白宫组织峰会讨论芯片短缺问题

     

　　4月12日，美国白宫组织了一个大企业高管讨论全球芯片短缺问题的会议“白宫首席执行官半导体与供应链弹性峰会”（Virtual CEO Summit on Semiconductor and Supply Chain Resilience），会上，美国总统拜登发言表示，在为半导体行业提供资金的立法方面，他得到了两党支持。拜登说，“今天我收到了一封23名两党参议员和42名两党众议员连署的来信，他们都支持美国芯片计划。”参加会议的包括美国国家安全顾问沙利文和白宫国家经济委员会主任狄斯，美国商务部长雷蒙多，以及包括通用汽车、福特汽车、克莱斯勒母公司Stellantis NV、格芯（GlobalFoundries）、帕卡（Paccar）、恩智浦半导体（NXP Semiconductors）、台积电、AT&T、三星电子、谷歌母公司Alphabet、戴尔、英特尔、美敦力（Medtronic）、诺斯罗普·格鲁曼（Northrop Grumman）、惠普、康明斯、美光（Micron）等19家公司的负责人。

　　据路透报道，沙利文在一份声明中称：“试图以发生一次危机采取一些行动的方式解决供应链问题会造成严重的国家安全漏洞。”一政府官员表示，拜登将敦促国会在半导体制造和研究上投资500亿美元，这是他更广泛关注的一部分，旨在让制造业重新成为美国经济增长引擎和高薪岗位来源。此前，美国制造业投资和生产率增长多年来一直在下降。白宫发言人普萨基表示，在这次会议上，“拜登总统希望直接听取受芯片短缺影响的公司的意见，看看什么最能帮助它们度过这段时期。”上述高级官员还表示，拜登总统提出的投资提议需要时间来实施，但美国政府也在寻求“中短期解决方案，峰会期间将讨论这些方案”。

　　参加了会议的英特尔首席执行官帕特·格尔辛格（Pat Gelsinger）对路透表示，英特尔正在与汽车芯片供应商洽谈，以便在英特尔工厂生产它们的芯片。目标是在六到九个月内开始生产芯片，以解决导致美国一些汽车工厂装配线停工的供应短缺问题。

美国能够开启半导体重振之路吗？

      

　　白宫召开峰会只是美国倡导生产回归政策背景下开始为重振半导体产业而采取行动的各种作为之一。

　　举国参与的技术主导权竞争全面启动

　　为了作为技术大国重振雄风，美国政府和企业合作的计划已经启动。

　　日经新闻报道指出，在拜登政权倡导生产回归政策的背景下，大型厂商英特尔将投入约2万亿日元，在美国建设新工厂。同时涉足量产其他企业研发产品的代工业务。半导体是支撑数字社会的核心产品，但最尖端的开发制造经验容易流向在生产份额上更胜一筹的台湾和韩国企业。英特尔3月23日宣布，今后数年投入200亿美元，在美国西部的亚利桑那州建设新工厂。力争2024年投入运行，将生产用于个人电脑CPU（中央处理器）等、电路线宽为7纳米左右的尖端半导体。

　　英特尔在7纳米开发方面进展迟缓，此次将为卷土重来而展开巨额投资。目前英特尔的竞争对手走在前面。对比今年前3家企业的设备投资额，台积电为280亿美元，三星电子基本相同。英特尔的投资少了约1万亿日元。

　　现在，在半导体产量和技术实力上领先行业的是台积电和三星电子。在代工营业收入上，台积电在份额上超过5成。在微细化方面，2家企业均已量产比7纳米领先1代的5纳米产品，商品投入也自2020年启动。

　　台积电的5纳米产品自2020年秋季开始全部供应美国苹果的智能手机“iPhone12”。甩开其他企业的大型投资是维持技术实力、吸引优质客户的最重要战略。

　　英特尔曾在1990年代在个人电脑CPU领域拉动世界技术，但进入2000年代后失去势头。英特尔采用从开发到生产全部自主完成的垂直整合型业务模式。当时，美国高通等采用的“无厂”经营已开始崛起，但英特尔一直坚持拒绝为其他企业代工，专注于自主产品的经营战略。无厂企业选择的是台积电和三星，台积电更是将半导体生产作为主业。代工企业生产的半导体很广泛，包括家电、智能手机和汽车等。客户和强有力供应商从全球自然而然涌来，技术经验的蓄积取得进展。

　　良性循环在较高技术实力发挥作用的新一代半导体开发生产方面显得明显。被视为5-7纳米以后的尖端半导体生产不可或缺的EUV（极紫外）光刻设备维持供应短缺，但台积电和三星与涉足这种设备的荷兰大型半导体设备企业ASML建立了深厚的人脉。

　　以台积电为例，比5纳米还领先1代的3纳米产品的开发也进入最后阶段。到2024年，启动更为领先的2纳米产品的量产，目前在台湾新竹建设新工厂的筹备工作正在推进。

　　美国政府对英特尔的竞争力下降日趋充满危机感。美国商务部部长吉娜·莱蒙多参加英特尔3月23日的记者会，表示“将创造就业岗位，加强安全保障和供应链”，对此次计划表示了称赞。

　　美国政府重视半导体产业。拜登总统2月签署了调整半导体等供应链的总统令。同时，国会支持了纳入本年度《国防授权法》的半导体投资援助措施。要求国会列入370亿美元补贴等。

　　美国政权和国会加快国产半导体的强化，是因为供应链的风险正在提高。波士顿咨询公司（BCG）统计显示，美国的生产份额已从1990年的37%降至2020年的12%。占22%这一最大份额的台湾存在地缘政治上的风险。中国大陆投入巨额补贴，到2030年预计能达到24%的份额，掌握最大份额。

　　为迎合拜登政权的意向，英特尔此次宣布正式启动代工。这是此前作为投资风险巨大、一直保持距离的业务，但如果无厂企业希望在美国寻找代工厂商，业务的收益性将提高。寻求涉足半导体业务的微软和IBM的首席执行官（CEO）远程出席英特尔的发布会，发出了表示欢迎的评论。

　　在特朗普前政权，国防部不断与英特尔推进新建工厂的磋商。在2021年1月拜登政权上台的同时，全球半导体短缺变得严重，美国政府相关人士表示“危机感迅速提高”。

　　缓解半导体短缺还有很多难处

　　不过，路透的一篇文章通过解析一家美国公司为韩国现代汽车新款电动车IONIQ 5提供芯片的供应链之旅分析指出，在缓解困扰汽车制造等行业的半导体短缺方面，拜登面临很大的难处。

　　文章中所说的该芯片是一种相机图像传感器，由安森美半导体（On Semiconductor）设计，其生产过程始于意大利一家工厂，该工厂在空白的硅晶圆上刻上复杂的电路。接着将晶圆首先发到台湾进行封装和测试，然后送到新加坡存放，之后再送到中国组装成摄像头组件，最后送到在韩国的现代汽车零部件供应商，然后才到达现代的汽车工厂。

　　该图像传感器的短缺导致现代汽车在韩国的工厂空转，使其成为遭受全球芯片供应危机困扰的最新的一家汽车制造商。这场危机已影响到通用、福特和大众等大多数汽车制造商的生产。

　　该图像传感器的曲折旅程表明，芯片行业提高产能以解决当前的短缺以及重振美国芯片制造将是多么复杂。

　　业内高管表示，解决更广泛的供应链问题至关重要，而拜登政府面临着补贴要发给哪些部分的复杂选择。“试图在特定地点重建从上游到下游的整个一条供应链是不太可能的，”安森美半导体高级副总裁大卫·索莫（David Somo）对路透表示，“那将是非常昂贵的。”美国现在只占全球半导体产能的12%左右，低于1990年的37%。行业数据显示，目前全球80%以上的芯片生产集中在亚洲。单个计算机芯片的生产可能涉及1000多个步骤、70个独立的跨境合作和一系列专业公司，这些公司大多在亚洲，大部分不为公众所知。

半导体严重短缺的原因

      

　　英国《金融时报》最近报道，全球电子产品零部件短缺状况正在加剧，而且预计会持续到明年，制约全球汽车制造商的零部件短缺已开始影响领先的科技品牌。

　　报道说，富士康董事长刘扬伟引用分析师的研究报告称，零部件短缺状况预计将持续到2022年。富士康是世界上最大的电子产品代工制造商，它以“鸿海精密”的名称在台湾证交所上市。它为全球所有领先的科技品牌组装电子产品和制造零部件，这使它成为消费电子产品制造业趋势的风向标。在此之前，全球最大的科技公司之一三星电子也警告，全球芯片供需“严重不平衡”。

　　刘扬伟表示，由于富士康的客户都是电子产品行业中的领先企业，订单量是最大的，所以它们受到的影响不像一些规模较小的同行那么严重。他表示，富士康因零部件短缺而无法完成的订单应该在10%以下。

　　里昂证券的台湾区研究部主管陈钧宁表示：“他的话很有意思，因为之前一些PC厂商认为情况可能正在改善，而他说的却似乎相反。”陈钧宁补充说，受短缺影响最严重的零件包括模拟集成电路（即模拟IC），其中包含用于显示驱动和电源管理的芯片。而显示器本身——特别是笔记本电脑显示器——也受到冲击。

　　刘扬伟表示，去年富士康在中国大陆生产的比重扩大至75%以上，原因是中国大陆成功控制住疫情，生产条件比其他地区更快恢复稳定。然而，富士康预计，一旦其他国家的新冠疫情缓解，该公司将把更多产能转移至中国大陆以外。

　　短缺源于美国对华制裁

　　日经新闻指出，全球半导体短缺正在变得严重，其开端是美国政府对中国大陆企业的制裁。代工企业中芯国际（SMIC）等成为制裁目标，订单集中涌向了台湾企业等。再加上汽车用半导体的需求快速复苏，供应短缺迹象加强。以世界最大的台积电等为中心，半导体制造商加紧应对，但有观点认为到2021年下半年才能恢复。

　　1月14日，台积电在台北举行财报发布会。首席执行官（CEO）魏哲家略带困惑地表示，2020年10-12月汽车用半导体的订单突然增加，导致了目前的半导体短缺。他显示出目前难以解决芯片短缺问题的看法。

　　由于新冠疫情的影响，2020年春季汽车行业不得不进行大幅减产。成功遏制疫情的中国市场显示出令人惊异的复苏势头。到6月已恢复至同比增长11%。但是，汽车行业当时“只订购了之后3个月的半导体等零部件，并未拟定乐观的生产计划”，因为疫情已扩大至全世界。

　　不过到7月，世界出现了完全不同的趋势。由于美国特朗普政府加强对华为技术的制裁，台积电等台湾半导体企业自7月起进入了罕见的繁忙期。因为在新制裁于9月启动之前，华为想要确保大量的半导体。相关人士回顾称：“当时有大量订单涌入”。台湾的8月出口额按单月计算创出历史新高。半导体占到出口的36%，当局高官也表示仅对华为的出口，8月就达到约2000亿日元。

　　在新一轮对华为制裁启动的9月中旬，半导体行业受到了“两支箭”的袭击。这次是有传言称美国制裁的矛头将指向中芯国际。美国高通迅速采取了行动，相继走访台积电和联华电子（UMC）等台湾半导体企业，为了替代中芯国际下了大量的订单。

　　不过，情况非常严峻。台积电代工业务的全球份额目前超过5成。再加上联华电子，台湾2家企业就占到了约6成，但在疫情的影响下，在宅需求增加，还有个人电脑、游戏机和新款iPhone的代工等，本来就很忙碌。

　　另一个问题是中芯国际生产的都是技术水平较低的普通半导体。通常用在传感器和电源上，利润空间较小，缺乏吸引力。但对产品来说不可或缺。除了高通，这台湾2家企业从其他地方也收到了大量这种半导体的订单，自9月起变得极为繁忙。

　　汽车行业的趋势又进一步加重了这种状况。7月的时候消费者还在持观望态度，但世界最大的中国汽车市场到8、9月显示出2位数增长，随后各企业改变了态度，决定自10月起进行增产。但是，面对匆忙发出的订单，车载半导体厂商的准备工作无法跟上。包括德国英飞凌科技等企业。

　　此前，这些企业在遇到自己生产不了的情况，会委托台积电和联华电子等生产。这次也想这样做，但台湾企业已处于满负荷生产状态。更何况车用半导体也多为普通半导体，利润空间较小。最终生产跟不上，招致了此次的半导体短缺现象。

　　今后的前景也不乐观。车用半导体的利润空间小，厂商的基本态度是利用已折旧的设备，不再追加投资，等待供不应求得到缓解。台积电2021年将进行约3万亿日元的巨额投资，但大部分将投向附加值高的最尖端产品。

　　1月15日，台积电旗下子公司、世界先进积体电路的董事长方略指出，难以满足汽车行业突如其来的要求。重复订货也很多，难以掌握到底需要多少半导体。

　　如果过度制造半导体，将引发价格崩盘，给经营造成直接打击。各企业仅口头表示需要半导体，如果今后供过于求，存在订单被取消的风险。各半导体企业对此感到不安，不会轻易启动增产。

　　比特币挖矿潮加剧芯片短缺

　　《金融时报》报道指出，随着比特币价格飙升，加密货币市场红火的隐藏成本正变得越来越清晰。人们越来越清楚地认识到，使用大量计算机设备制造比特币会对环境造成种种后果。比尔•盖茨就是表示担忧的人士之一，他指出，所谓的比特币挖矿每笔交易消耗的电力比人类已知的任何其他方法都要多。

　　比特币挖矿对芯片价格的影响虽然讨论得较少，但可能更为迫在眉睫。从智能手机、电视到汽车，无数东西都需要芯片。比特币由矿工创造，完成大量用于验证交易的计算会让矿工获得比特币。这个过程需要消耗很多能量。矿工还需要越来越强大的计算机设备，也就是矿机，来完成这一过程。

　　比特币的挖出速度与矿机芯片的先进程度有直接关系。随着比特币价格的上升，挖矿的利润也在上升。开采一枚比特币的平均成本约为5000美元。在比特币的交易价格达到每枚约5.8万美元的情况下，丰厚的利润率将将比特币挖矿收入推高至2021年2月创纪录的14亿美元。因此，矿工正在斥巨资购买越来越多电脑和高端芯片。

　　问题是，即使没有加密货币矿工不断增长的需求，半导体行业已经受到全球短缺困扰。新冠疫情、得克萨斯州的暴风雪和火灾已经严重扰乱芯片的生产和供应链。

　　“加密货币矿工的需求增加之际，芯片行业正同时面临从供应紧缩到高端芯片结构性短缺等危机。”野村证券驻首尔研究主管CW Chung表示，“紧张情况应该会持续到年底。”

　　芯片短缺影响到了许多行业。丰田和大众汽车等汽车制造商因此削减了汽车产量。智能手机制造商推迟了新机发布。由于游戏芯片短缺，芯片制造商英伟达（Nvidia）不得不编写一款新芯片，该芯片在检测到自己被用于加密货币挖矿时，效率将降低一半。

　　全球最大芯片制造商台积电和三星生产了大多数用于加密货币挖矿的芯片。这两家企业也是苹果和英特尔等科技企业的主要供应商——在芯片制造商的营收中，这些科技企业占据的比例远大于比特币矿工。即便如此，为那些需要持续供应的产业服务的芯片产能也已减少。

　　除了专业芯片，矿工们还在占据更多的电脑和服务器——这正在推高个人电脑使用的传统动态随机存取存储器（DRAM）芯片的需求。第二季度传统上是服务器所用芯片的需求高峰期，这让情况雪上加霜。服务器对谷歌和Facebook等大型科技企业的业务至关重要。

　　DRAM芯片价格在过去3个月上涨60%，以上所有因素都与之有关。虽然价格上涨提高了芯片制造商的利润，但芯片短缺给该产业曾经可预期的价格周期带来了灾难。按照去年的预期，芯片价格本应该下降。但现在，随着短缺加剧，预计消费品芯片价格将在第二季度进一步上涨20%。Chung表示：“加密货币产业的需求可能对芯片市场造成重大影响——在上一次比特币牛市期间，该产业占据了台积电全部销量的十分之一。”

　　结构性变化正在令情况雪上加霜。智能手机和游戏机制造商改变了采购习惯，在比以往持续更久的高价时期到来之前，囤积了够用数月的芯片。工程师人才短缺也不容忽视。

　　更关键的是，芯片是智能手机和个人电脑等消费电子设备中最昂贵的部件之一。供应增加使价格下降的情况不会很快出现。采购原材料并生产芯片的过程以往至少需要3个月，现在变得更久了。构建产能则需要数年。没有多少其他供应商可以规模化生产。

　　接下来会怎样？过去的行为模式显示，当比特币价格跌破3800美元时，比特币挖矿对大多数矿工而言就不再有利可图了。现在的价格离那个数字还远着呢。

全球半导体行业版图：会更加依赖台湾企业吗？

      

　　日经新闻的分析指出，拜登表示“美国将再次主导世界”，对扩大国内生产显示出积极态度，但其背后是持续提高的依赖台湾的风险。

　　台湾企业的市场份额占比巨大

　　日经新闻指出，在半导体代工领域，台积电等台湾企业的市场份额达到64%。如果台湾的半导体代工厂停产1年，全球的电子产业的年度营收将减少4900亿美元。美国半导体产业协会（SIA）4月1日发布了报告，将上述内容作为“极端假说”提出。这一结论反映出台湾企业在半导体行业强大的存在感。

　　英国调查公司Omdia的数据显示，全球电子产品产业的市场规模2020年为2.4万亿美元。虽然无法单纯比较，但4900亿美元的营收减少相当于其中的2成。

　　代工领域是全球半导体供应链对亚洲依存的典型象征。台湾集邦咨询（Trend Force）的统计显示，台积电（TSMC）等台湾企业在代工领域的份额达到64%。客户包括苹果等众多美国IT巨头。

　　美国高通等一直专注于尖端半导体的开发和设计，提高了在行业内的存在感。没有工厂的高通等“无厂”企业能够大行其道，是因为有台积电等这样的代工企业。

　　日本企业也不例外，瑞萨电子将制造的约3成委托给台湾的代工企业。但是，万一两岸局势收紧，全球的半导体采购将受到根本上的动摇。

　　半导体产业借助国际分工实现增长，结果就是生产不断向亚洲的特定地区集中。波士顿咨询公司（BCG）的数据显示，按工厂所在地区的产能份额来看，2020年台湾和韩国占到世界的43%。美国的份额为12%，在过去20年减少7个百分点，已被份额为15%的中国大陆超过。

　　集中生产提供了效率性，但另一方面，地缘政治风险和灾害风险的应对被忽视。实际上，由于目前的世界半导体短缺状况，美国和日本的汽车厂商正在被迫减产。

　　在4月12日的白宫会议上，拜登表示，他提出的向国内投资补贴500亿美元的法案“获得了跨党派的支持”，呼吁国会表决通过。不过，如果各国都开始构建自给自足的供应链，也存在市场平衡瓦解的危险性。

　　美国半导体产业协会的估算显示，要建立自给自足的供应链，美国需要3500-4200亿美元的前期投资，中国则需要1750-2500亿美元。这些成本直接转嫁到半导体上的话，将涨价35-65%。另一方面，如果此前紧张的供求状况趋于正常化，接下来或许会面临供给过剩的风险。

　　自给自足的成本和风险，带来的打击有可能超过目前的半导体短缺，出现反噬效果。各国将如何维持和协调此前水平分工的全球供应链，也将成为今后的主要焦点。

　　同时，据日经报道，台积电的设备投资正持续迅速扩大。预计2021年比上年增加8成，达到约300亿美元，计划今后3年总计投资1000亿美元。世界今后反而将进一步加强对台积电的依赖，面临一极集中的风险。

　　在台南，环顾四周除工厂以外一无所有的巨大占地内，如今世界最尖端的半导体新工厂在迅速建设。这个工厂将生产的是体现半导体性能的电路线宽为3纳米（纳米为10亿分之1米）的世界最尖端产品。建设地点就在向美国苹果智能手机“iPhone12”供应尖端的5纳米芯片的工厂旁边。

　　由于对世界唯一的“3纳米芯片”充满期待，目前苹果等全球的大企业都在展开争夺战，盼望新工厂完工。3纳米芯片的约一半被苹果囤积，预计用于2022年上市的最新款iPhone上。

　　在台南市以北220公里处。在台积电的总部周边，工厂新建计划也在迅速推进。将建设与在台南正在建设的工厂的3纳米芯片相比更为领先的2纳米芯片新工厂。

　　“在行业内也被称为未知的领域，不认为能真正实现”，日资大型设备企业的高管对2纳米芯片的新工厂感到吃惊。已基本完成工厂用地的取得，即将启动新工厂的开工建设。

　　台积电的投资如今正迅速增加，在今后3年里投资1000亿美元这一规模空前的投资计划，正在为进一步改变采取行动。在短短5年前的2015年投资额约为81亿美元，但2021年预计增至约4倍的300亿美元，大部分用于台南和新竹的新工厂建设，2021年还将进一步招聘9000名员工，加快为实现增长而做准备。