摩尔定律的基本原理是在价格不变甚至相对更便宜的情况下,每18个月,芯片集成程度或者说性能翻一番。14nm大概是摩尔定律的极限,超越14nm需要用到极深紫外光刻机,已经是另外一条跑道到了,虽然先进制程一定意义可以节约材料成本,但设备成本与能耗(电)都将显著增加,虽然先进制程的性能还会继续增长,但是成本也会上升。
用成本和价格换取增长的性能,市场会否接受?
实际上,第一代芯片战争,是美国开始限制日本产集成电路对美出口,日美芯片战的结果,是世界集成电路生产向中韩转移,当然日本由于历史积累在集成电路用先进材料领域仍然大有优势。目前芯片加工(代工,不包含英特尔)只有两家在东亚之外,包括美国的格芯(格罗方德)和以色列的高塔(已经被英特尔收购),美国也只有英特尔和格芯两家集成电路生产厂商了,未来有可能成为一家,反而需要大量进口芯片。
东亚大家厂家中,除了三星姓韩以外(韩国还有),七家都是中国企业,当然其中四家在台湾。台积电一家就占了全球生产规模的一半(产值,不是流片量),三星+台积电占了2/3,剩下三分之一中大陆的三家企业又占了总量的10%,也就是世界集成电路产量的八成以上已经集中在东亚地区,美国、欧洲的生产能力大体上已经不如中国大陆。
目前,世界芯片市场规模大体上是5000多亿美元,但是中国大陆一年就要进口4000亿美元,特别是与计算机和通信有关的芯片大部分流向中国大陆,这是中国大陆无法与世界脱钩的原因,庞大的下游(产业)需求,使得无法完全依靠本土的芯片产量。
实际上进口集成电路大部分很便宜,平均价格只有不到5元/块,您说能有多高级的制程吗?出口更低,3-4元/块,个别可能没有1元。除了少数高端制程芯片外,大部分集成电路生产,特别是测封环节,已经是大规模、低成本和低利润。中国进、出口集成电路平均只有3-4元/块,个别可能没有1元。这样的产业中国有天然的竞争优势。因此,全球集成电路产业链去中国化是困难的,也是没有必要的。集成电路生产最后一道工序是测封(测试封装),中国大陆集成电路测封能力大于生产能力,世界测封巨头外,除了日月光等是台资外,很多也是大陆企业,如江阴长电科技和甘肃华天电子。因此,中国大陆进口的集成电路中大概有很大一部分是未进行测封的半成品,在完成测试封装以后再用于生产使用或再出口。
实际上,国内工业消费的集成电路(包括自产和进口)大多数也以产品为载体进入国际市场。美国政客就反对iPhone14中采用长江存储的芯片,当然苹果表示,含有长江存储芯片的iPhone14不会出口到北美只会在中国大陆地区销售。
台积电的路线大概率是孤独求被,高处不胜寒,大部分资源投入到先进制程领域,虽然避免了在传统与成熟工艺领域血拼,但很可能是虚高和寡、剑走偏锋,毕竟满足市场需求才是检验真理的金标准。性能与价格虚高能不能被市场认可,还不得而知。现在一台iPhone都一万多了,这里面很多是芯片的成本。一台手机都快赶上汽车的价格能在市场了得到认可吗?实际上,对于大部分商业应用台积电所能作出的3/5,甚至更先进的工艺,不见得真有商业优势。手机追求先进制程,主要是由于电池技术停步不前造成的续航焦虑。
台积电主动放弃的成熟与传统市场份额可能大部分永远也回不来了。比如中芯国际的竞争力主要集中在14-28nm工艺,而华虹的工艺水准还要低一些。中芯国际产值虽然只有台积电1/10,但产量已经达到了1/4,而且还在迅速增长,差距不断缩小。
台积电2022年q3营收中,5nm占28%,7nm占26%,16nm,占比12%。 达到了7nm水平的先进制程目前占总营收的一半,但出货数量更少。实际上大部分利润还是16nm及更早期的成熟与传统制程。太先进的制程目前仍处于建厂和工艺迭代的赔钱赚吆喝的阶段,特别是如果北美建厂的话。
实际上这还是技术垄断没有竞争者的垄断利润。但是先进芯片需要下游用户和产业生产链配合。如果没有足够的性价比,就是叫好不叫座。实际上台积电把大部分资源投入到先进制程领域,虽然避免了在传统与成熟工艺领域血拼,但很可能是虚高和寡、剑走偏锋,毕竟满足市场需求才是检验真理的金标准。性能与价格虚高能不能被市场认可,还不得而知,而台积电主动放弃的成熟与传统市场份额可能大部分永远也回不来了。
过去美国用纸上虚拟的星球大战计划拖垮了苏联,当然,现在俄罗斯高超音速导弹等也可能是那个时代的遗产。但是,现在看来,美国似乎正在滑向无可避免的拖垮自己的道路,包括乌克兰战争。
目前,大部分集成电路生产,特别是测封环节,已经是大规模、低成本和低利润,中国有天然的竞争优势。因此,全球集成电路产业链去中国化是困难的,也是没有必要的。中国进出口集成电路平均价格只有不到5元/块,出口更低,3-4元/块,个别可能没有1元。这样的产品也不可能有多先进的制程。
用先进制程取围堵中国又有啥意义呢?一方面系统优化不只是只有高制程一条路,另一方面中国大陆现在产能连传统制程的需求都满足不了。但是中国有必要芯片自给自足吗?这样至少需要集中全球半数的芯片工业,而且,台积电、三星、因特尔这样的世界工厂,离开中国市场还能存在下去吗
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