一個曾經(jīng)的芯片大國，要建成一條先進(jìn)制程邏輯芯片的生產(chǎn)線，大概要用多久時間、花掉多少錢？
日本新成立的半導(dǎo)體公司Rapidus，試著給出了一個解答：5年，540億美元。差不多每年110億美元。
中國呢？按歐盟去年底發(fā)布的全球研發(fā)2500強(qiáng)企業(yè)，中國大陸的芯片企業(yè)入圍了11家，它們在2021財年共投入研發(fā)支出22億歐元，資本支出78億歐元，折算下來，差不多接近110億美元。
也就是說，中國十余家研發(fā)投入最大的芯片上市企業(yè)，一年的總投入，正好和日本一家去年成立的企業(yè)的預(yù)算持平。如果放眼全球，中國的芯片研發(fā)領(lǐng)先企業(yè)，數(shù)量占全球1/8，但一年的研發(fā)投入僅占全球的1/45，資本支出稍好一點，也僅占全球的1/16。
反倒是一直揮舞大棒，喊著本土優(yōu)勢要丟了的美國，39家芯片企業(yè)的研發(fā)投入達(dá)到了480億歐元，超過其他國家所有企業(yè)的總和；資本支出也達(dá)到了380億歐元，接近全球1/3的水平。
“半導(dǎo)體即國家”
盡管政府下定決心開始砸錢，很多人并不看好日本重振芯片榮光的努力，包括日本自己。
2006年的時候，東芝、日立、瑞薩就曾構(gòu)想成立新的代工企業(yè)，半年就失敗了。當(dāng)時，全球芯片產(chǎn)業(yè)鏈的分工已經(jīng)初步確立，說著要另起爐灶，但走起步來，大家的調(diào)子并不一致。
這次被委以重任的Rapidus，去年剛剛成立，8家日本本土企業(yè)出資，公司名寓意“快”。該公司社長小池淳義表情嚴(yán)肅地說，日本已經(jīng)落后了十到二十年。目前，日本自己能制造的最先進(jìn)的芯片，出自瑞薩電子的40納米工廠。
日經(jīng)新聞戳破了謹(jǐn)慎樂觀的氣氛。它援引了出資企業(yè)高管的匿名評論，稱“赤手空拳難以贏得國際競爭”，“只是給（日本）經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省面子”；一家材料企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)則直言“不可能取得成功”。
日本并非一無是處。日本的芯片產(chǎn)業(yè)一度超越美國，占全球一半市場以上，雖然此后被美國發(fā)起的貿(mào)易戰(zhàn)阻擊，逐步?jīng)]落，退守于芯片制造設(shè)備與材料等領(lǐng)域，但消瘦下來的日本芯片產(chǎn)業(yè)，仍然為全球芯片產(chǎn)業(yè)提供了超過50%的關(guān)鍵材料和40%以上的設(shè)備。
這次也不再是單打獨斗。日本加入了美國牽頭的“Chip 4”芯片聯(lián)盟。Rapidus先后與美國IBM合作，并拜訪了比利時等歐洲國家的潛在合作對象。
芯片的地緣政治色彩越來越濃厚，日本擔(dān)憂過多引入美國元素，最終會失去中國市場。中國是全球最大的芯片消費市場。美國半導(dǎo)體協(xié)會（SIA）最新報告顯示，去年中國芯片市場達(dá)1800多億美元，占全球5735億銷售額的30%左右。
截至目前，象征著“半導(dǎo)體即國家”的Rapidus，從鎧俠、索尼、日本電氣、軟銀、豐田、日本電裝、日本電信及三菱UFJ等8家企業(yè)處，獲得了總共73億日元資金，約合0.55億美元。去年至今，鎧俠與索尼為各自芯片領(lǐng)域的市場化項目，分別準(zhǔn)備了1萬億日元與9000億日元。
日本政府為Rapidus補(bǔ)貼了700億日元，是日本企業(yè)的10倍。同時，為了吸引臺積電進(jìn)駐熊本縣，又花了7740億日元，是Rapidus的10倍。
提前計劃的產(chǎn)業(yè)政策，有成功也有失敗，很多時候，市場會沿著車轍前進(jìn)。
昂貴的獨立自主
中國的底子遠(yuǎn)比日本薄弱。
如果嫁接在全球芯片供應(yīng)鏈上，中芯國際可以實現(xiàn)14納米工藝的量產(chǎn)，還被曝光已生產(chǎn)7納米芯片。如果只剝離美國設(shè)備，即北京的“Non-A生產(chǎn)線”，就只能制造電路線寬為40納米的落后幾代的半導(dǎo)體。作為中國最領(lǐng)先的芯片代工企業(yè)，中芯國際大部分收入來自45納米級以上工藝。排名第二的華虹半導(dǎo)體大部分收入來自55納米及以上工藝制造的芯片。
芯片自主背后是芯片設(shè)計軟件、制造設(shè)備、關(guān)鍵材料與測試封裝設(shè)備的自主。如果以訂單金額計算，中國晶圓代工行業(yè)的前道設(shè)備國產(chǎn)化率普遍不足10%。對光刻機(jī)的突破，中國主要寄望于上海微電子裝備（SMEE），它最先進(jìn)的ArF產(chǎn)品僅支持90納米光刻制程。
如果各環(huán)節(jié)都要另起爐灶，中國要對研發(fā)支出的總金額做好心理建設(shè)。從2012年到2021年，全球研發(fā)2500強(qiáng)中的所有中國芯片企業(yè)，研發(fā)支出增長了7倍，但至今仍是全球最低水平，甚至僅為美國企業(yè)10年前的1/10。目前，中國芯片企業(yè)的研發(fā)支出為全球的1/45，10年前的占比更低。
不考慮后發(fā)優(yōu)勢，中國芯片產(chǎn)業(yè)鏈要完全獨立自主，就要補(bǔ)上這十年來的研發(fā)舊賬，至少追加40倍于過去十年來全球研發(fā)總投入的金額。這還沒算上修建廠房與購買設(shè)備的資本支出。而且，并非所有研發(fā)成果都能投入生產(chǎn)，最終的贏家和輸家，取決于成本、功能和可量產(chǎn)性。
華為過去是中國半導(dǎo)體領(lǐng)域的領(lǐng)跑者，也是最早應(yīng)對美國制裁的標(biāo)桿。2021年發(fā)售的華為Mate40E，中國零部件占比增至57%，較此前Mate30的30%大幅上升。2022年，華為小型5G基站，美國零部件占比已降至1%，國產(chǎn)零部件升至55%。但這主要是設(shè)計方品牌，部分實際制造商不詳。
華為正在著手重構(gòu)中國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈。被美國制裁的福建晉華集成電路（JHICC），停擺幾年后已悄然復(fù)工復(fù)產(chǎn)，外界認(rèn)為華為是其神秘大客戶；晉華工廠的對面，從事半導(dǎo)體封裝業(yè)務(wù)的渠梁電子，正在推進(jìn)工廠二期工程的建設(shè)，大多數(shù)產(chǎn)品面向華為。
據(jù)海外媒體統(tǒng)計，近幾年來，華為著手重構(gòu)中國半導(dǎo)體供應(yīng)鏈，包括合作方與地方政府投入，累計已達(dá)4000億元人民幣。中國需要更多華為，華為的努力也亟待市場驗證。
日本深知本土企業(yè)共同進(jìn)退的利弊。日本的制造設(shè)備供應(yīng)商，如尼康和佳能，在其業(yè)務(wù)中最優(yōu)先考慮日本的DRAM制造商，最輝煌的時候，充分發(fā)揮了內(nèi)部循環(huán)的高效，日本半導(dǎo)體和設(shè)備行業(yè)的全球市場份額，并行上升，而在當(dāng)產(chǎn)業(yè)衰落時，它們也遵循同樣路徑，迅速跌落。
低收入低投入創(chuàng)新陷阱
華為面臨很大的壓力。由于技術(shù)與產(chǎn)品受限，華為的收入正在縮水。2021財年，華為營收6368億元人民幣，較上一年縮水了約2500億元人民幣。
盡管收入大幅縮水，華為沒有削減研發(fā)支出。2021財年，華為在研發(fā)上投入了1427 億元，與上一年基本保持一致。得益于此，華為在全球研發(fā)2500強(qiáng)上的排名，從2020財年的全球第二，僅跌至2021財年的全球第四，被美國的Meta與微軟反超。全球研發(fā)投入最高的前10家企業(yè)中，僅華為研發(fā)投入幾乎0增長，其余增幅多數(shù)都在12%-20%之間。
這也是中國整個芯片產(chǎn)業(yè)的困境。在最新的全球研發(fā)2500強(qiáng)中，中國企業(yè)的收入較低，利潤率墊底。企業(yè)研發(fā)強(qiáng)度（企業(yè)在研發(fā)上投入的金額占企業(yè)營收的比例）僅為4.7%，是日韓企業(yè)的1/2，美國企業(yè)的1/4。中國所有上市芯片企業(yè)的研發(fā)強(qiáng)度稍高，2022年上半年約為8%，仍低于全球同行。而美國芯片企業(yè)研發(fā)強(qiáng)度長期保持在20%左右，歐洲約為15%，中國臺灣與日韓均在10%左右。
美國芯片企業(yè)則以較高的研發(fā)支出，產(chǎn)生了較高的營收與利潤率，為進(jìn)一步增加研發(fā)預(yù)算提供了空間。自20世紀(jì)90年代以來，美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)一直是全球芯片銷售的領(lǐng)頭羊。美國非常警惕中國的追趕。美國預(yù)計，如果不對本土企業(yè)增加補(bǔ)貼，全球市場份額預(yù)計將從2021年的46%，下降到2030年的36%；同期中國大陸的市場份額將從9%飆升至23%，也就是說美國失去的份額，幾乎全部為中國所得。
中國芯片企業(yè)研發(fā)強(qiáng)度低，也與所處的供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)與發(fā)展階段有關(guān)。中國芯片企業(yè)的資本開支強(qiáng)度，要高于美國與歐盟，說明最近在代工制造領(lǐng)域的投入較大。但即使如此，與更擅長代工制造的中國臺灣與韓國，研發(fā)強(qiáng)度要顯著高于中國企業(yè)。
中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會集成電路設(shè)計分會的理事長魏少軍，去年底就芯片設(shè)計環(huán)節(jié)，給出了更多解讀。他認(rèn)為中國芯片設(shè)計前十大企業(yè)，研發(fā)投入不足，在“商業(yè)模式”的探索上作了過多的嘗試；還未做強(qiáng)，大企業(yè)病就已經(jīng)浮現(xiàn)；管理層不穩(wěn)定，政策不連貫。這都會影響長周期的研發(fā)。
此外，芯片產(chǎn)業(yè)的市場化成色不足。2022年，中國芯片設(shè)計企業(yè)總數(shù)達(dá)到了3243家，比上一年增加了400多家，其中，超過80%的企業(yè)，員工數(shù)量少于100人。這些夾縫中生存的小微企業(yè)，總也長不大，很多并非誕生于市場機(jī)制，“活得非常痛苦，就是不愿意被整合”，扮演著繼續(xù)搶政府補(bǔ)貼與挖行業(yè)資源的“攪局的角色”。
衰落的日本半導(dǎo)體業(yè)，也有同樣的問題。除了活躍在舞臺上的知名企業(yè)，目前，日本各地有大約80家不知名的上一代技術(shù)的半導(dǎo)體中小工廠。在解決半導(dǎo)體短缺的背景下，日本政府傾注了470億日元補(bǔ)貼，結(jié)果為這些企業(yè)續(xù)了命。它們?nèi)匀粵]有未來。
硅幕割裂全球創(chuàng)新
砸錢只是創(chuàng)新的必要條件，不是充分條件。融入全球創(chuàng)新體系，能夠加速本土創(chuàng)新。但硅幕正在落下，脫鉤仍在繼續(xù)，甚至可能從技術(shù)脫鉤演變?yōu)楫a(chǎn)品脫鉤。這將撕裂全球創(chuàng)新體系。
據(jù)外媒報道，拜登政府正考慮不再向華為的美國供應(yīng)商發(fā)放許可證，以徹底斷絕華為進(jìn)口任何美國產(chǎn)品。
美國已經(jīng)迫使荷蘭和日本就范，控制向中國出售半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備。在協(xié)議生效之前，日本與荷蘭企業(yè)，都在抓緊向中國出口關(guān)鍵設(shè)備。東京電子的營收目標(biāo)下調(diào)了近 25%。
半導(dǎo)體制造商和設(shè)備供應(yīng)商都將是輸家，最大的輸家是整個半導(dǎo)體行業(yè)的創(chuàng)新。芯片制造商涉足下一代工藝，需要新的設(shè)備與工具。設(shè)備供應(yīng)商承擔(dān)了大部分研發(fā)投入與風(fēng)險，需要芯片制造商共同承擔(dān)。但隨著摩爾定律越來越接近物理極限，研發(fā)新設(shè)備越來越難，而在硅幕之下，采購新設(shè)備的客戶越來越少，創(chuàng)新體系正在瓦解。連美國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會也看不下去，聲明過度控制有可能損害美國的工業(yè)基礎(chǔ)。
如果市場完全脫鉤，那么如今這種程度的規(guī)模效應(yīng)就不復(fù)存在，供應(yīng)鏈效率就會大幅下降，產(chǎn)品成本就會大幅上升。如果全球市場一分二，雙方又都要實現(xiàn)規(guī)模制造，就很容易出現(xiàn)產(chǎn)品過剩。美國正在尋求本土制造的許多商品，都面臨供過于求的風(fēng)險，包括芯片和光伏。
存儲芯片正在經(jīng)歷著一場潰敗。韓國SK海力士公司警告說，行業(yè)低迷已是十多年來最嚴(yán)重，還將在未來幾個月進(jìn)一步加深。英特爾最近一個季度收入同比下降了32%，高通的半導(dǎo)體業(yè)務(wù)（QCT）利潤下降了30%。泛林宣布全球裁員7%，中國大陸仍是泛林的第一大市場，但環(huán)比下滑近17%。削減研發(fā)投入，不利于長期創(chuàng)新；繼續(xù)追求資本支出，則會加劇未來的過剩。
主要國家和地區(qū)的半導(dǎo)體行業(yè)，都在追求“自主創(chuàng)新”，又都在提防別人卡脖子。今年，中國臺灣決定為本土芯片公司提供25%的研發(fā)成本稅收抵免。日本半導(dǎo)體國產(chǎn)化補(bǔ)貼達(dá)到了2萬億日元?！稓W洲芯片法案》以壓倒性的投票獲得通過，目標(biāo)到2030年市場占有率從目前的10%提高到20%。有統(tǒng)計稱，全球向世界各地的芯片制造商提供的補(bǔ)貼，加起來已經(jīng)占到了它們年營收的60%。芯片戰(zhàn)已經(jīng)讓市場進(jìn)入畸形。
脫鉤加劇，疊加過剩危機(jī)，中國芯片企業(yè)跳出低收入低投入的創(chuàng)新陷阱，將長期依賴產(chǎn)業(yè)政策的支持，但遠(yuǎn)不再是砸錢那么簡單了。