歐盟正有意拿出上百億歐元的補貼，邀請先進芯片制造商赴歐建廠。
歐盟內(nèi)部市場專員蒂埃里?布雷頓（Thierry Breton）將在 4 月 30 日與英特爾、臺積電高管進行對話，并將與三星的代表會談。知情人士透露，Breton 計劃與英特爾談判的歐洲新廠，規(guī)模比歐洲現(xiàn)有最大的晶圓生產(chǎn)基地還要大好幾倍。
Breton 還計劃下周見荷蘭半導(dǎo)體巨頭恩智浦、荷蘭芯片制造設(shè)備巨頭阿斯麥的代表，討論打造歐洲半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的可能性。
作為“2030 年數(shù)字指南針”戰(zhàn)略的一部分，歐盟委員會的目標(biāo)是到 2030 年讓歐洲在全球半導(dǎo)體生產(chǎn)市場中的份額達到 20％，并擁有能生產(chǎn)先進 2nm 芯片的晶圓廠。這將需要數(shù)百億歐元的投資。
但砸下如此巨額的投資，真能換來大的水花嗎？
至少按臺積電董事長劉德音、德國智庫 Stiftung Neue Verantwortung（SNV）的判斷，歐盟的這一宏圖偉志，并不是個聰明的選擇。
4 月初，臺積電董事長劉德音公開提到，美國和歐洲擴大其半導(dǎo)體晶圓廠產(chǎn)能的計劃是“經(jīng)濟上不現(xiàn)實的”，因為這些計劃是為了滿足其自身需求而進行的，如果整個半導(dǎo)體供應(yīng)鏈轉(zhuǎn)移到美國和歐洲，或者如果這些地區(qū)計劃擴大產(chǎn)能，則將導(dǎo)致大量“非盈利性”企業(yè)的產(chǎn)生。他認(rèn)為現(xiàn)階段晶圓產(chǎn)能短缺是不正常的，而當(dāng)前晶圓產(chǎn)業(yè)的能力足夠滿足正常時期的任何需求。
德國智庫 SNV 則分析地更為詳盡，在本月發(fā)布了一份長達 30 頁的報告《歐洲半導(dǎo)體制造短缺 —— 為何 2nm 晶圓廠不是好投資？》，通過回顧過去 20 年全球芯片產(chǎn)業(yè)六大地區(qū)的發(fā)展態(tài)勢，詳細(xì)分析歐洲砸巨資發(fā)展芯片制造業(yè)、建 2nm 晶圓廠為什么是一筆白白浪費錢的投資。
一、歐洲想砸錢建 2nm 廠？過于天真！
德國智庫 Stiftung Neue Verantwortung（SNV）技術(shù)和地緣政治項目主管 Jan-Peter Kleinhans 將歐盟追逐先進芯片制造的風(fēng)險歸為 3 個因素：
其一，歐洲的致命弱點是缺乏先進邏輯芯片設(shè)計能力。歐洲只有少數(shù)芯片公司（如恩智浦、意法半導(dǎo)體、愛立信等）需要在 7nm、5nm 等先進制程節(jié)點上設(shè)計芯片，致使它們對先進芯片制造的需求微乎其微，這對于臺積電、三星等亞洲芯片制造商來說，不存在太大的吸引力。
▲2021 年全球 7/5nm 晶圓出貨量客戶占比預(yù)測
其二，希望歐盟晶圓廠能吸引美國芯片設(shè)計公司訂單的想法也過于天真。美國能吸引臺積電、三星赴美建廠，是因為美國擁有迄今為止最大的芯片設(shè)計產(chǎn)業(yè)。但既然擁有美國本土的先進晶圓廠，為什么美國芯片設(shè)計公司要選擇在韓國、中國臺灣乃至歐洲生產(chǎn)芯片？
其三，過去 20 年，先進芯片制造市場基本沒有呈現(xiàn)過整合的趨勢。晶圓廠投資成本飛漲、設(shè)備需要維持高利用率等種種難題，導(dǎo)致大多數(shù)晶圓廠選擇退出更先進制程的競爭，如今只有英特爾、臺積電、三星還在推進先進制程芯片的生產(chǎn)。
▲2010 年、2015 年、2020 年全球各地區(qū)晶圓產(chǎn)能分布情況
如圖顯示了 2010 年、2015 年、2020 年六個地區(qū)的晶圓總產(chǎn)能?？梢钥吹?，過去十年，歐洲（EU）幾乎沒怎么投資芯片制造，晶圓產(chǎn)能僅增長 18%。
相比之下，韓國的產(chǎn)能增長 126%，中國臺灣的產(chǎn)能增長 67%，中國大陸（CN）的產(chǎn)能更是增長了 2.05 倍。
目前歐洲有近 50% 的晶圓產(chǎn)能是 180nm 及以上的節(jié)點，主要用在功率半導(dǎo)體、傳感器和其他類型的模擬半導(dǎo)體方面。
在 10nm~20nm 節(jié)點，歐洲的晶圓產(chǎn)能主要來自英特爾在愛爾蘭（14nm）和以色列（10nm）的晶圓廠，目前英特爾這些晶圓廠主要服務(wù)于它自身的芯片生產(chǎn)需要。如果以后英特爾開放代工，那情況可能會發(fā)生改變，但至少就現(xiàn)在來看，歐洲明顯是在先進制程產(chǎn)能方面布局最少的地區(qū)。
▲2020 年 12 月全球各地區(qū)不同制程節(jié)點晶圓產(chǎn)能分布情況
由于改進制造工藝必然伴隨著投資新一代制造設(shè)備，因此每個地區(qū)的設(shè)備支出是分析其投資力度的很好參考指標(biāo)。
可以看到，從 2003 年到 2020 年，全球設(shè)備市場從 220 億美元增長到 690 億美元，而歐洲在制造設(shè)備的投資金額卻呈現(xiàn)下降趨勢，從 2003 年的 25.6 億美元減少至 2020 年的 24 億美元。
▲2003~2020 年全球各地區(qū)設(shè)備耗資變化
從市占率來看，2003 年，歐洲占全球設(shè)備支出的 12%，但到 2020 年這一數(shù)字下降到 3%。歐洲、日本、美國在 2003 年占有全球設(shè)備支出的近 60%，這一數(shù)字在 2020 年降至 23%，同一時期，中國大陸及臺灣、韓國的設(shè)備支出總額從 2003 年的 32% 左右增至 2020 年的超過 73%。
▲2003~2020 年全球各地區(qū)設(shè)備市占率變化
那難道是歐洲領(lǐng)先的半導(dǎo)體公司對自家的制造能力投資不足，從而變得越來越依賴海外代工廠嗎？未必。
雖然歐洲公司在邏輯半導(dǎo)體方面高度依賴海外晶圓廠，但一些歐洲公司對自身產(chǎn)能進行了大量投資。如圖，當(dāng)將資本支出（CAPEX）、利潤率（CAPEX 相對于收入）與其他領(lǐng)先的模擬半導(dǎo)體公司進行比較時，可以看到并沒有明顯的差異。
▲2011-2020 年全球各地區(qū)多家領(lǐng)先半導(dǎo)體公司的平均資本支出利潤率
在過去 10 年里，模擬半導(dǎo)體供應(yīng)商的資本支出利潤率在 3% 到 15% 之間。像英特爾（15-25%）和臺積電（30-50%）這樣專注于延續(xù)摩爾定律的公司，資本支出利潤率要高得多。
當(dāng)升級舊晶圓廠或建造新晶圓廠時，歐洲 IDM 越來越多地投資于化合物半導(dǎo)體，如 GaN 和 SiC。這些復(fù)合材料的物理特性對尤其是功率半導(dǎo)體、射頻芯片等半導(dǎo)體提供了巨大的優(yōu)勢。
由于歐洲主要半導(dǎo)體公司都專注于傳感器、電源管理和射頻半導(dǎo)體，因此它們在這方面做更多投資，本身歐洲 IDM 芯片最終用在消費電子產(chǎn)品的數(shù)量就比較少，再加上通往先進制程的門檻越來越高，歐洲在先進邏輯半導(dǎo)體方面的投資越來越少，也不足為奇。
在 Jan-Peter Kleinhans 看來，建設(shè)一個 2nm 晶圓廠在技術(shù)上是可行的，但如果不能確保其可持續(xù)發(fā)展，則將浪費數(shù)百億歐元，也與歐洲長期的投資趨勢背道而馳。
而如果要使得先進晶圓廠有長期的發(fā)展空間，那么歐盟首先應(yīng)該做的，是投資先進芯片設(shè)計。
二、為什么歐盟應(yīng)該先投資芯片設(shè)計？
依賴于“摩爾微縮”的邏輯芯片通常是通過無晶圓廠公司和晶圓廠的協(xié)作，這樣的勞動分工更具成本收益。
如今，無晶圓廠芯片設(shè)計公司占全球集成電路銷售額的近 33%，遠(yuǎn)高于 2000 年的 9%。
美國擁有 65% 的市場份額，是迄今最大的無晶圓廠公司聚集地。由于無晶圓廠公司可以完全專注于芯片設(shè)計，他們擁有半導(dǎo)體行業(yè)中最高的研發(fā)利潤率，通常是 20-30% 甚至更高。
▲2011-2020 年十大無晶圓廠上市公司研發(fā)耗資
如圖顯示了 10 家最大的無晶圓廠上市公司在過去 10 年的累計研發(fā)投資。此類研發(fā)活動使得美國無晶圓廠公司長期保持領(lǐng)先地位，并開發(fā)越來越復(fù)雜的邏輯芯片。
同期，歐洲無晶圓廠行業(yè)的市場份額從 2010 年的 4% 下降到 2020 年的 2%。目前歐洲只剩下兩家公開上市的無晶圓廠芯片設(shè)計公司，分別是總部在英國的 Dialog 半導(dǎo)體和總部在挪威的 Nordic 半導(dǎo)體。隨著日本瑞薩電子宣布收購歐洲最大的無晶圓廠企業(yè) Dialog 半導(dǎo)體后，歐洲無晶圓廠的這種下滑趨勢很可能會持續(xù)下去。
2013 年，歐盟確定需要加強芯片設(shè)計能力和無晶圓廠行業(yè)。歐盟委員會和該行業(yè)計劃“加強其電子設(shè)計行業(yè)和無晶圓廠半導(dǎo)體公司的實力”。2018 年，歐盟委員會再次計劃通過“歐洲設(shè)計聯(lián)盟”和“戰(zhàn)略設(shè)計倡議”來加強歐盟芯片設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)。
但現(xiàn)實并沒有如計劃那樣發(fā)展，相反，歐盟的無晶圓廠產(chǎn)業(yè)在過去 10 年中萎縮了 50%。
更糟糕的是，歐盟委員會最新的《2030 數(shù)字指南針》十年計劃，幾乎只關(guān)注制造業(yè)，而對芯片設(shè)計投資缺乏清晰的愿景。
在 Jan-Peter Kleinhans 看來，如果歐盟不能通過顯著加強其芯片設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)，來創(chuàng)造對尖端晶圓制造的需求，那么投資于先進晶圓廠將是徒勞的努力。
三、歐洲建芯片工廠，能否緩解汽車芯片緊缺？
此前在接受德媒采訪時，Thierry Breton 曾說，因汽車產(chǎn)業(yè)深受缺芯之苦，歐洲有必要強化半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，歐盟對 10nm 以下的先進制程尤其感興趣，計劃擴充設(shè)計和制造的產(chǎn)能。
但先進晶圓廠的建設(shè)，真的來得及解決歐洲汽車業(yè)的痛處嗎？
答案是作用不大。
大多數(shù)汽車芯片都是基于成熟的工藝節(jié)點，當(dāng)前汽車短缺主要是 3 個因素互相作用的結(jié)果。
第一個因素是汽車制造商對汽車市場從疫情中復(fù)蘇的速度做出了過于悲觀的預(yù)測。這意味著汽車制造商及其 Tier-1 供應(yīng)商在 2020 年第二、第三季度停止訂購芯片。
第二個因素是整個汽車供應(yīng)鏈講究準(zhǔn)時交貨，導(dǎo)致汽車制造商以及 Tier-1 和 Tier-2 供應(yīng)商基本上沒有庫存。而當(dāng)市場恢復(fù)比預(yù)期更快時，因為沒有庫存，汽車供應(yīng)商不得不重新訂購芯片，而造一個芯片至少要 4~6 個月的時間。
第三個因素是員工在家工作致使消費電子產(chǎn)品需求強勁，對半導(dǎo)體產(chǎn)能需求也更大。當(dāng)汽車供應(yīng)商增訂芯片時，晶圓廠已經(jīng)滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)，幾乎勻不出更多產(chǎn)能來給汽車廠商造芯片。
在這種情況下，只有當(dāng)汽車芯片供應(yīng)商已經(jīng)用這個特定的芯片廠進行設(shè)計，或者如果代工廠為汽車客戶保留了一些產(chǎn)能，歐盟晶圓代工廠才會有所幫助。
但后者不太可能，因為消費電子產(chǎn)品也需要大量的產(chǎn)能，歐盟晶圓代工廠也需要為這些客戶服務(wù)。因此即便歐盟建設(shè)自己的晶圓代工廠，也難解汽車芯片短缺的燃眉之急。
結(jié)語：歐盟大舉投資先進晶圓制造，并非明智之舉
總而言之，德國智庫 SNV 分析認(rèn)為，歐盟大舉投資先進晶圓制造是不明智的。
盡管此前曾有強化歐洲半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的相關(guān)努力，但這些的成效不太顯著。過去三十年里，歐盟半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在全球的市場份額僅有約 10%。
既沒有先進晶圓廠、又沒有先進邏輯芯片設(shè)計能力的歐洲，如果在沒有可行商業(yè)案例的情況下投資先進邏輯晶圓廠，很可能會浪費數(shù)十億歐元的公共和私人資金，是“徒勞的努力”。
由于歐洲自己的半導(dǎo)體行業(yè)主要是在落后的尖端和成熟的工藝節(jié)點上設(shè)計邏輯芯片，用于工業(yè)和汽車應(yīng)用，因此，SNV 得出結(jié)論，如果歐盟想在當(dāng)下投資晶圓廠，這些投資應(yīng)該集中在 14nm 及以上的后端晶圓制造上。
此外，歐洲發(fā)展芯片的關(guān)鍵問題不僅僅是晶圓制造，缺乏先進的邏輯芯片設(shè)計才是歐洲的致命弱點。但在歐盟委員會發(fā)表的《2030 年數(shù)字指南針》十年計劃中，顯然未將芯片設(shè)計排在發(fā)展的優(yōu)先級。
在歐洲出現(xiàn)先進芯片制造需求之間，如果強行增設(shè)晶圓廠，往好了說是樂觀，往差了說，則是有些天真了。
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