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越来越多的公司专门从事某一阶段的生产

来源:http://www.dfs-hk.com 责任编辑:人生就是博旧版 2019-04-13 08:13

  从美国角度说了他们对中国发展半导体的看法。

  来源:本文由公众号半导体行业观察(ID:icbank)摘译自「CSIS」

  在现代社会里,半导体是一个很重要的产业,研发投入是半导体企业保持领先的关键所在。这也是中国近年来那么重视投入半导体发展的原因。如果中国在未来几十年持续投入到科学、技术、工程和材料(Science, Technology, Engineering, and Mathematics ,简称STEM),这在将来也有可能成为中国的优势所在。但现在,中国在上面还是没有太多的表现。

  据统计显示,目前研发投入前十的厂商中,没有一家厂商是来自中国大陆的,当中有两家来自中国台湾,过半是来自美国,其中英特尔更是占领了当中三分之一以上的开支。来自政府对私营企业的支持,也许是中国半导体发展的机会,但我们也必须承认,美国也有同样的计划。例如DARPA,就是在美国政府的支持下推进各种计划的,但不同之处在于DARPA支持的是研究,而不是公司。

  半导体的成本和复杂性根据其功能的变化而变化。按类别看,芯片可以分为逻辑器件、存储器件、传感器、信号和模拟,其中逻辑芯片是现代计算设备的“大脑”,且是一个设计和制造比较困难的一个种类,在高端的逻辑芯片方面,中国无法接触。但在最近的这些年里,他们把相对简单的内存芯片当做其切入点。尤其是在中兴事件发生之后,他们有意发展自身芯片的,但这超出了他们的能力范围。

  芯片市场竞争激烈,且生产芯片需要先进和昂贵的设备,且只是一个复杂的过程。据了解,现在建造一个领先的半导体晶圆厂的华为在70亿美元到140亿美元之间,且这个工厂有可能在五六年后就过期,因为这对企业来说,是一个很大的挑战。

  半导体制造设备(SME,用于制造半导体的机器)是技术最先进的工业设备之一,它与物理学的进步密切相关,因为它涉及分子和原子层面的操作。日本、德国、荷兰和美国的公司是SME的主要生产商。中国在制造和测试设备方面依赖外国供应商,如果中国不能直接收购外国生产商,那么这一点在多年内不太可能改变。

  半导体制造需要经验、拥有(或获得)大量IP、管理技能、高技能的劳动力以及与科学研究的密切联系。它还需要对市场和芯片最终将用于的产品有密切的了解,这是中国一直落后的“专有技术”领域。目前,美国在芯片设计方面处于领先地位,台湾紧随其后。中国集成电路设计业仍然是中国半导体产业中增长最快的部分。2015年,中国的收入首次超过200亿美元,占全球无晶圆厂行业的25%。据报道,在2017年,中国有1380家IC设计公司(其中近90%的公司员工不到100人)。

  这个行业是分散的,很少有公司是垂直生产者(这意味着硅砂从一端进去,芯片从另一端出来)。越来越多的公司专门从事某一阶段的生产。微处理器的生产周期从芯片设计开始。这是微处理器生产中一个复杂而有价值的部分,随着芯片变得越来越复杂,微处理器生产的自动化程度也越来越高。现在,专业公司授权图形、网络和传感器芯片开发人员使用电路设计工具和相应的软件库。最终的设计被送到代工厂(半导体制造公司,使用其他人的设计制造芯片)。这种无晶圆厂的生产方式重塑了半导体制造业。管理这个复杂的供应链本身就是一项基本技能(也是许多中国企业的另一个弱点)。

  无晶圆制造涉及到客户设计组件,然后将实际制造承包给另一个实体,而不是拥有自己的制造能力。

  无晶圆厂芯片制造商设计芯片,但不制造芯片。制造外包给一家根据其他公司的设计生产芯片的公司。许多这样的公司都在台湾和中国大陆,那里有大量的熟练劳动力。考虑到建立新工厂的高成本,无晶圆厂模式颇具吸引力,而且它允许公司在享受高产量的同时进行研发投资。两家中国公司,HiSilicon(由华为拥有)和Unigroup(由清华大学拥有的51%股权,作为政府半导体投资的一部分)都是领先的无晶圆厂制造商(美国高通公司仍然是最大的),但大多数中国“代工厂”在产量上落后了几代。2无晶圆芯片的生产还绕过了一个潜在的巨大障碍——中国的SME完全依赖外国来源。

  这种无晶圆厂模式最著名的例子之一是ARM,ARM是一家英国公司(现为软银所有),其移动电话和其他功能的设计被广泛使用。ARM不生产芯片,但其可定制的设计是许多其他公司产品的基础。ARM有300多家合作伙伴,包括HiSilicon和领先的西方公司,它们的处理器都是基于ARM的设计。中国互联网巨头阿里巴巴是另一个例子,阿里巴巴已经收购了一些芯片设计公司,并正在使用无晶圆厂的方法设计自己的专用芯片,用于人工智能物联网设备。

  随着公司按照制造过程的各个阶段划分为设计公司、晶圆制造公司、代工厂、组装公司和测试公司,半导体制造已经被重组。这种“横向分割”导致了半导体制造业的“无晶圆厂”模式,目前,无晶圆厂制造约占全球半导体产量的17%,并在继续增长。横向细分使中国企业更容易在半导体行业的生产周期中找到一席之地。

  芯片生产的分散和无晶圆芯片生产的增加意味着设计、制造和测试在不同的国家之间传播,包括中国。如果中国依赖于中国的设计公司?(有1000多家),然后将生产外包给一家专门的半导体代工企业,例如台积电(TSMC),那么中国更有可能开发本土芯片供应。迄今为止,中国在使用无晶圆芯片方面所面临的困境是,这些芯片的设计要符合中国的标准。这可能会降低它们在全球市场上的价值。

  管理这一全球供应链的能力是盈利的关键之一。在不同的、更有利的政治条件下创建的这条完整的供应链,即使不是不可能也会很困难。这为中国获得半导体技术创造了机会,但也为试图建立一个纯粹的民族产业制造了障碍,因为竞争优势在于国际供应链。中国的半导体生产仍然依赖外国的专业技术,特别是来自台湾和美国的专业技术。未来许多年,芯片和技术的进口将成为中国的常态。

  根据SEMI对全球半导体工厂的预测,2017年后,中国将新建19家半导体工厂。中国的无晶圆厂建设支出将在2018年达到历史新高,达到62亿美元和68亿美元,占全球建设支出的50%以上。6中国专家Ding Xianfeng认为,在一个需要数万亿芯片的数字时代,中国处于主导地位,“因为中国能够掌握这类芯片和传感器。从模型、物联网终端、边缘服务到云计算;中国可以做到所有这一切。”这有点夸张,中国不可能在现在或可预见的未来掌握所有这些不同的设计,但中国有希望能够做到这些。

  中国雄心勃勃的目标是在每个半导体市场领域都打造出国家冠军企业。在低端市场,它们取得了相当大的成功。中国现在供应世界上超过一半的微电子产品,并希望在此基础上在存储器、CPU和AI芯片方面取得类似的成功。但中国在制造逻辑芯片方面遭遇了令人尴尬的失败。存储器芯片不太复杂,制造成本也较低。它们在全球拥有巨大的市场,中国希望利用其强大的微电子行业作为跳板,开发更复杂的产品。7存储器芯片可能是中国半导体政策将扰乱的第一个主要市场领域。

  中国企业在存储器芯片领域正变得越来越有竞争力,但在制造CPU或其他在价格和性能上具有全球竞争力的专用芯片方面面临困难。9中国的高端产品仍然依赖美国供应商。制造先进的半导体需要的不仅仅是精密的生产设备和先进的设计。它需要“技术诀窍”,需要积累多年经验的知识和技能。即使中国获得了先进的制造设备,但在以具有竞争力的价格生产性能稳定的高质量芯片方面,仍然需要技术诀窍。大多数中国公司仍然缺乏这方面的技术诀窍,也缺乏收购的努力。这也解释了为什么中国的半导体战略在几年前转向全盘收购西方公司,以获得最佳实践,而这些最佳实践是通过多年积累的经验和专业知识形成的。西方的监管措施,如美国外国投资委员会(CFIUS),成功地削弱了中国的这些努力,而最近通过的《2018年外国投资风险评估现代化法案》(FIRRMA)只会加强这一点。

  多年来,美国出口管制的目标之一是限制中国获得先进的生产设备。事实证明,这并不是问题的症结所在。设备制造商希望向中国销售设备,西方公司希望在中国设立工厂,二手设备市场蓬勃发展。对中国企业来说,最大的困难不是获得设备,而是缺乏制造芯片的经验和技术。这仍然是中国企业面临的一个问题。

  例如,虽然大多数芯片将它们的程序和指令“烧录”到芯片中,现场可编程门阵列(FGPA)芯片是可编程的,但中国不能制造高端FPGA。

  中国试图通过收购美国公司Lattice来获得制造FGPA的能力,但在2017年9月被CFIUS否决。在政府的支持下,中国企业希望开发本土能力,提供入门级可编程芯片。中国集成电路产业投资基金(Integrated Circuit Industry Investment Fund)表示将投资FGPA制造业,但中国仍只是一个小生产商。中国半导体工业协会集成电路设计分会主席魏少军表示,在FGPA以及CPU和数字信号处理器(DSP)方面,中国的技术差距意味着“仍然没有实力与主要的国际竞争者竞争”。

  中国是世界上最大的半导体消费国,约占全球需求的60%。这反映了中国巨大的国内市场,更重要的是,这反映了中国作为世界技术组装者的角色:2011年,中国使用进口芯片组装了全球90%的电脑和70%的手机。11这些设备大多是再出口的,而中国在销售收入中所占的份额很小,这让中国人感到困扰,并激励他们“向价值链上游移动”,这是公司为一项商品或服务增加市场价值的过程。这一举措将要求中国为免收外国授权费的高科技产品开发自主知识产权。

  中国计划在半导体生产方面实现独立。尽管进行了大量投资,但距离实现这一目标至少还有几年甚至几十年的时间,而且随着该行业变得更加全球相互依存,这一目标本身可能无法实现。今天,在中国使用的半导体大约有16%是在国内生产的。中国的目标是到2020年生产40%的半导体,到2025年生产70%的半导体。一些亚洲行业观察人士预计,由于政府的支持和国内对芯片的强劲需求,中国将会实现这一目标。补贴本土企业和外国投资背后的目标,是中国政府努力结束对半导体的“外国依赖”,使中国企业在全球占据主导地位。

  中国公司进口的许多芯片都以其他产品的形式从中国再出口。反过来,西方芯片公司在中国设立工厂,以接近它们的客户。中国仍然是技术的净进口国,仅占全球半导体生产的14%。中国依赖外国供应商提供最先进的芯片。领导半导体生产和结束对外国供应商的依赖是中国政策的目标,这些政策得到了不同类型的中央政府半导体投资基金超过580亿美元的支持,并得到了地方政府设立的另外30个半导体基金的600亿美元的支持。

  中国大陆只是最近进入半导体行业的国家和地区。上世纪80年代日本的进入,以及90年代中国台湾和韩国的进入,重塑了这个行业。虽然日本的产业不再像以前那样强大,但台湾和韩国都是重要的芯片生产中心。中国政府希望其半导体行业也能走上类似的道路,随着中国向芯片制造领域扩张,韩国和台湾最有可能受到影响。如果市场力量占据主导地位,中国(或中国的公司和晶圆厂)将成为以环太平洋地区为中心的相互依赖的半导体制造网络的一部分,但这将不能满足中国政府的目标。

  这种情况的问题在于中国用来加速发展和在半导体生产中获得优势的技术,主要是窃取技术、中国工人从美国公司的回归,以及强制技术转让。有人担心,如果中国在半导体领域占据主导地位,它可能会试图将外国竞争对手挤出市场,或通过拒绝或限制销售将其领先地位作为一种强制性工具。虽然日本,韩国和台湾的努力在美国引起了竞争和贸易问题,但它们并没有引起战略或军事问题。这些国家是合作伙伴,而中国不是。

  中国国务院在2014年发布的《国家集成电路产业发展指导意见》中提出了到2030年成为半导体行业各领域全球领导者的目标。2015年的“中国制造2025”重申了这些目标。国家计划经济是苏联式经济模式的残余,中国经常制定经济计划。但重要的不是计划,而是钱。

  2018年5月,中国宣布了一项新的470亿美元的基金以改善其半导体产业——由政府支持的中国集成电路产业投资基金(China Integrated Circuit Industry Investment fund),希望提高中国设计和制造先进微处理器和GPU的能力。2014年,中国集成电路产业投资基金获得了来自政府的220亿美元拨款。另一家政府支持的基金,中国的清华紫光集团,试图在五年内投资470亿美元收购西方公司,但大部分被美国监管机构阻止。

  中央政府的资金还伴随着地方政府的投资,比如重庆市政府在2018年9月宣布设立70亿美元的基金。计划投资总额为1180亿美元(请注意,中国的政府支出可能会受到 politicization和corruption的影响,从而降低投资回报)。作为参考,领先的西方公司每年在研发上投资数十亿美元:英特尔投资超过130亿美元,而三星和高通各投资超过30亿美元。

  作为一家领先的电信公司,华为的历史为中国更大的技术战略提供了线索。中国利用针对西方电信公司的 industrial espionage、国家引导的投资和多年的巨额补贴扶植华为。这些支持帮助华为成为世界领先的电信公司之一,拥有优秀的产品和研究成果。这仍然受益于中国政府提供的低成本信贷,可以用来补贴外国客户。因此,外国电信公司一直面临着持续的压力。电信比半导体构成更直接的安全威胁,因为知识和对电信基础设施的访问可以提供显著的情报优势。

  华为生产一流的产品,并以相当大的折扣提供这些产品,但由于缺乏透明度,这一点令人担忧。华为的增长速度比这一行业的正常增长要快得多,大多数研究将其归因于不符合世贸组织(WTO)的高额补贴和知识产权盗窃(华为在思科和摩托罗拉提起的诉讼中接受了这些指控)。华为既是一个先例,也是一个指标,表明了与中国政府有密切联系的中国半导体行业将对世界意味着什么。

  市场力量会导致无利可图的中国企业退出该行业,而中国的这种补贴不受市场力量的影响。来自中央和地方政府的国家支持意味着,即使这样做在经济上毫无意义,企业也可以继续运营,这对中国经济和其他国家的经济都会造成损害。中国科学院的Han Yinhe说,这造成了“无序竞争”。就连中国官员也担心产能过剩,中国政府正试图利用其中央基金,将规模较小、无利可图的中国芯片公司整合成少数几家大公司。但在短期内,产能过剩将给所有公司带来压力,从而损害全球半导体产业。

  我们可以用假设的数字来证明这一点。假设全球每年需要10亿个半导体,10个公司供应这些半导体,每家公司占有10%的市场份额。然后,中国利用补贴又创建了2家公司。现在有12家公司,每一家公司的市场份额都下降到了大约8%。这给现有的公司带来了压力,有些公司将会倒闭。其他公司将寻求削减成本以生存,其中一个可能的削减将是研发。这意味着总体研发支出将会减少,创新将会放缓,除非你假设新的中国公司将在同样的水平上进行研发,而中国尚未具备这种研发能力。

  没有人能反对中国经济的增长和现代化;问题在于中国政府实现这一目标的手段。如果中国是市场经济国家,并在全球半导体行业公平竞争,那么中国新竞争者的进入是无可非议的。但中国利用非市场技术帮助本国企业,使外国竞争对手处于不利地位。除了补贴之外,这些措施还包括强制技术转让等,以及针对专利或反垄断执法的监管压力,而西方企业自身无力抵制这些压力。这些技术的使用是远远超出半导体范畴的问题(本系列报告的主题之一是中国产业政策的市场扭曲效应)。

  政府官员在追求中国经济增长的过程中,毫不犹豫地无视国际贸易和知识产权准则。国家在中国经济中扮演着更大、更直接的角色。中国企业的竞争成功在多大程度上应归功于政府援助,而非真正的竞争优势,这是真正的问题。中国利用非关税壁垒进行贸易和补贴(以及economic espionage活动)已成为中国与其合作伙伴之间的主要贸易问题。

  半导体不是一个容易进入的市场,这阻碍了中国之前建立本土产业的努力。中国早在20世纪70年代的“四个现代化”发展纲要中就制定了创建国内半导体产业的国家政策。为了结束对半导体的“外国依赖”,中国为本土企业和外国投资者提供了补贴。与其他IT产品一样,安全性是一个主要关注点。

  改革开放以后,中国领导者试图通过向外国投资者开放中国市场(外国直接投资是技术转让的最佳机制之一)、大力投资STEM,以及发起合法或非法收集获取技术的运动来解决这一问题。这种活动随着全球互联网的建立而扩大。

  过去多年来,中国为了发展本土的技术,推出了一系列技术投资和STEM项目。从1995年到2002年,中国的研发投入占GDP的比例从0.6%翻了一番,达到1.2%。2017年,研发支出占GDP的比例达到2.1%,而且中国的GDP现在要高得多。中国表示,计划在未来10年将用于基础研究的科学支出比例提高一倍,达到科学预算的20%左右。

  这些计划是人力资本的来源,造就了工程师和科学家,但除了少数领域外,还没有世界级的产品。最终目标不仅是建立强大的经济,而且还要发展建立高科技武器所需的工业基础,减少对可疑外国产品的依赖。在第一个项目宣布32年后,中国已经在其中一些目标上取得了成功,但中国仍然依赖于西方技术。

  收购西方知识产权和技术通常是进入中国市场的一个条件。西方公司报告称,技术转让特许权是每次与中国人谈判的一部分。随着中国人发现,互联网为他们提供了前所未有的访问安全性差的西方网络的机会,这种现象已经延伸到了网络空间。中国人往往无法充分利用这些获取到的技术,但随着他们自身技能基础的提高,成果的转化能力有所增强。

  上世纪90年代,美国允许公司利用中国政府的太空发射服务将商业卫星送入轨道,当发射失败时,中国就收集卫星残骸,带回公司。在某些情况下,很明显,中国人先对他们找到的半导体进行仔细检查,以期对其进行逆向工程。当芯片最终被归还时,常常会有迹象表明半导体被锯成两半或进行X光检查,以深入了解设计和制造。这些努力虽然收效甚微(中国人对美国半导体进行逆向工程的努力,因为设备的复杂性而放缓),但这是更大规模的网络间谍活动的一部分,包括在西方公司招募特工、强迫技术转让、与中国公司建立伙伴关系,以及作为在中国开展业务的一项要求强制搬迁在中国的设施。

  虽然中国几十年来一直在投资半导体制造业(以及相关的科技教育和研究),但中国半导体产业的增长是两个相关趋势的产物。首先,中国政府出台了鼓励企业进入中国的激励措施,并消除了外资参与国内半导体生产的障碍。其次,台湾投资者和半导体企业高管将制造业务迁至中国大陆,从较为基础的业务开始,以利用成本差异和补贴。来自日本和美国的其他外国半导体制造商也纷纷效仿,但台湾人的涌入为中国半导体产业提供了最初的基础。

  由于西方国家监管审查的加强和技术转让的监管障碍,对外资参与的持续依赖现在变得更加复杂。尽管西方国家限制技术转让,但中国仍可通过三种不同的途径获得半导体技术。一是从台湾转过来的。台湾半导体公司在本世纪初进入中国大陆,以利用中国政府的补贴和较低的劳动力成本。中国大陆半导体能力的提高,反映出台湾人才的这种技能转移。如今,中国政府努力招聘具备半导体行业技能的台湾人,这进一步强化了这种转移。18

  二是利用“无晶圆厂”半导体生产。中国已经有几百家芯片设计公司,一些中国IT巨头,比如阿里巴巴,使用无晶圆厂解决方案来设计AI芯片。有趣的是,市场解决方案是使用无晶圆厂芯片生产,而以国家为中心的解决方案是建立晶圆厂,这是一项更加困难的任务,也是政府规划效率低下的另一个暗示。

  窃取的芯片制造技术,中国仍将面临专有技术的障碍。如果专注于窃取芯片设计,则可以复制和外包用于制造,便可以加快进度。

  目前,中国正努力结束对外国芯片的依赖,这是中国的第五次尝试。在过去的几十年里,中国花费了数十亿美元打造国内半导体产业,但收效甚微。

  中国政府试图通过直接收购西方半导体公司来克服技术差距,不仅收购机器和知识产权,还收购懂得如何使用它们的人。在中央政府的中国集成电路产业投资基金(有时也称为“大基金”,旨在“促进中国集成电路产业的跨越式发展”)的支持下,国家支持的公司试图收购美国芯片制造商,如Lattice、美光科技(Micron Technology)和西部数据公司(Western Digital Corporation)。2015年~2017年,中国投资者和公司总共出资300亿美元收购美国和欧洲的半导体公司。20这种高压手段,加上中国在其他领域的掠夺性做法,在许多国家引起了担忧。欧洲和亚洲的政府加入了美国的行列,阻止了中国的这些收购尝试。

  国家对半导体行业投入大量资金的一个重要影响是改变了中国企业家和企业的激励结构,提高了他们进入半导体行业的吸引力。22中国企业有政府和商业动机进入芯片市场,尤其是通过数十亿美元的游戏产业和对AI的追求。中国对加密货币的痴迷促使企业探索生产专门针对挖矿的芯片。其他公司则在尝试制造人工智能专用芯片,比如Rokid的Kamin18芯片,该芯片是由一位中国人领导的团队设计的,这位中国人曾担任三星半导体中国地区(Samsung Semictor China)的研究总监。

  尽管中国政策制定者倾向于构建本土IT供应链,但基于这样做最能消除国家安全风险的理论,一种更复杂的方法是寻求让中国成为全球市场的主导合作伙伴。中国仍然需要获得西方的技术和诀窍,而占主导地位的合作方式更符合与外国合作伙伴进行分布式创新的全球性质。外国公司与一个在商业和技术上占主导地位的中国建立伙伴关系,也更符合过去引导中国的朝贡贸易先例。这很可能是中国将被迫转向的方向,因为中国本土产业即使得到espionage、补贴和外国教育的支持,也仍会在全球一体化的创新体系中处于次席。

  关于中国能否成为创新强国的长期争论似乎已经结束(有两点需要注意)。第一,中国的创新仍然受到国家大多数行业相对技术落后的限制和制约。中国已经远离了曾经的贫困的农业经济,但仍然缺乏其他国家的科学技术知识的深度。

  这里要观察的指标是中国企业家和研究人才的外流,以及国家的资金的支出。其中一项备受瞩目的案例是,被西方公司聘用的中国员工,会在工作一、两年后离开中国。中国的“千人人才”项目为海归和外国专家在资金和访问上提供了资助,对此,最好的描述是,“千人计划”非常适合吸引人才,但不擅长留住人才。

  传统的创新指标(专利数量、博士数量、研发支出或科学出版物)对中国来说不太适用,因为这些指标中存在重复,不准确的比较等情况,以及在某些情况下,中国指标中会出直接现欺诈的行为。对于半导体而言,最好的衡量标准仍然是中国对进口芯片的依赖程度,这种依赖程度还在继续增长。尽管中国媒体宣称,中国技术正在逐渐与西方接轨,但中国学者更冷静的评估表明,虽然中国在某些研究领域表现强劲,但创造新技术的能力仍然存在显着滞后,而这只有通过获取西方商业和教育资源才能减少这种差距。

  在这场技术竞赛中,中美两国都有优势和劣势。人们通常都会关注在这场竞争中所产生的技术数量,但这些并不是最好的指标。同时,这也是一场关于治理和投资以及如何平衡市场力量和政治方向之间的战略竞争。越来越多的研究成果和创新技术的出现,使得哪种技术才能处于领导地位的竞争变得更加复杂,并将产生一股力量,两个国家都会发现这股力量难以控制。在这种追逐中,以全球为导向的美国工业可能比以国家为重点的中国更具优势。

  中国企业利用劳动密集型模式成功地生产了技术水平低的产品,使中国成为了世界上最大的制成品生产国。但以后几个五年计划中,中国确立了“提升价值链”的目标,通过进口零部件来组装最终产品来打造中国的先进技术,这一举动对于商业、技术和政治原因都很重要。较大比例的收入流向了那些占据高端价值创造的公司。在价值链上拥有更高的职位需要商业和技术方面的专业知识。中国在价值链中的地位越来越高,这表明中国已经实现了现代化经济的目标。

  在中国的IT行业,过度投资的风险有很多来源。国家政策把创建中国IT产业列为优先事项,结果是,省级或地方政府在这一领域的投资比其他地方要多。政府的政策也使这种投资更容易获得信贷,特别是对于国家拥有所有权的企业。宽松的信贷是过度投资的关键因素,繁荣的心态阻碍了中国此前为建立半导体行业所做的努力。而这种滥竽充数的做法则是从更富有成效的活动中消耗资源。中国IT行业的问题是,从现在起,有多少新的中国公司能够在10年后继续运营。

  投资不明智的风险很大,半导体的投资周期较长。随着半导体需求的增加,这些周期从供应过剩和价格低开始,充分利用现有生产能力满足日益增长的需求,然后,随着需求的增加,对新产能的投资将会增加(当新工厂建成时,可能需要两到三年的时间)。最后,随着新的产能进入产业链,循环又开始于供应过剩和价格下降。复苏和繁荣阶段通常比萧条阶段更长。许多分析人士担心,由于中国政府的投资,供过于求的局面可能比正常情况来得早,尽管全球需求不断增长。

  中国的投资决策仍主要由政府政策决定。省级和地方政府提供资金或直接由国家控制的金融机构提供贷款。这也是中央计划有一个强大而且可能会出现越来越多的因素的表现。过去,中国政府的投资并不总是表现良好(这表现在省、市两级存在巨大的“债务悬置”)。这些因素表明中国IT行业可能存在一些未被重视的漏洞,而这将减缓其业绩。

  我们可以通过观察中国的进出口情况来确定中国现在的现状。通过观察表明,中国在半导体和半导体制造设备方面仍然依赖西方。鉴于中国的巨额投资,很难预测10年后的中国会是什么样子。中国在半导体(和其他领域)的技术领先地位不断提高,但到目前为止,每一项举措都没有达到技术上的独立性,中国距离技术平等还有数年之久。

  对于半导体来说,中国的进步在很大程度上是与西方公司合作的结果,尤其是在台湾地区。中国IC生产的未来增长,更多地取决于外国公司是否继续在中国设立向中国工人进行技术转让的工厂,这不是中国本土IC产品的成功。

  半导体和其他IT产品的安全是中国政府的首要关切。中国担心,依赖外国制造的(或设计的)芯片会损害信息的安全,这会使其基础设施容易受到外国访问和干扰。情报机构担心的是,使用国外所生产的硬件会为他们提供了一个获得情报或破坏关键基础设施的机会。潜在的对手可以利用制造过程故意引入恶意缺陷。

  由于依赖中国微电子产品供应,美国在国家安全方面也存在类似问题。中国的半导体努力如果成功,将损害美国和西方的半导体公司。

  一个更大的问题是,半导体之争是一个缩影,反映了一个新崛起的强大中国将如何定义其与世界其他地区的关系。中国会遵守规则还是继续作弊?不管走哪条路,中国都会富强起来。

  美国依靠技术优势使其相对于更多的对手具有优势。如果中国能够侵蚀美国的技术领先地位并缩小技术差距,美国的安全将受到损害。事实上,我们无法阻止中国的增长和发展,因此问题在于加速美国和盟国内部的技术创新,并确保与世界各地的合作伙伴建立合作安全和科学关系。密切关注使硅谷成功的因素——研究、投资和移民——是至关重要的,但同样困扰美国政策制定的政治困境阻碍了我们这样做的能力,并且适得其反,甚至损害了美国的创新模式。

  对美国来说,一个主要的不利因素是围绕政府角色和政府支出的意识形态辩论。这始于上世纪90年代,导致数十年来对公共产品的投资不足。减税的目标导致基础设施和研究领域的投资严重不足,损害了美国企业的竞争力,降低了美国经济的增长。

  20世纪40年代,美国发现了一种利用政府对科学的投资来创造军事力量和经济财富的新方法。其他国家想要自己的DARPA和硅谷。特别是中国试图复制美国,中国将研究投资与重商主义产业政策相结合,旨在使中国企业优先于国外市场,首先是国内市场,然后是国外市场。

  当中国是一个发展中的经济体时,这是可以接受的。但现在它是世界第二大经济体和一个潜在的竞争对手时,这就不能再容忍了。美国对这种竞争毫无准备。

  我们已经有30年没有面临严重的竞争了。这不是另一场冷战。我们无法遏制中国,也不能成功阻止它,尤其是如果美国的目标是阻止非法技术获取或重商主义贸易和工业政策。冷战时期的科技政策和自由放任的创新方式都不会让我们保持领先地位。尝试重建国家供应基地与跨国商业和研究方法所提供的效率背道而驰,如果目标是生产尖端产品,则不太可能成功。在这两个国家中,美国更有能力利用跨国供应链。

  中国唯一的优势是它愿意花钱。美国需要新的政策,将支持性的联邦投资与私营部门和学术界(包括外国实体)的伙伴关系,以及国际贸易和知识产权保护结合起来,如果美国想做的不仅仅是看着中国缓慢缩小技术差距的话。

  美国的创新模式已经运行了70年。联邦政府在研究方面的投资对经济产生了显著的溢出效应,创造了喷气发动机、半导体和互联网等新产品。上世纪90年代,由于政府支出的一系列变化、研究和技术的全球扩散以及国会政治,进程开始放缓。在创新方面的竞争明显加剧,美国需要加快而不是放慢速度,只有其中一些是在我们的控制之下。中国一家领先的半导体公司的研发主管李旭武将其总结为:“发达国家放慢脚步,落后国家将很容易赶上外国公司的探索,后来者可以少走很多弯路。”

  最近通过的《外国投资风险评估现代化法案》(FIRRMA)以及与之配套的《2018年出口控制法案》编纂并加强了CFIUS审查程序,并要求美国与其他西方国家建立伙伴关系,以协调其外国投资审查。这种协调至关重要,因为中国在寻求收购时会从一个国家到另一个国家。出口管制是一个更加困难的问题,因为它们需要现代化,并以促进美国出口的方式降低风险。

  中国过去一直能够利用美国出口管制条例(及其实施)中的漏洞获取半导体技术。特别是美国半导体行业的一些人认为,2010年美国商务部批准的技术转让提高了中国的半导体能力。《2018年出口控制法》(Export Control Act of 2018)旨在加强出口控制,防止类似事件发生,但鉴于出口控制体系的冷战传统以及将贸易促进置于国家安全之上的愿望,这将是一项艰巨的任务。这些监管措施很重要,但它们需要伴随着加强芯片产业的措施,以及平稳扭曲外国市场以提供竞争优势。这包括加强知识产权保护和执法。

  20世纪80年代,当日本公司在政府的支持下开始与美国半导体公司竞争时,美国的回应是与日本进行贸易往来,并(通过DARPA)创建了SEMATECH(一个与私营公司合作的研究财团),以提高美国公司的竞争力和技术基础。SEMATECH允许公司在竞争前、研究中共享资源、风险和成本。这种反应为美国在半导体领域的持续发展奠定了基础,也是对中国半导体计划做出回应的先例。我们不需要另一个SEMATECH,但我们确实需要一个资金充足的国家反应,将公共和私营部门的行动结合起来。

  对中国采取放任政策会损害美国及其盟友的经济和安全利益,但严厉的限制也会带来同样的后果。美国外国投资委员会(CFIUS)等现有监管工具与出口控制相结合,与我们的盟友协调,限制中国获取先进半导体技术,同时持续施压要求中国修正不公平贸易做法,这种更为微妙的做法至关重要。

  寻找扩大研发支出的方法同时显着提高针对中国的反间谍活动的水平和资源同样重要。突然决裂不符合美国的利益,但提高警惕至关重要。美国的回应将需要让中国改变其行为,同时采取措施加强美国半导体行业(注意这些措施将不同于上世纪80年代的回应)。美国国防部高级研究计划局的电子复兴计划(ERI)和其他项目将部分响应中国的努力,在六个研究领域利用公司和学者之间的研究和合作。该项目有超过10亿美元的资金用于加速下一代芯片技术和生产,以克服使用现有技术继续实现性能增长的限制。这是一个强有力的开始,但是美国需要在政府研究上投入更多(和更一致的)资金,以跟上中国的步伐。增加对基础研究的支持的一个好处是,IT以及对STEM教育的支持可以帮助建立保持技术竞争力所需的先进劳动力。

  美国半导体工业与国家安全息息相关。一个下降会损害另一个。半导体是一个战略性产业,它们是现代电子产品的基础,从移动电话和可穿戴设备到卫星和武器系统。半导体技术使包括计算、通信和机器人在内的一系列行业得以发展,半导体行业的改进使美国经济的整体性能和生产率都有了显著提高。半导体将是一个成长型产业,因为每个物联网设备都将至少包含一个芯片,并需要具备一定的无线连接互联网资源的能力。

  一种最初看起来很诱人的解决方案是重新创建以前由美国使用的“可信赖的代工厂”程序。值得信赖的代工厂的问题在于资金。一个现代半导体工厂现在的成本超过150亿美元。在美国仍有一些“值得信赖”的晶圆厂,在某些情况下由国家实验室运营(直到2014年,与IBM签订合同),为核武器等敏感系统建造专用半导体,但美国已经不愿意为这些设施的现代化而付账。在大多数情况下,商业芯片的表现优于可靠晶圆厂提供的芯片,而且价格要便宜得多。通过结合支持国内半导体产业的政策,扩大计划以允许可信赖地使用无生产线工艺,以及加强半导体创新所需的研究基础,这些政策的结合将更好地为美国服务。[58]

  美国过去曾将发展强劲的半导体行业作为政策目标,而对日本试图主导该行业的风险的应对,帮助美国科技行业实现了复兴。但上世纪80年代的解决方案并不适合一个动态的、全球分布的市场。最高效和创新的半导体和其他先进技术供应链将是跨国的。寻找维持半导体产业在国家安全中的作用并确定保护方法并非易事,但这对于二十一世纪美国的持续领导至关重要。

  要应对中国在半导体领域的努力,没有简单的解决方案。因为这是美国和中国之间更大的经济竞争的一部分。

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