晶片荒|望重整半導體供應鏈 拜登意圖或不在中國

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拜登本周三(2月24日)簽下行政命令,特別針對半導體、稀土等關鍵商品的供應鏈啟動為期100日的檢討。同日稍早,拜登邀請國會兩黨議員為半導體供應問題會面,其後提出將要求國會撥款370億美元加強美國的半導體生產能力。在西方媒體近來繼續關注中國可能限制稀土出口的背景下,拜登此舉似乎劍指中國,是特朗普時代對華貿易戰和科技戰的延續。

不過,如果我們留意到近來晶片市場供應嚴重短缺的問題,其實就可以知道,拜登的行政命令長遠而言也許是以中國為目標,但其中短期的關注重點卻果真是美國晶片供應不足的問題。

一直被美國針對的華為美國公司保安總監珀迪(Andy Purdy)也對拜登的行政命令作出正面表態,指命令顯示出拜登正進一步處理美國半導體產業的實質供應安全問題,表示「華為也許是一個分散注意力的東西」,且聲言他希望新政策最終將使美國企業可以向華為供貨,稱這是對美國有利之事——根據分析,目前晶片供應短缺的原因之一,正是出於特朗普政府對國內外企業的眾多供貨限制,導致廠商先行囤積所需晶片所致。

晶片短缺 沒有企業能倖免

目前,晶片供應短缺的「重災區」在於汽車業。在美國較受關注的是通用汽車(General Motors)和福特汽車(Ford Motor)都落實了減產和停工;在歐洲,本田一度停止其英國廠房運作,而德國的福士汽車(Volkswagen)早在去年12月就為晶片短缺問題發聲,以減產和停產應對。根據國際諮詢公司AlixPartners的估計,本年全球汽車業的總收入將因為晶片短缺而減少606億美元。

根據德勤(Deloitte)2020年發表的報告,由晶片推動的電子零件已佔新車生產成本的40%,較2000年時的18%增長超過一倍。(Getty)

除了汽車業外,英特爾(Intel)、高通(Qualcomm)、美光科技(Micron Technology)、AMD等半導體企業都已向拜登政府要求提供解決之法。Sony亦指出晶片短缺是其Play Station 5供不應求的原因;去年第四季收入首破千億美元大關的蘋果公司行政總裁庫克(Tim Cook)也對路透社表示半導體供應非常緊張。

據市場調查機構Counterpoint Research的報告,台灣廠商佔全球晶片製造市場超過一半,從德國經濟部長阿爾特邁爾(Peter Altmaier)到白宮國家經濟委員會主席迪斯(Brian Deese)近兩個月都有與台灣經濟部長王美花聯絡,要求對方幫忙解決晶片供應不足的問題。

台灣近來因缺水而限制供應的政策——佔全球市場28%的台積電(TSMC)每日用水15.6萬噸——更進一步引起業界擔心台灣缺水會影響晶片生產,導致全球從汽車到手機的產品都遇上供應樽頸。從此等考慮而言,拜登的行政命令更像是針對台灣的「獨大」位置。

短缺的近因

對於這次供應短缺的成因,外界已有一系列的解讀。首先是疫情期間人們對電子產品需求增加,從而增加了對半導體產品的需求。其次是在特朗普政府去年對佔市場份額約11%的中芯(SMIC)實行供貨限制之後,使得原來使用中芯半導體成品的廠商要轉用其他生產商,進一步收緊了全球產能。

同時,特朗普的政策也導致不少企業先行囤積晶片,推高了需求。例如韓國的記憶體巨頭SK海力士公司(SK Hynix)去年7月就曾指其銷售增長是出自「對整體資訊科技供應鏈正在增加的憂慮」;如今「獨善其身」的豐田汽車更承認它之所以不受晶片短缺影響是因為它打破了低庫存的「及時生產制度」(just-in-time),而先行囤積了夠用1至4個月的晶片庫存。

另一方面,疫情的不確定因素也導致部份廠商未能保障好自身的晶片需求。由於目前全球能夠生產高端晶片的只得台積電、韓國的三星,以及(大概可歸入此類的)英特爾,而它們已幾乎盡用其產能,如果一些廠商在去年疫情初期取消訂單的話,那麼它們要重新訂貨就很可能要排在隊尾——這特別影響到實行「及時生產制度」、而且佔半導體製造商生意比例遠低於手機廠商的汽車企業。

但造成此次短缺的更深遠問題(亦即是拜登似乎想解決的問題),卻是半導體產業近年的發展。

台積電本年將投入280億美元投資增加產能。(VCG)

產業結構的寡頭化

大家較為熟悉的半導體企業主要分為兩大類,一方面是晶片設計公司,諸如為自身手機及最新的筆記型電腦設計晶片的蘋果、以Snapdragon系列手機晶片聞名的高通、專營圖像處理器且近年以人工智能晶片打響名堂的Nvidia等;另一方面則是晶片製造公司,諸如台積電、三星、英特爾、中芯等等。在上述企業中,同時經營設計和製造的只有三星和英特爾。

半導體行業過去十多年最明顯的發展是,在設計層面競爭愈來愈激烈,而在製造層面則由於技術困難和資本投入高昂,愈來愈形成寡頭壟斷的趨勢。例如亞馬遜(Amazon)、Google、百度已在研發自己的晶片,成為晶片設計行頭的新力軍;相較之下,2005年能夠生產高端晶片的企業全球尚有15家,如今只剩下能生產5納米晶片的台積電和三星,以及其10納米晶片延誤數年、生產技術已然落後的英特爾。

此等發展背後有兩大動因。一方面是晶片設計變得愈來愈容易,另一方面是晶片製造因為物理定律的限制而變得愈來愈困難。後者使得晶片製造商的資本投入急速上升,也增加了其技術上的難度——例如在2011年,顧問公司麥肯錫(McKinsey)估計一間高端半導體工廠造價大約為30至40億美元之間,然而台積電於去年落成的3納米工廠造價就高達195億;另一邊廂,英特爾在數年前在14納米及10納米(特別是後者)生產過程遇上技術困難之後,至今也仍然落後於台積電而未能追趕。

英特爾的晶片製造業務與美國相關業務發展類同:在1990年,其半導體產能佔全球39%;今天,其產能只佔全球12%。(Getty)

晶片製造的困難,也使得通用性質的晶片吸引力愈來愈及不上企業為自身產品「度身訂造」的晶片。於是,隨着晶片設計本身也變得愈加便利,不同種類的科技企業,包括製造硬體的蘋果、需要人工智能運算的Google、專營雲端服務的亞馬遜,都開始投入設計其專用晶片,以增加效能。

一些原來跟英特爾一樣同時經營設計和製造的企業,諸如AMD等,也陸續放棄製造層面,而將製造的任務交由專精此項的台積電等企業代理。早在2009年已分拆開製造業務的AMD,如今靠着台積電的領先技術,更對英特爾構成重大挑戰。

製造層面的寡頭化就造成了晶片需求方的選擇極少,而行業對晶片設計的嚴重傾斜,加上坐擁雄厚資本的科技巨頭都對製造層面敬而遠之,也或就構成了資本投入未能追上需求的狀況。

拜登的370億美元提案,正正是想為美國晶片生產業打一支強心針。這雖然是遠水不能救近火,卻是有勝於無之法。

目前,台積電也正在亞利桑那州投資興建總值120億美元的廠房,而三星也有意花費100億美元擴建其德州工廠。拜登重新審視半導體供應鏈的動作,相信也會帶來後續政策,進一步鼓勵晶片生產企業在美國設廠。

正如拜登整體的對外政策一般,在半導體供應層面上,他也是以「先搞好美國」的信念出發。這次全球晶片荒,也許就觸發了美國政府對半導體行業的再投入。不過,到最後這能夠幫助有被踢出高端晶片製造行業的本國企業,則尚屬未知之數。



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