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靜森林,決定歐洲贏得全球先進(jìn)芯片競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,如果沒有蔡司公司,阿斯麥就無法制造出光刻機(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、自動駕駛和量子計(jì)算等未來技術(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爭中的一大潛藏優(yōu)勢。
根據(jù)麥肯錫的數(shù)據(jù),芯片市場在2021年首次超過5000億美元,預(yù)計(jì)到2030年芯片行業(yè)將成為一個(gè)價(jià)值萬億美元的產(chǎn)業(yè)。
中國臺灣是全球先進(jìn)芯片的制造中心。就10納米以下級芯片(最先進(jìn)的芯片)而言,臺灣占據(jù)了全球90%以上的市場份額。出于對臺海局勢的擔(dān)憂,美國、日本和許多歐洲國家的政府急于推進(jìn)本國的芯片制造業(yè),這引發(fā)了人們對芯片產(chǎn)能過剩的擔(dān)憂。
對許多國家來說,芯片事關(guān)國家安全,因?yàn)榻?jīng)濟(jì)越來越依賴芯片。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),無論是智能手機(jī)、個(gè)人電腦還是服務(wù)器和汽車。
隨著競爭日趨激烈,歐洲決心迎頭趕上。
今年2月,《歐洲芯片法案》出臺
今年早些時(shí)候,歐盟委員會公布了一項(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的份額翻一番,從目前的不到10%提高到20%。但比市場份額更重要的是,在東西方緊張局勢可能威脅到芯片供應(yīng)之時(shí),降低歐盟對臺積電和三星等亞洲生產(chǎn)商的依賴。
根據(jù)總部位于美國的芯片行業(yè)組織——國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會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,21家在臺灣。
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,沒有足夠多的熟練工人來維持工廠運(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%的市場份額仍不確定,但我們承受的壓力越來越大,因?yàn)槭裁炊疾蛔鰰屒闆r變得更糟?!?/p>
阿斯麥的溫寧克說:“關(guān)鍵在相關(guān)性。你不能在地緣政治競爭中出局。”
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。許多退出競爭的公司都在歐洲。”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的高級分析師Yang Wang指出,歐洲沒有芯片設(shè)計(jì)師從事7納米及以下級芯片的技術(shù)工作?!笆澜缡笮酒O(shè)計(jì)公司沒有一家在歐洲,而美國在芯片設(shè)計(jì)方面處于世界領(lǐng)先地位,”他說。
美國和臺灣地區(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),德國的德累斯頓和法國的格勒諾布爾,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),在制造過程中所需的資金就越多。例如,臺積電2022年的資本性支出將達(dá)到360億美元。本月,臺積電宣布計(jì)劃在未來幾年(到2026年,臺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。
美國今年通過了本國的《芯片和科學(xué)法案》,這是一項(xiàng)總值527億美元的激勵和稅收減免計(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。中韓等國家在過去幾十年里投資了數(shù)十億美元來支持本國的芯片制造商。
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。臺積電、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,將越來越多的晶體管封裝在越來越小的芯片上。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:“如果沒有光刻機(jī),你將無法在芯片上設(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)在開發(fā)下一代光刻機(jī)。”
除了阿斯麥和蔡司(阿斯麥持有蔡司公司25%的股份),德國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。這些優(yōu)勢主要來自默克、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)來制造原型芯片。其它世界知名的研究中心包括德國的弗勞恩霍夫研究所和法國的電子和信息技術(shù)研究所。
但歐洲也面臨大量挑戰(zhàn)。在建立本國芯片制造能力方面,其它國家的投資力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過歐洲國家,芯片制造生態(tài)系統(tǒng)也已開始圍繞新工廠發(fā)展。
與美國和臺灣地區(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,如果沒有強(qiáng)有力的激勵措施,那現(xiàn)在就沒動力在歐洲擴(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《金融時(shí)報(bào)》表示:“向新的芯片工廠供應(yīng)化學(xué)品,需要對專項(xiàng)資產(chǎn)進(jìn)行投資。因此,缺乏國家支持肯定會限制化學(xué)品供應(yīng)商的供貨能力。在我們看來,缺乏有力的本地化學(xué)品供應(yīng)能力,肯定會危及歐洲芯片工廠的運(yùn)營?!?/p>
巴斯夫工廠 資料圖來自德新社
巴斯夫和索爾維估計(jì),隨著新芯片產(chǎn)能的增加,未來幾年將出現(xiàn)化學(xué)品和材料短缺,除非現(xiàn)在就對這些領(lǐng)域進(jìn)行投資。
巴斯夫電子材料高級副總裁洛塔爾?勞皮克勒表示:“人人都在談?wù)撔酒圃?,但他們卻對生產(chǎn)這些微芯片所需的化學(xué)物質(zhì)關(guān)注不夠。感覺化學(xué)物質(zhì)被他們視為水或電,你打開水龍頭,它就出來了,可這是一種誤解?!?/p>
默克公司執(zhí)行董事會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)可能沒有考慮到這些材料?!?/p>
尋找員工
歐洲還面臨著一個(gè)更基本的問題:找到足夠多的技術(shù)工人。歐洲勞工局在調(diào)查歐盟勞動力短缺問題時(shí)發(fā)現(xiàn),在10個(gè)歐盟國家中,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。
德國英飛凌、英國愛德華茲真空泵(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,外國人才對維持歐洲芯片行業(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。“我們必須在全球范圍內(nèi)招聘人才,因?yàn)檫@里還沒有掌握(芯片基板)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的人才。”
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,這就把問題搞復(fù)雜了?!皻W洲的人才短缺問題很嚴(yán)重,”他表示,“如果你簡單算一下,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)高管對歐洲芯片業(yè)的前景仍持樂觀態(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,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)入市場的機(jī)會,如果沒有這種實(shí)力,它就不會有這樣的機(jī)會。如果沒有這些科技立足點(diǎn),歐洲回歸芯片制造業(yè)將會異常艱難?!?/p>
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