欧盟对台湾、中国和东亚半导体,制造业的依赖性。半导体是我们经济和社会的重要组成部分:先进半导体推动了第四次工 业革命的发展,如人工智能,而成熟(或“基础”)的芯片在医疗、国防、 绿色、汽车和信息通信技术行业等关键领域无处不在(见下文信息图表)。 通过数据中心、云服务、5G和人工智能等手段,我们的经济之所以能够不断 实现数字化,是因为生产出大量功能越来越强大、能效越来越高的半导体。 半导体技术的进步推动了新一代智能手机、个人电脑、云服务、数据中心、 电信和超级计算机的发展。在尖端和成熟芯片的支持下,这些先进芯片成为 国家工业和军事技术进步的核心。例如,科技公司和强大的军队正在训练人 工智能,以提高战场无人机的自主性或更高效地处理情报数据。而这一切的 实现,都得益于最先进半导体不断增强的计算能力。
因此,获得先进半导体 对于大国在经济和军事领域相对于对手取得技术优势起着核心作用。重要的 是,计算技术的进步可以为社会问题提供解决方案。欧盟、北美和东亚的人 口正在迅速老龄化。通过提高医疗、国防、环保、汽车和信息与通信技术行 业的自动化程度,发达经济体可以解决劳动力短缺问题。总之,先进半导体 将国家工业和军事推向了新的技术高度,在大国竞争中发挥着核心作用,并 有望在未来的关键部门中变得越来越重要。 尖端和传统(或“成熟”)半导体为医疗、国防、绿色和汽车等关键行 也提供了保障。为了确保关键功能,关键行业通常会优先考虑可靠性,而不 是峰值性能。受许多安全规则和法规的制约,这些行业需要成熟的半导体和 值得信赖的供应商。更换产品中的半导体可能需要经过漫长的验证程序,以 确保产品的安全性,可能会威胁到生产。
北约的重要武器系统,如 F35 战斗机,都依赖台积电生产的半导体。很难想象,一个没有尖端和成熟半导体的世界会是什么样子。在“CT 扫描仪、核磁共振成像系统[......]、呼吸机和心脏起搏器”等医疗设备 中,我们都能找到半导体的身影。国防领域也是如此。无人机、战斗机、 潜艇、雷达系统和导弹都依赖于尖端和传统半导体。每个“标枪”导弹发 射系统都包含 250 多个芯片。北约的重要武器系统,如 F-35 战斗机, 都依赖台积电生产的半导体。太阳能电池板和风力涡轮机也依赖不太先进 的芯片。然后是汽车;普通汽车包含 1400 多个芯片。较低级的芯片用于 解锁基本功能,如“电子刹车和安全气囊控制”。这些芯片也用于信息和 通信技术(ICT)。“音频和视频、传感器、Wi-Fi和蓝牙连接”都依赖不 太先进的半导体。
只有少数汽车功能,如高级驾驶员辅助系统(ADAS), 实际上使用了先进的逻辑芯片。 相对而言,除信息和通信技术外,上述关键部门并没有大量使用半导 体。事实上,消费电子产品、手机、游戏机和个人电脑占全球半导体总需 求的一半以上。全球绝大多数逻辑芯片都被消费电子产品、个人电脑和信 息与通信技术基础设施所吸收。医疗、国防、绿色和汽车行业对半导体的 依赖要少得多。因此,尽管半导体密集型消费行业可能会因供应中断而受 到更大的经济打击,但关键行业的终端产品生产也会受到负面影响。
台湾、中国乃至整个东亚的半导体生产超过 70% 的半导体制造是在东亚完成的。过去几十年来,荷兰和欧盟的关键部门和经济在很大程度上依赖东亚, 特别是台湾生产的半导体、其他元件和终端产品。全球半导体价值链由大量 连续的生产步骤组成,其中最重要的是 1. 设计、2.前端制造和 3.后端制 造,即“组装、测试和封装 ”(ATP)(见图 1)。每个步骤都是生产链中部 可或缺的一环。数十年的任务专业化导致这些单独的生产步骤集中在特定的 地理区域。在追求经济效益(和降低成本)的驱动下,所有半导体产品 70% 以上的前端生产和 80% 以上的后端生产都在东亚完成。 台湾主导着逻辑芯片的前端制造,而中国大陆则力图巩固其作为全球主 要后端半导体制造商的地位。台湾,主要是台积电,是世界主要前端逻辑芯 片产业的发源地。
台湾公司在生产最先进芯片的能力和整体生产能力方面都 处于领先地位。92%的先进逻辑芯片(<10 纳米)和 36% 的“后缘”和成熟 逻辑芯片(≤10 纳米)的前端制造都在台湾进行。这是几十年来产业和创 新政策的结果。几十年来,台湾政府一直致力于创造大规模前端制造所需的 条件:投入巨额资金(一座“现代化工厂的成本动辄超过 150 亿美元”), 培训高技能劳动力,并确保源源不断地提供大量能源和水。所需资金的很大 一部分用于进口,以及和确保半导体制造设备的电力供应,其中最重要的是 ASML生产的光刻系统。因此,前端工厂很容易受到能源中断的影响。“停电 和电压不稳”导致工厂每天 24 小时运作中断,会损坏高度敏感的设备。即 使是最短时间的中断,也会对工厂造成长期损害。例如,一场暴风雪导致恩 智浦和三星关闭了位于德克萨斯州奥斯汀的生产工厂。
三星的停产持续了一 个月,损失超过 2.7 亿美元。后端制造是制造流程中必不可少的后续步骤,主要在中国大陆和台湾地 区,乃至整个东亚地区进行。这一步的进入门槛要低得多,因为这一步不太 复杂,资本密集度较低,但劳动密集程度较高。全球近 40% 的后端制造都 是在中国大陆完成的。台湾是全球第二大后端制造地,占 30%。简而言之, 如果台湾和中国大陆这两个台湾军事冲突的主要当事方的半导体制造流程和 出口中断,欧盟的关键部门和更广泛的经济将面临风险。 更广泛地说,全世界都依赖东亚生产半导体。韩国是全球内存芯片生产 无可争议的领导者,只不过对其市场份额的估计各不相同。据报道,韩国三 星和 SK 海力士在“DRAM 和 NAND 存储芯片”生产领域合计占“超过 60% 的市场份额”。这些存储芯片“用于管理和存储设备、个人电脑、智能手机 和 SD 卡上的数据”。
另一项估计发现,2019年,日本和韩国合计占全球内 存芯片产量的 64%,其中韩国的产量占三分之二以上。台湾生产的逻辑芯片 无法取代韩国生产的存储芯片。因此,韩国是半导体生态系统中一个独立但 又必不可少的环节。日本在 20 世纪 80 年代曾是半导体价值链中的世界领 导者,现在仍继续为台湾、韩国和中国大陆提供半导体制造所需的化学品和 加工材料,如晶圆。此外,日本还占有“光刻胶市场 90% 以上的份额,光 刻胶是光刻工艺的重要设备”。而光刻设备又是半导体生产的关键。总之,在越来越多的半导体生产中,韩国和日本都发挥着不可或缺的作用。总之,在越来越多 的半导体生产中, 韩国和日本都发挥 着不可或缺的作用。图 1. 半导体制造主要集中在东亚: 台湾和韩国主导前端制造。中国大陆在组 装、测试和封装 (ATP) 领域的重要性日益凸显
尽管有《美国芯片与科学法案》和《欧洲芯片法案》等产业政策, 但 在 2020 年代,全球仍然会依赖东亚,特别是台湾的半导体生产。半导体 生产不容易转移,成本也不低。台积电位于美国亚利桑那州的两座先进逻 辑芯片生产工厂预计将分别于 2024 年和 2026 年竣工。这些工厂的预计 总成本为 400 亿美元,几乎是荷兰 2024 年国防预算的两倍。台积电还在美国以外的地区建立多样化的生产基地。日本的一座晶圆厂 将于 2024 年开业。此外,该公司正在就进一步扩建日本工厂进行谈判,并 计划在德国投产一座晶圆厂,作为与欧洲合作伙伴合资的一部分,并享受德 国的补贴。然而,亚利桑那州两座晶圆厂的总产能将“不到台积电总产能的 5%”。工作文化的差异、缺乏熟练劳动力以及较高的生产成本成为亚利桑那 州项目的障碍。
俄罗斯入侵乌克兰以及随后的能源危 机给欧洲的能源密 集型产业带来了巨 大压力。将晶圆厂迁往欧盟可能会更加困难。由于能源价格相对较高,这些工厂 的生产成本可能会更高。俄罗斯入侵乌克兰以及随后的能源危机,给欧洲的 能源密集型产业带来了巨大压力。事实上,在整个 2022 年,欧盟的天然气 价格是美国的 6 倍多,是中国的 2.5 倍多。 2023 年的前六个月,尽管价 格有所下降,但欧盟的天然气价格仍然远高于美国。欧盟能源密集型产业的 前景并不明朗,因为欧盟的能源几乎完全依赖进口。而此时,由于地缘政治 动荡和其他趋势,国际能源市场很可能仍将更加动荡。因此,在可预见的未来,能源价格更有可能继续走高而不是走低。总之,台湾海峡乃至整个东亚地区的和平与稳定关系到荷兰和欧盟的巨 大利益。
毕竟,地区和平是从该地区向欧盟不间断供应半导体、零部件和终 端产品的先决条件。很难想象,世界没有东亚尖端和成熟的半导体生产会是 什么样子:这些产品对医疗、国防、信息和通信技术、绿色能源和可持续交 通产业等关键领域至关重要。关键行业的终端产品生产将受到半导体生产中 断的负面影响。过去几十年来,荷兰和欧盟的关键部门和经济已开始严重依 赖东亚,特别是台湾生产的半导体、其他组件和终端产品。尽管制定了《美 国芯片与科学法案》和《欧洲芯片法案》等产业政策,但到 2020 年代,全 球仍然会依赖东亚,特别是台湾的半导体生产。将工厂迁往欧盟可能会更加 困难。由于能源价格相对较高,这些工厂的生产成本可能会更高。【未完待续】请继续关注下一期。