微电子进行投资,也涵盖了德国、法国、意大利和荷兰等国。预计各国政府会根据企业需要投入150亿至500亿欧元扶持相关产业。

  北京半导体行业协会副秘书长朱晶认为,欧盟承诺在当前10年内投入超过1500亿美元发展下一代数字产业,以求扭转在芯片和人工智能等先进技术领域与美国和东亚竞争对手日益扩大的差距。欧洲如若放出大额补贴,其他方面配合得当,与合作伙伴之间就有可能达成建厂条件。

  成败几何?

  晶圆厂意愿

  对于欧洲上述目标实现的可能性,有业者表示,要满足以上目标,必须邀请到台积电、三星、英特尔等代工大厂参与。但各家对于赴欧建新厂,似乎尚未表现出太多兴趣。

  尽管欧盟已经不止一次流露出邀请台积电赴欧建厂的意思,但台积电表示,在经济上,欧洲扩大半导体晶圆厂产能的计划是不现实的,因为扩产是满足需求的。如果将整个半导体供应链转移,将产生非盈利性企业。台积电2021年Q1财报显示,其主要盈利来源在美国和亚洲,这两个区域分别占台积电营收的67%和17%,而欧洲和中东地区仅占该公司营收的6%。而且其原材料供应商也在东亚地区形成了规模效应,产业链在区域发展的成熟度要远高于欧洲。无论是从市场需求以及生产成本来说,都难以支撑起台积电远赴欧洲建厂的理由。

  眼看台积电迟迟未果,三星也绝不贸然行事,更何况三星约75%的半导体产能都集中在亚洲,三星为了和台积电竞争,不会轻易做下赴欧建厂的决定。

  英特尔方面,帕特·基尔辛格上任后,决心重拾芯片制造,制定IDM 2.0战略,包括成立代工服务部、建立专业代工厂。除了在美国投资200亿美元之外,也将在欧洲寻找适合的代工厂选址,但对当地政府开出了80亿欧元的补贴条件。

  目前情形正如国内媒体Techsugar所描述,欧洲半导体开始针对10nm以下甚至是2nm展开布局,但多方回应值得玩味,台积电观望,英特尔谈钱,三星已读不回。

  从产业结构上看,欧洲要重新建立大规模晶圆厂的困难相对较大。欧洲半导体企业以IDM模式为主,本身从设计到生产能够自给自足,Fabless企业无论是数量还是规模都远远落后于亚洲与美国。同时,欧洲只有少数芯片公司需要在7nm、5nm等先进制程节点上设计芯片,致使它们对先进芯片制造的需求微乎其微,这对于台积电、三星等芯片制造商来说,不存在太大的吸引力。

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  2021年全球7/5nm晶圆出货量客户占比预测(图源:SNV)

  因此,相较欧洲而言,晶圆厂似乎更乐意在亚洲、美国等地投资建厂。三星宣布将在本土增加系统LSI和晶圆代工业务的投资;SK海力士称将在韩国投资8英寸晶圆代工业务,同时针对ASML的重要性,计划将在韩国建造一个EUV再制造工厂,用以提升EUV光刻机产能。

  在美国,台积电表示将在美国亚利桑那州尖端芯片工厂追加投资;英特尔也承诺在亚利桑那州再建两家新的制造厂;三星则计划斥资170亿美元在得克萨斯州建造新厂。

  在先进晶圆制造方面,欧洲正在被遗忘。

  押宝2nm的可行性

  与其讨论实现2nm工艺有多难,不如来看欧洲在2nm研发上走到了哪一步?

  据了解,目前欧洲有近50%的晶圆产能是180nm及以上的节点,主要用在功率半导体、传感器和其他类型的模拟半导体方面。在10-20nm节点,欧洲的晶圆产能主要来自英特尔在爱尔兰(14nm)和以色列(10nm)的晶圆厂,目前这些晶圆厂主要服务于英特尔自身的芯片生产需要。就现在来看,欧洲是在先进制程产能方面布局最少的地区。

  以世界规模最大的代工龙头台积电为例,台积电代表了目前最先进的芯片工艺水平,从28nm到14nm,再到7nm和5nm,台积电每次突破的时间都在两年左右。在去年下半年,台积电就实现了5nm芯片的量产,如今正朝着3nm和2nm制程进发。

  欧盟重点提到的2nm先进工艺制造,是未来尚待量产的新工艺,凭借欧洲目前的晶元代工水平,仍存在较大差距。《联合声明》大张旗鼓的背后,实际上除去1450亿的投资数额,并没有提到这笔钱怎么花,执行方案、实施步骤、组织架构甚至产业分工都含糊不清,更多的是高喊数字主权和芯片自主可控的口号。至于计划能否成功,尚需说服先进晶圆厂以及更多企业对此计划产生足够的意愿。

  在德国智库(SNV)研究员Jan-Peter Kleinhans看来,建设一个2nm晶圆厂在技术上是可行的,但如果不能确保其可持续发展,则将浪费数百亿欧元,也与欧洲长期的投资趋势背道而驰。

  欧洲本土企业的“生意经”

  值得注意的是,很多欧洲半导体企业对发展先进制造的意愿并不强烈。

  英飞凌CEO Reinhard Ploss表示,欧洲的科技产业规模不够大,不值得让芯片生产本地化。即使资金被用来在欧盟境内兴建晶圆制造厂,它们的最大客户仍然是外国科技巨头,在这种情况下,生产本土化于事无补;意法半导体CEO也曾表示,没有理由加入潜在的欧盟半导体联盟,即使欧盟委员会正寻求提高欧洲在微芯片方面的独立性;ASML首席执行官Peter Wennink也对此持怀疑态度,他表示:“建立产业链全球化的半导体生态系统已经花费了数十年的时间。如果打算将其分解,将增加成本。”

  从市场透露的消息来看,欧洲半导体厂商们对半导体联盟并不热衷的原因不难理解,该计划所涉及的项目并不在这些公司规划的蓝图当中。欧洲主要半导体公司都专注于传感器、电源管理、射频器件和车用半导体。欧洲IDM企业越来越多地投资化合物半导体(如GaN、SiC),给功率半导体、射频芯片等半导体提供了巨大的优势。

  从欧洲半导体几大巨头的业务重心上看,他们未来将围绕着其强势领域进行发展,以扩大其在半导体行业的影响力。尤其是汽车半导体的发展被业界所看好,被视为下一个能够搅动半导体格局的背景下,在这领域有着数十年积累的欧洲半导体厂商们已然占据了先天优势,自动驾驶成了欧洲努力的重要方向。错失互联网为代表的数字时代,欧洲依靠自身在汽车行业的深厚积淀,发力自动驾驶稳固基本盘,也算得上是一个比较稳妥的选择。

  写在最后

  从整体来看,欧洲在半导体产业拥有很强的实力,人才、技术、资金等都不是欧洲芯片发展的阻碍。目前,欧洲的主要短板在于处理器的设计,晶圆代工等领域,缺少这些领域的领军企业。但在先进制程高度垄断的环境下,短期内很难打破亚洲企业的垄断优势,欧洲半导体产业单靠砸钱是不够的。

  半导体研究机构Gartner副总裁盛陵海强调,终端需求是影响半导体企业营收和产量的主要因素。以日本和韩国为例,都是因为电子制造业发展起来了,进而带动了半导体企业的发展。而后,日本电子产业衰落,日本大公司无法支撑半导体的巨大投入,所以日本半导体产业也只能日渐衰落。

  欧洲的企业文化、市场规则相比美国和亚洲国家有巨大差别,过去欧洲半导体曾经辉煌过,但是当消费电子产业衰退之后,剩下的主要半导体厂商都是和工业和汽车行业相关。鉴于此,欧洲重建半导体产业链很有可能是一个假命题,本来就已经有和当地需求比较相符的半导体企业,再去建先进工艺产线,可能会造成无法盈利的情况。

  道阻且跻的先进晶圆制造之外,或许还有其他选择。欧盟可以考虑把资金和精力花在建立欧洲领先的芯片设计能力上,不执着于换道超车,使欧洲具备领先的芯片设计能力和需求。假以时日,欧洲的芯片设计能力或许会产生吸引制造能力的杠杆作用。

  此时再回看欧洲半导体的自救计划,这份价值1450亿欧元的《联合声明》象征着欧洲振兴半导体的决心,也传递着一向平静的欧洲半导体战场即将狼烟四起的信号。但水花能有多大,能不能成功实现声明中所提到的种种目标,一切都还很难说。

关键字: 编辑:冀凯 引用地址:

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