在距離斯圖加特市一小時(shí)車程的地方有一片曲徑通幽的寧?kù)o森林,決定歐洲贏得全球先進(jìn)芯片競(jìng)賽的一件秘密武器就坐落在這片森林的邊緣。
奧伯科亨是巴滕符堡州西南部一個(gè)只有8000名居民的小城,這座小城就是蔡司芯片公司的總部。蔡司芯片公司是全球唯一為先進(jìn)芯片制造設(shè)備生產(chǎn)鏡片和鏡頭的公司。它的超精密鏡片和鏡頭非常精確,其精度是韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的200倍。
總部位于荷蘭的阿斯麥公司首席執(zhí)行官彼得?溫寧克表示,蔡司擁有“獨(dú)一無(wú)二的能力”。阿斯麥公司是全球唯一生產(chǎn)先進(jìn)芯片制造設(shè)備光刻機(jī)的廠家,也是蔡司公司最重要的客戶之一。
溫寧克說(shuō),如果沒(méi)有蔡司公司,阿斯麥就無(wú)法制造出光刻機(jī)(光刻機(jī)是利用紫外光將芯片設(shè)計(jì)以微縮比例投射到硅晶片上的機(jī)器)。而如果沒(méi)有阿斯麥的光刻機(jī),人類就不可能制造出先進(jìn)芯片去研發(fā)人工智能、自動(dòng)駕駛和量子計(jì)算等未來(lái)技術(shù)。
芯片制造業(yè)占據(jù)著當(dāng)代經(jīng)濟(jì)的中心并日益受到地緣政治的威脅,世界各國(guó)都試圖在該行業(yè)占有一席之地,而先進(jìn)芯片制造設(shè)備正是歐洲在此次競(jìng)爭(zhēng)中的一大潛藏優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)麥肯錫的數(shù)據(jù),芯片市場(chǎng)在2021年首次超過(guò)5000億美元,預(yù)計(jì)到2030年芯片行業(yè)將成為一個(gè)價(jià)值萬(wàn)億美元的產(chǎn)業(yè)。
中國(guó)臺(tái)灣是全球先進(jìn)芯片的制造中心。就10納米以下級(jí)芯片(最先進(jìn)的芯片)而言,臺(tái)灣占據(jù)了全球90%以上的市場(chǎng)份額。出于對(duì)臺(tái)海局勢(shì)的擔(dān)憂,美國(guó)、日本和許多歐洲國(guó)家的政府急于推進(jìn)本國(guó)的芯片制造業(yè),這引發(fā)了人們對(duì)芯片產(chǎn)能過(guò)剩的擔(dān)憂。
對(duì)許多國(guó)家來(lái)說(shuō),芯片事關(guān)國(guó)家安全,因?yàn)榻?jīng)濟(jì)越來(lái)越依賴芯片。疫情期間的芯片短缺嚴(yán)重影響了全球各行業(yè)的生產(chǎn),無(wú)論是智能手機(jī)、個(gè)人電腦還是服務(wù)器和汽車。
隨著競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,歐洲決心迎頭趕上。
今年2月,《歐洲芯片法案》出臺(tái)
今年早些時(shí)候,歐盟委員會(huì)公布了一項(xiàng)430億歐元的投資計(jì)劃,以吸引全球最重要的芯片制造商在歐盟建廠。美國(guó)芯片巨頭英特爾已承諾在歐盟投資330億歐元,其中170億歐元用于在德國(guó)建設(shè)一個(gè)大型工廠。意法半導(dǎo)體和英飛凌等歐洲芯片制造商也在擴(kuò)大其歐洲的產(chǎn)能。歐盟還試圖吸引全球最大的芯片代工制造商臺(tái)積電擴(kuò)大其在歐盟的業(yè)務(wù)。
歐盟希望,到2030年,這些投資將使歐盟在全球芯片市場(chǎng)的份額翻一番,從目前的不到10%提高到20%。但比市場(chǎng)份額更重要的是,在東西方緊張局勢(shì)可能威脅到芯片供應(yīng)之時(shí),降低歐盟對(duì)臺(tái)積電和三星等亞洲生產(chǎn)商的依賴。
根據(jù)總部位于美國(guó)的芯片行業(yè)組織——國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)9月份的最新數(shù)據(jù),全球至少有81家芯片工廠將在2021年至2025年間建成,其中10家將在歐洲建成,14家在美國(guó),21家在臺(tái)灣。
歐洲擁有蔡司芯片、阿斯麥及其下游公司,再加上歐洲大陸在化學(xué)和材料技術(shù)方面擁有雄厚積累,兩者結(jié)合將為歐洲成為全球最重要的高端芯片供應(yīng)商奠定基礎(chǔ)。
但歐洲在推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面仍存在巨大短板。芯片業(yè)耗資巨大。希望為芯片工廠供貨的公司警告稱,沒(méi)有足夠多的熟練工人來(lái)維持工廠運(yùn)轉(zhuǎn)。
總部位于荷蘭的恩智浦芯片首席技術(shù)官拉爾斯?雷格表示:“到2030年,我們能否達(dá)到20%的市場(chǎng)份額仍不確定,但我們承受的壓力越來(lái)越大,因?yàn)槭裁炊疾蛔鰰?huì)讓情況變得更糟。”
阿斯麥的溫寧克說(shuō):“關(guān)鍵在相關(guān)性。你不能在地緣政治競(jìng)爭(zhēng)中出局?!?/p>
這么做合理嗎?
以《歐洲芯片法案》為核心的歐洲芯片制造計(jì)劃并未獲得普遍認(rèn)同。包括行業(yè)高管在內(nèi)的一些批評(píng)人士表示,歐洲在浪費(fèi)納稅人的錢。他們認(rèn)為,最好是把錢花在擴(kuò)大成熟芯片(歐洲本土行業(yè),如汽車和工業(yè),正用得上成熟芯片)的產(chǎn)能上,而不要去承擔(dān)開(kāi)發(fā)最新芯片的巨大風(fēng)險(xiǎn)。歐洲手機(jī)行業(yè)衰落使歐洲大陸對(duì)先進(jìn)芯片缺乏明顯需求。
一位芯片公司高管表示,隨著復(fù)雜芯片的生產(chǎn)成本日益攀升,“很少有公司能跟得上趨勢(shì)。許多退出競(jìng)爭(zhēng)的公司都在歐洲。”這使得歐洲供應(yīng)鏈缺乏制造先進(jìn)芯片所需的某些關(guān)鍵能力。
倫敦咨詢公司Counterpoint Research的高級(jí)分析師Yang Wang指出,歐洲沒(méi)有芯片設(shè)計(jì)師從事7納米及以下級(jí)芯片的技術(shù)工作?!笆澜缡笮酒O(shè)計(jì)公司沒(méi)有一家在歐洲,而美國(guó)在芯片設(shè)計(jì)方面處于世界領(lǐng)先地位,”他說(shuō)。
美國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位 圖源:《金融時(shí)報(bào)》
歐洲現(xiàn)在確實(shí)有芯片供應(yīng)鏈集群,例如比利時(shí)的魯汶地區(qū),德國(guó)的德累斯頓和法國(guó)的格勒諾布爾,但行業(yè)專家表示,歐洲將不得不提高芯片設(shè)計(jì)能力,并投資于先進(jìn)芯片生態(tài)系統(tǒng)以及芯片制造業(yè)本身。
資金也是一個(gè)關(guān)鍵因素。制造的芯片越先進(jìn),在制造過(guò)程中所需的資金就越多。例如,臺(tái)積電2022年的資本性支出將達(dá)到360億美元。本月,臺(tái)積電宣布計(jì)劃在未來(lái)幾年(到2026年,臺(tái)積電將在亞利桑那州投產(chǎn)更先進(jìn)的3納米芯片制造技術(shù))將其在亞利桑那州的投資增加兩倍,從120億美元增加到400億美元。
美國(guó)今年通過(guò)了本國(guó)的《芯片和科學(xué)法案》,這是一項(xiàng)總值527億美元的激勵(lì)和稅收減免計(jì)劃。
業(yè)內(nèi)高管表示,要建立一條能生產(chǎn)先進(jìn)芯片的復(fù)雜供應(yīng)鏈將需要數(shù)年時(shí)間,而且還需要納稅人提供更多的支持。中韓等國(guó)家在過(guò)去幾十年里投資了數(shù)十億美元來(lái)支持本國(guó)的芯片制造商。
總部位于日內(nèi)瓦的意法芯片公司主要為汽車和工業(yè)市場(chǎng)提供成熟芯片,其首席執(zhí)行官讓-馬克?奇瑞表示:“《歐洲芯片法案》是一個(gè)很好的工具,因?yàn)樗屛覀兊男酒a(chǎn)刺激措施達(dá)到了世界水平。但如果我們必須建立(先進(jìn)技術(shù))和大型晶圓廠……那還不夠?!?/p>
但歐洲并非從零開(kāi)始。
歐盟擁有先進(jìn)的芯片制造設(shè)備,這是一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)。臺(tái)積電、三星和英特爾等全球最大芯片制造商能夠使用阿斯麥光刻機(jī)挑戰(zhàn)物理極限,將越來(lái)越多的晶體管封裝在越來(lái)越小的芯片上。如今,投入大規(guī)模生產(chǎn)的最前沿技術(shù)是3納米芯片技術(shù)(芯片上每個(gè)晶體管的尺寸),但技術(shù)進(jìn)步正在將其提升到2納米及以下。
蔡司首席技術(shù)官托馬斯?斯塔姆勒表示:“如果沒(méi)有光刻機(jī),你將無(wú)法在芯片上設(shè)置如此高密度的晶體管。由于我們是唯一提供光刻機(jī)的公司,我們也將此視為義務(wù),有責(zé)任擴(kuò)大和支持芯片行業(yè)發(fā)展……我們已經(jīng)在開(kāi)發(fā)下一代光刻機(jī)?!?/p>
除了阿斯麥和蔡司(阿斯麥持有蔡司公司25%的股份),德國(guó)的通快公司也是光刻機(jī)用激光領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。通快公司的激光器能產(chǎn)生高達(dá)22萬(wàn)攝氏度的等離子體(用于產(chǎn)生超紫外光),這一溫度幾乎是太陽(yáng)表面溫度的40倍。
這種先進(jìn)技術(shù)使光刻機(jī)幫助蘋果等公司將多達(dá)160億個(gè)晶體管集中在MacBook處理器上,而上世紀(jì)70年代電子設(shè)備中只有1000個(gè)晶體管。
在生產(chǎn)高度定制化、擁有復(fù)雜材料和化學(xué)要求的高端芯片方面,歐洲擁有巨大優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)主要來(lái)自默克、巴斯夫和索爾維等少數(shù)歐洲公司,以及捷時(shí)雅和信越化學(xué)等日本公司。
歐洲還擁有全世界最重要的研究中心之一——比利時(shí)微電子研究中心,這是一家位于布魯塞爾郊外的納米技術(shù)研究中心,先進(jìn)芯片制造商都要用該研究中心的納米技術(shù)來(lái)制造原型芯片。其它世界知名的研究中心包括德國(guó)的弗勞恩霍夫研究所和法國(guó)的電子和信息技術(shù)研究所。
但歐洲也面臨大量挑戰(zhàn)。在建立本國(guó)芯片制造能力方面,其它國(guó)家的投資力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)歐洲國(guó)家,芯片制造生態(tài)系統(tǒng)也已開(kāi)始圍繞新工廠發(fā)展。
與美國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)的同行相比,歐洲重要化學(xué)和材料供應(yīng)商的投資速度一直較慢。一些業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,這是因?yàn)椤稓W洲芯片法案》遺漏了芯片制造業(yè)之外的相關(guān)投資領(lǐng)域,或者是因?yàn)闅W洲的環(huán)境法規(guī)使擴(kuò)大化工設(shè)施變得更加困難。當(dāng)然,歐洲的天然氣危機(jī)推高了本已高企的能源價(jià)格,迫使歐盟能源密集型化工業(yè)停止或暫停某些產(chǎn)品的生產(chǎn)。行業(yè)高管表示,如果沒(méi)有強(qiáng)有力的激勵(lì)措施,那現(xiàn)在就沒(méi)動(dòng)力在歐洲擴(kuò)大產(chǎn)能。
索爾維技術(shù)解決方案公司總裁羅德里戈?埃利松多向英國(guó)《金融時(shí)報(bào)》表示:“向新的芯片工廠供應(yīng)化學(xué)品,需要對(duì)專項(xiàng)資產(chǎn)進(jìn)行投資。因此,缺乏國(guó)家支持肯定會(huì)限制化學(xué)品供應(yīng)商的供貨能力。在我們看來(lái),缺乏有力的本地化學(xué)品供應(yīng)能力,肯定會(huì)危及歐洲芯片工廠的運(yùn)營(yíng)?!?/p>
巴斯夫工廠 資料圖來(lái)自德新社
巴斯夫和索爾維估計(jì),隨著新芯片產(chǎn)能的增加,未來(lái)幾年將出現(xiàn)化學(xué)品和材料短缺,除非現(xiàn)在就對(duì)這些領(lǐng)域進(jìn)行投資。
巴斯夫電子材料高級(jí)副總裁洛塔爾?勞皮克勒表示:“人人都在談?wù)撔酒圃?,但他們卻對(duì)生產(chǎn)這些微芯片所需的化學(xué)物質(zhì)關(guān)注不夠。感覺(jué)化學(xué)物質(zhì)被他們視為水或電,你打開(kāi)水龍頭,它就出來(lái)了,可這是一種誤解。”
默克公司執(zhí)行董事會(huì)成員兼電子部門首席執(zhí)行官凱?貝克曼補(bǔ)充道:“我們需要與歐盟共同研究這一問(wèn)題,因?yàn)槲覀冇懻摰氖歉叨葘I(yè)化的材料,歐盟在做計(jì)劃時(shí)可能沒(méi)有考慮到這些材料。”
尋找員工
歐洲還面臨著一個(gè)更基本的問(wèn)題:找到足夠多的技術(shù)工人。歐洲勞工局在調(diào)查歐盟勞動(dòng)力短缺問(wèn)題時(shí)發(fā)現(xiàn),在10個(gè)歐盟國(guó)家中,工程師和技術(shù)員(芯片行業(yè)的支柱)位列人才缺口榜單前四名。
德國(guó)英飛凌、英國(guó)愛(ài)德華茲真空泵(阿斯麥關(guān)鍵的組件和子系統(tǒng)供應(yīng)商)和奧地利的AT&S(高端芯片基板的主供應(yīng)商之一)等公司都警告說(shuō),外國(guó)人才對(duì)維持歐洲芯片行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。
AT&S首席執(zhí)行官安德烈亞斯?格斯滕邁爾表示,他的公司正在努力為其奧地利新研發(fā)中心招募800名技術(shù)工人?!拔覀儽仨氃谌蚍秶鷥?nèi)招聘人才,因?yàn)檫@里還沒(méi)有掌握(芯片基板)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的人才?!?/p>
英飛凌人力資源主管馬丁?施特克爾表示,所有供應(yīng)鏈廠家都需要同一領(lǐng)域的人才,這就把問(wèn)題搞復(fù)雜了?!皻W洲的人才短缺問(wèn)題很嚴(yán)重,”他表示,“如果你簡(jiǎn)單算一下,我們(英飛凌)馬上要建造一個(gè)新的晶圓廠,意法芯片和英特爾也在建。未來(lái)幾年,我們這些公司將需要至少數(shù)千名工程師和技術(shù)人員?!?/p>
但行業(yè)高管表示,這場(chǎng)戰(zhàn)役還遠(yuǎn)未失敗。
盡管面臨種種挑戰(zhàn),業(yè)內(nèi)高管對(duì)歐洲芯片業(yè)的前景仍持樂(lè)觀態(tài)度。歐洲擁有阿斯麥、蔡司和通快等公司,這使歐洲有了一個(gè)較好的起點(diǎn)。
英特爾的一位高管表示,“多年來(lái),歐洲在芯片制造設(shè)備方面擁有雄厚實(shí)力。這確實(shí)給了它一個(gè)重新進(jìn)入市場(chǎng)的機(jī)會(huì),如果沒(méi)有這種實(shí)力,它就不會(huì)有這樣的機(jī)會(huì)。如果沒(méi)有這些科技立足點(diǎn),歐洲回歸芯片制造業(yè)將會(huì)異常艱難?!?/p>
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