亚洲在半导体领域取得显著优势,东亚半导体都有哪些政策教训?

电子芯技术 2021-10-15

半导体三星中国芯片

3550 字丨阅读本文需 8 分钟

半导体对于智能手机、计算机、汽车、人工智能、量子计算、网络安全和其他应用至关重要。无法获得半导体的经济将陷入停滞。因为半导体制造集中在东亚。为此在 COVID-19 大流行期间,许多国家在获得半导体方面遇到了困难,他们现在希望将生产迁至离本国更近的地方。

事实上,来自东亚的台积电和三星电子有限公司已成为世界上最有价值的半导体公司。亚洲是如何在这一领域获得比较优势的?寻求促进国内半导体制造的国家是否有经验教训?

保护主义与日韩半导体产业

John Bardeen 和 Walter Brattain 于 1947 年在新泽西发明了晶体管。Tadashi Sasaki 当时在新泽西,与斯坦福大学教授 Karl Spangenberg 一起研究晶体管的前身。Sasaki 设想在集成电路中添加晶体管,为他的公司夏普生产袖珍计算器。他的工程师在大阪大学学习计算器技术。Sasaki 寻求互补金属氧化物半导体 (CMOS) 芯片以节省电力。日本公司拒绝供应这些产品,所以佐佐木说服美国公司 Autonetics 生产它们。Autonetics 拥有利润丰厚的军事合同,而为计算器制造芯片的利润率很低。Sasaki 告诉 Autonetics,他们将边做边学,赚取更多利润。

然后,夏普和其他日本公司生产了数百万台带有美国微芯片的计算器。以前拒绝供应夏普的日本半导体公司开始抱怨。之后,日本政府禁止日本公司购买美国芯片。Autonetics 在被承诺从学习曲线中受益后,不再能够为夏普或其他日本公司生产。

日本公司随后掌握了在美国开发的CMOS技术。许多美国公司错过了 CMOS 在消费品方面的优势,并为军事应用制造了 PMOS(positive-MOS)和 NMOS(negative-MOS)芯片。当 CMOS 节省功耗和促进小型化的潜力变得明显时,日本公司处于领先地位。1980 年四家领先的半导体公司中有三家是美国的,而 1990 年前四家半导体公司中的三家是日本公司。,日本公司在动态随机存取存储器 (DRAM) 市场上的份额从 1978 年的不到 30% 增加到 1986 年的 75% 以上。

美国公司通过要求保护主义来回应日本的巨头。他们抱怨日本政府将 Autonetics 等美国公司排除在日本市场之外。美国原告对日本提起反倾销和301条款。1986年美国和日本达成协议,暗示日本半导体市场20%将流向美国公司,日本公司将提高价格并限制出口。通过政府法令确定市场份额代表了美国贸易政策的巨变。

美日半导体协议专注于DRAM,为韩国提供了机会。韩国面临来自北方入侵的危险,并优先发展经济来应对这一威胁。政府将银行贷款分配给企业以进行出口,并且只继续向成功的出口商提供贷款。Pecht等人观察到,认识到发展势在必行的韩国工人勤奋和爱国。

1980 年代,三星董事长 Byung-Chull Lee 将 DRAM 芯片确定为有前途的出口行业。由于政府贷款担保,三星可以满足半导体制造的大量投资要求。1983年三星从美国获得DRAM技术,三星的工程师日夜研究该技术。随着三星实力的增强,日本公司不得不以更高的价格和有限的数量进行销售。三星可以以这些更高的价格不受限制地销售。它将这些收入用于研发和资本形成。到 1990 年代初,三星成为领先的 DRAM 生产商,并在 2021 年保持如此。

台湾及马来西亚半导体产业

中国台湾地区半导体产业与日韩起步阶段一致,同样是以半导体芯片封测起家,1960年开始,与韩国发展一样,台湾依托自身在劳动力价格方面的优势,大力发展出口工业,自此半导体产业逐渐萌芽。台湾半导体产业发展与韩国、日本均有着一定程度的一致性,在技术上均集聚各方力量推动本土半导体产业发展,在人才上均大力进行了本土的培养,但台湾创造了晶圆代工模式,对半导体产业链进行了变革,这也是台积电、联电一直位列全球十大晶圆代工的主要原因。

政策方面。1974年,台湾成立了工研院电子研究所,用于研究国外半导体先进技术,并通过引进消化的形式,向民间扩散技术。1975-1979年间,台湾投资了4.89亿台币用于引进技术建立3寸晶圆7微米量产工厂。其中1976年,台湾建立了台湾最大的科学园区——新竹科学园区,并设立有专门的管理部门,出台了大量的相关优惠政策吸引外资建厂。1979年-1983年,台湾再次投入7.96亿台币。自此以后,台湾超大型积体电路技术发展计划、微电子技术发展十年计划、次微米制程技术发展五年计划先后发布,共计投入了近140亿新台币用于促进半导体产业的技术引进和扩散进度,而目前我们熟知的台积电、联发科等企业均是这一时期发展起来的。

人才方面。台湾的半导体人才发展模式与韩国相似,一方面自主培养,另一方面从美国引进相关高层次人才。自主培养方面,工研院电子所发挥了主要的作用,一方面通过研发培育半导体产业专业科技人才,一方面在技术扩散过程中,将管理人才和技术人才与产业技术一并扩散到民间,使科研成果可以快速转化生产;此外,台湾的交通大学、台湾大学等均设立了半导体产业相关专业,并与美国的先进半导体企业进行产学研的形式帮助本土的人才快速成长,如台积电董事长张忠谋、联华电子曹兴诚等均是到硅谷工作再回来创业。人才引进方面,台湾在全球范围内引进半导体产业专家,瞄准技术自主创新,并加快科研的成果转化。

产业方面。从台湾半导体产业的发展阶段来看,前期阶段是政府主导,后期则是市场导向。台湾在半导体产业发展过程中走的是全产业链路线,在各个环节均是达到世界前列。同时,促进其成长的主要因素在于其创造性的建立了晶圆代工模式。晶圆代工可以说是商业模式上的创新,并促使半导体产业链发生了变革,其通过大力发展晶圆代工进行了产业变革,打破了全球内半导体产业成熟的企业模式,建立了垂直分工的新的产业链,而垂直分工的产业链则降低了进入半导体产业的门槛,在政府的主导下,使得台湾的半导体产业链各环节均得到了快速的发展,并以此为机遇已经跃居到全球产业第一、设计产业第二的行业地位。晶圆代工是台湾半导体发展的独特模式,也是其不同于日本、韩国的地方,促成了其至今在半导体行业的独特地位。

受到韩国和台湾成功的影响,马来西亚也利用产业政策来追求尖端的半导体产业。然而,与韩国和台湾不同,马来西亚没有面临生存威胁。为了与 ITRI 平行,马来西亚于 1985 年成立了马来西亚微电子系统研究所 (MIMOS)。MIMOS 于 2000 年从半导体公司 Silterra 分拆出来。然而,正如报道所说,马来西亚没有选择最合格的候选人来领导 Silterra 和其他机构。政府的平权行动倡议有利于土著公民),而不是印度裔或华裔马来西亚人。Rasiah 指出,马来西亚没有选择德国公司奇梦达的董事总经理 Loh Kin Wah 来领导 Silterra。政府还拒绝向非土著领导的有活力的电子公司提供补助,并继续支持本土公司,即使它们的表现不佳。马来西亚对再分配的强调造成了寻租损失。其半导体行业从未发展到更高附加值的活动,如设计、研发和制造。

政策教训

对于寻求培育国内半导体制造业的国家来说,东亚的经验有一些政策教训。

首先,政府的慷慨比面对竞争更重要。虽然美国研究人员发明了晶体管、CMOS 芯片、LCD 显示器和其他突破性技术,但亚洲公司经常从中获利。美国电子公司受到国防合同的困扰,缺乏将新技术转化为适销对路的产品的动力。亚洲公司在苛刻的消费市场中竞争,必须谨慎选择技术并使用它们来生产理想的产品;

其次,企业家是必不可少的。Sasaki 使用 CMOS 集成电路使计算器小型化的愿景导致数以百万计的计算器被售出。Byung-Chull Lee 认为 DRAM 芯片很有前途。三星随后在存储芯片方面的成功为其 2021 年市值超过 10 万亿美元做出了贡献;

第三,当政体联合起来应对威胁时,产业政策会发挥更好的作用。专家指出,当一个国家的生存处于危险之中时,代理人为了共同利益而共同工作的单一行动者模型可以解释结果。另一方面,压力集团以牺牲他人为代价追求租金的利益集团模型更能解释和平时期的民主成果。韩国和台湾的政府官员、企业家、工人和其他人将经济发展视为生存的关键,并联合起来实现它。然而,马来西亚缺乏生存威胁,专注于重新分配。在马来西亚,产业政策导致寻租浪费,并没有提高效率;

第四,教育和技术转让至关重要。亚洲投资于教育。Sasaki 受过良好训练,很快就意识到他的公司应该投资的技术。韩国和台湾的工程师有能力并吸收了美国公司的技术。受过良好教育的劳动力能够更好地吸收国外的专业知识;

第五,保护主义可能适得其反。日本拒绝让像 Autonetics 这样的公司继续向日本销售半导体,以及美国对日本芯片公司的行动最终削弱了两国的半导体产业;

第六,高国民储蓄率促进了保持领先地位所需的大量投资。拥有巨额预算赤字的国家可能会挤出必要的投资;

第七,利用激励措施很重要。专家指出,韩国停止向未能出口的公司提供贷款。另一方面,马来西亚继续支持表现不佳的土著公司;

正如Eric Schmidt)所观察到的那样,寻求加强其技术部门的国家不太可能通过在问题上投入资金而取得成功。相反,他们应该调整激励措施,鼓励企业家,教育他们的劳动力,并明智地采用产业政策。

中国的潜在机会

总的来说,作为一个投资团队,我们花了大量时间研究中国的半导体格局,因为中国现在占世界半导体产能的约 20%8再加上对中国公司非常有利的政策背景寻求制造或设计芯片。2014 年,中国制定了到 2030年实现半导体设计制造行业世界第一的目标,行业和投资者面临的最大问题之一是——他们能否实现这一雄心勃勃的目标?中国成功的影响显然对现有企业不利,因为中国的旨在建立一个零依赖外部实体的全资半导体供应链。它既是一个国家安全问题,也是一个经济问题,超出了半导体领域。中国的理想结果是拥有一个完全拥有的集成垂直堆栈。当前等效的是运行在 TSMC 芯片和/或三星 DRAM 上的 Apple 的 iOS。

我们的研究表明,完全自给自足是不太可能的——不仅因为与台积电和三星竞争处于领先地位非常困难,而且还因为高端设备和软件严重依赖其他国家。然而,我们认为中国可以在某些领域取得巨大成功。例如,5G 应该推动芯片扩散到几乎所有电子产品中,以实现更大的互连性。5G 所需的大部分芯片都处于初级阶段,因此进入门槛较低,并且对大批量和快速生产周期的需求发挥了中国的优势。

文章来源: 看见智库,半导体行业观察

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