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中國晶片產業正迎頭趕上

By Daniel Allen
Feb. 22, 2021
圖片來源:Gettyimages.com/ Xuanyu Han

中國政府當前的首要任務之一是縮小本國在半導體技術上與國際先進水平的差距,但目前,仍需克服一些重大障礙。

目前,中國是全球電腦晶片第一大進口國。中國對於外國技術的高度依賴促使其迫切希望加快本土半導體產業的發展。尖端積體電路(Integrated circuit,簡稱IC)可能會成為未來數位應用發展的主動力,因此,發展半導體技術對中國實現科技強國的目標至關重要。

儘管中國政府持續為本土晶片製造投入巨額資金,但從中短期來看,中國晶片技術水平仍然遠落後於世界先進國家。

華美銀行科技與高成長企業業務執行總監鄭詩緯(Calvin Cheng)表示:「對中國來說,尋找晶片設計和製造人才無疑是一個巨大的挑戰,但其近期想要獨立發展半導體產業的決心,將有望吸納更多人才。」

戰略與國際研究中心(Center for Strategic and International Studies,簡稱CSIS)的報告指出,2019年,中國使用的晶片中僅有16%是由本土製造,其中約一半是由外國公司生產的。中國的目標是在2025年實現半導體產業自給率達到70%,並在2030年達到國際先進水平。然而,產業分析師認為,這些發展目標將很難達成。

為了彌補自己的短板,中國本土的半導體產業仍持續高速發展。中國半導體行業協會(China Semiconductor Industry Association)的統計顯示,在過去15年裡,中國的半導體產值已增長近14倍,目前,年均增長率在16%到20%之間。

中國的市場調研公司Daxue Consulting的項目負責人邁克·文肯堡(音譯,Mike Vinkenborg)表示:「中國能以多快的速度趕上世界領先的半導體生產商還有待觀察。我認為可能需要至少十年的時間。但可以肯定的是,近期美國對於中國部分企業的制裁增強了其發展晶片產業的決心。」

設計方面

半導體產業包括許多子行業,而這些行業影響著中國在全球競爭力方面的排名。在關鍵的設計領域,中國企業已經學會運用全球最先進的技術,並在一些重要的半導體應用領域處於領先地位。在智慧型手機使用的半導體方面,華為(Huawei)的全資子公司海思半導體(HiSilicon)、紫光集團(Tsinghua UNISOC)、中興通訊(ZTE)、小米集團(Xiaomi),以及阿里巴巴(Alibaba)等都是國際市場中不可小覷的重要競爭者。甚至有人認為華為的麒麟晶片(Kirin chipset)是世界上最先進的晶片之一。

然而,在記憶體和邏輯設計(CPU處理器/GPU圖形處理器)等關鍵的半導體垂直領域,中國企業的設計和商業市佔率仍遠遠落後於西方同行。

歐亞集團(Eurasia Group)全球科技政策總監保羅·特里奧洛(音譯,Paul Triolo)表示:「由於缺乏產業競爭前沿所需的人才、技術和商業信譽,中國企業難以降低對西方半導體的依賴程度,而在《中國製造2025》中所制定的國內發展目標,也已被證明是不切實際的。雖然與十年前相比,中國企業已經取得了長足的進步,但中國仍無法在行動裝置半導體以外的市場獲得顯著的市佔率。」

中國製造業的發展瓶頸

開發微型IC是目前半導體產業的趨勢。電晶體之間的距離越小,每平方英吋的計算能力就越強。這也是為什麼7納米晶片比14納米晶片更強大。來自台灣的全球領先晶片製造公司台積電(TSMC)目前正在研發2納米晶片,預計將於2025年推出。

目前,中國還沒有能生產製造先進晶片的半導體工廠(或代工廠)。中國最現代化的代工企業——中芯科技(Semiconductor Manufacturing International Corporation,簡稱SMIC)在上海的子公司也直到2019年底才開始生產14納米晶片。這表明SMIC的晶片製造水平大約落後了南韓、台灣和美國的代工廠10年,至少2代技術。

特里奧洛表示:「在半導體和設備製造相關領域,中國企業仍落後於全球領導者。雖然SMIC聲稱能製造出先進的14納米晶片,但目前還沒有達到商業生產水平。7納米以下的高端晶片需要使用更先進的光刻設備,而美國政府目前禁止向中國出口該設備。因此,當領導全球技術的TSMC、三星(Samsung)和英特爾(Intel)生產的納米級別越來越小時,SMIC卻只能停留在量產28納米的水平。」

技術產業備受支持

如果中國無法在未來十年成功縮小與國際半導體產業的差距,那絕不會是因為資金不足。中國政府於今年初就制定了「十四五」規劃,承諾要將中國發展成為一個獨立的「科技強國」。

在2025年之前,中國預計將投資1萬4千億美元用於發展數位經濟,並計劃透過未來五年規劃草案中提到的一系列措施,加快研究、教育與融資,著重發展本土的半導體產業。事實上,自2014年以來,中國已在半導體產業投入數十億美元,且持續為晶片製造商創造更有利的稅務環境。中國官方備案企業征信機構企查查(Qichacha)的數據顯示,在政府投資的帶動下,僅2020年前9個月,中國就有1萬3千多家企業註冊為半導體公司。

雖然中國自上而下的投資一直未能達到預期的效果,但也不應無視其近期在半導體領域所做的努力。此前,中國政府提供的支持並未被有效利用,且主要適用於國有企業。但如今,中國科技產業越來越重視在半導體等重要技術領域的自給自足能力,這將會大力推動該產業的進步。

「這種程度的投資很重要,而且會產生積極的影響。儘管並不是每一筆投資都能得到有效利用,但我認為,未來我們會看到越來越多中國智慧型手機使用國產晶片。」文肯堡說道。

不過,幾乎無上限的資本並不能保證中國的半導體產業能夠達到預期的發展水平。缺乏創新能力與經驗豐富的尖端工程師仍是中國需解決的重大障礙。

特里奧洛說道:「短期內,中國的半導體企業仍會處於落後地位。雖然在某些特定領域可能會取得進步,但要全面實現自給自足,中國還有很長的路要走。」

香港城市大學(City University of Hong Kong)教授、中國半導體產業專家道格拉斯·富勒(音譯,Douglas B.Fuller)博士指出:「目前,中國解決問題的方法是大量投入資金,而不是針對具體問題進行有策略地投資和選擇最適合的企業。此外,中國在最感興趣的記憶體製造領域也存在人力資本缺口。」

加強人才儲備

中國政府目前正在採取措施以期在國內培養更多半導體產業人才。2020年,中國批准了IC大學課程,增設IC設計與生產科系,希望透過強化教育資源,提高IC教育對中國學生的吸引力。

中國首間IC大學於2020年10月成立。據新聞報導,與傳統大學相比,南京集成電路大學(Nanjing Integrated Circuit University ,簡稱NICU)更像是一家「人才培訓機構」,該校的學生是已具備基本專業知識或想要從事半島體相關工作的大專院校畢業生,職業課程的導師將由經驗豐富的晶片工程師、產業專家和大學教授擔任。

除了專注培養年輕人才,中國晶片製造商也試著以優渥的工作待遇來吸引本土和海外的晶片工程師。資本充沛的新興企業由於經驗不足,對人才的需求極為強烈,加之本就激烈的產業競爭環境,導致該產業人才的薪資飆漲。但另一方面,令人擔憂的是,不斷跳槽的人才可能無法發揮其潛力,致使中國本就稀缺的本土晶片人才資源被浪費。

跨境招聘

中國半導體公司也著眼於國際人才市場。有媒體報導稱,近年來,有3千多名台灣半導體工程師跳槽到中國大陸從事高薪工作。根據台灣經濟研究院(Taiwan Institute of Economic Research)的資料,該人數已佔台灣半導體研發工程師的10%左右。

雖然中國大陸企業招募台灣地區的半導體工程師已不是新聞,不過近五年來,跨海峽就業的高階工程師人數明顯增加。TSMC一直是最受中國晶片企業青睞的人才引進管道。據媒體報導,泉芯集成電路製造有限公司(Quanxin Integrated Circuit Manufacturing ,簡稱QXIC)和武漢弘芯半導體製造有限公司(Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co. ,簡稱HSMC)均聘請了50多名前TSMC員工,且這兩家公司都曾由前TSMC高阶主管領導。目前,兩家公司都在努力研發14納米和12納米晶片。

儘管如此,短期內中國的半導體人才缺口預計仍將持續擴大。根據中國工業和信息化部(China's Ministry of Industry and Information Technology)的報告,至2021年底,中國對這類人才的需求預計將達到72萬,然而,截至2018年底,中國卻只有46萬名半導體專業人士可用。

長期來看,中國的半導體產業前景尚不明朗。許多人認為,中國的半導體泡沫很有可能會破裂,並會因多家初創企業倒閉而導致大量失業。2020年底,HSMC的半導體工廠因資金嚴重短缺而被當地政府接管,這很可能是泡沫破裂的前兆。曾在TSMC任職的HSMC董事長目前已經離職,而公司其他人員的命運仍懸而未決。

設備瓶頸

除了缺乏工程師,中國半導體行業還面臨著嚴重的設備瓶頸。極紫外光(EUV)微影技術能縮小IC電路圖案,是製造尖端晶片的關鍵。荷蘭的艾司摩爾(ASML)是唯一一家為晶片製造商提供EUV微影技術的商業供應商,但在美國的遊說下,荷蘭政府一直限制向SMIC或其他中國企業出口該技術。

「對SMIC來說,想要從ASML獲得先進的微影技術仍困難重重,除非喬·拜登(Joe Biden)總統領導的美國政府放寬要求,允許ASML出口該系統,但目前看來可能性不大。中國企業在發展製造半導體所需的高端工具方面取得了階段性進展,但在製造工藝方面還是落後很多。」特里奧洛說道。

未來發展重點

對於未來十年中國的半導體產業能夠發展到何種程度,各方看法不一。過去,華為等公司可輕易獲得台灣等地的尖端製造技術,但現在必須進行評估並著手建立可替代的生產生態系統。儘管巨額投資和優惠的政策環境有所幫助,但本土人才的短缺,以及先進製造技術和經驗的缺失有可能在一定的時間內限制中國的半導體業發展。

在大量風險投資的支持下,中國目前有幾家晶片企業重點專注於人工智慧(AI)、智慧城市、自動駕駛和數據中心等領域。一些感測器和工業晶片企業也開始進軍醫療保健和消費電子產品等重要市場。

華美銀行的鄭詩緯指出:「政府支持力度的持續加大、向晶片初創企業注資的不斷增加,以及中國媒體對於發展國內半導體產業必要性的廣泛報導,使人們樂觀地認為實現自給自足的目標終將會實現。但在中短期內,中國晶片產業將何去何從,仍會是全球持續關注的焦點。」

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