美國(guó)半導(dǎo)體何以長(zhǎng)盛不衰？

 市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Strategy Analytics最新完成的一份調(diào)查報(bào)告顯示，2017年，在全球基帶芯片和智能手機(jī)應(yīng)用處理器市場(chǎng)，美國(guó)半導(dǎo)體廠商高通分別占據(jù)了53%和42%的占有率，繼續(xù)穩(wěn)固著該領(lǐng)域的霸主地位。Strategy Analytics認(rèn)為，在從4G向5G轉(zhuǎn)型過程中，高通將繼續(xù)在2019年及以后的市場(chǎng)中保持領(lǐng)先地位。

高通的強(qiáng)勢(shì)只是美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位的一個(gè)例證。半導(dǎo)體行業(yè)研究機(jī)構(gòu)IC Insights 5月更新的數(shù)據(jù)顯示，以營(yíng)收為標(biāo)準(zhǔn)，2018年第一季度全球15大半導(dǎo)體廠商(含晶圓代工)中，美國(guó)占據(jù)8席。2017年，北美地區(qū)半導(dǎo)體廠商合計(jì)占據(jù)了全球半導(dǎo)體市場(chǎng)49%的份額。

此外，同其他地區(qū)廠商多專注細(xì)分領(lǐng)域或代工業(yè)務(wù)不同，美國(guó)廠商幾乎可以生產(chǎn)半導(dǎo)體產(chǎn)品的全部種類，并且在設(shè)備、材料方面同樣布局齊全。VLSI公布的2016年全球十大半導(dǎo)體設(shè)備廠商中，應(yīng)用材料、Lam Research、KLA-Tencor和Teradyne這4家美國(guó)企業(yè)分別位列第一、第三、第五和第八位。

盡管美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有著其他地區(qū)無法復(fù)制的一大優(yōu)勢(shì)——集成電路產(chǎn)業(yè)誕生于美國(guó)，產(chǎn)業(yè)重要的技術(shù)突破和變革也大都始于美國(guó)，但美國(guó)在科技產(chǎn)業(yè)生態(tài)、政府政策作用和人才培養(yǎng)方面的得失依然值得探究。

硅谷和集成電路產(chǎn)業(yè)的崛起

在被問及美國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的成功因素時(shí)，一位美國(guó)半導(dǎo)體從業(yè)者有些困惑：集成電路誕生在美國(guó)，這也就使得精確定位其成功的“最重要原因”非常困難。

華美半導(dǎo)體協(xié)會(huì)(CASPA)理事繆英妤對(duì)記者表示，集成電路產(chǎn)業(yè)起步于美國(guó)，并隨著美國(guó)經(jīng)濟(jì)在二戰(zhàn)后的騰飛同步發(fā)展，探究美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的成功因素需要從整體把握。

1947年，“晶體管之父”肖克利(William Shockley)與同在貝爾實(shí)驗(yàn)室的兩位同事制造出了首個(gè)晶體管，三人因此分享了1956年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。隨后，肖克利離開貝爾實(shí)驗(yàn)室，來到如今的硅谷建立了肖克利實(shí)驗(yàn)室。慕名而來投奔肖克利的才俊中，就有后來的仙童公司的八位聯(lián)合創(chuàng)始人。

1957年，八人出走創(chuàng)立了仙童半導(dǎo)體公司，他們也因此被肖克利怒斥為“八叛徒”。不過很快，這一稱呼就成為了硅谷乃至美國(guó)科技產(chǎn)業(yè)的傳奇。“叛逆”的創(chuàng)業(yè)精神影響了幾代硅谷企業(yè)家、科學(xué)家。

1958年，德州儀器的基比爾(Jack Kilby)制造出了第一塊集成電路，但因未能找到合適的硅晶體，他的器件使用了鍺。仙童半導(dǎo)體隨后很快實(shí)現(xiàn)了突破，“八叛徒”之一的諾伊斯(Robert Noyce)在1959年提交了用硅平面工藝制作集成電路的專利申請(qǐng)，并在1961年3月生產(chǎn)出了第一塊基于硅的集成電路。集成電路產(chǎn)業(yè)正式拉開了序幕。

1968年，“八叛徒”中最后離開仙童的摩爾(Gordon Moore)和諾伊斯也自立門戶創(chuàng)立了迄今為止全球最成功的半導(dǎo)體企業(yè)英特爾。

1971年，Electronic News記者Don Hoefler首次以“硅谷”為題發(fā)表了對(duì)舊金山灣區(qū)計(jì)算機(jī)芯片公司的系列報(bào)道，硅谷由此得名。其中的“硅”字便是源于該地區(qū)集成電路產(chǎn)業(yè)所使用的硅原料。

經(jīng)濟(jì)科技優(yōu)勢(shì)支撐

市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Strategy Analytics RF和無線組件研究服務(wù)總監(jiān)Chris Taylor對(duì)記者指出，美國(guó)強(qiáng)大的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)是其半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心優(yōu)勢(shì)之一。美國(guó)經(jīng)濟(jì)在19世紀(jì)和20世紀(jì)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)勁增長(zhǎng)，在擴(kuò)大就業(yè)的同時(shí)激發(fā)了對(duì)科技產(chǎn)業(yè)的投資。

近日發(fā)布的瑪麗·米克爾2018年互聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)報(bào)告顯示，以市值而論，全球十大科技公司中就有蘋果、亞馬遜、微軟、谷歌、Facebook、Netflix以及eBay+PayPal等7家美國(guó)企業(yè)。這為美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供了包含終端應(yīng)用、品牌與軟件的完整的生態(tài)體系。

集邦咨詢墣產(chǎn)業(yè)研究院研究經(jīng)理林建宏對(duì)記者指出，長(zhǎng)期以來的基礎(chǔ)科技積累正是保障美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)長(zhǎng)期居于領(lǐng)導(dǎo)地位的主要因素之一。

“微軟與英特爾占據(jù)著PC市場(chǎng)，谷歌的安卓與蘋果的iOS引領(lǐng)著智能手機(jī)。在制造端，有英特爾與一些強(qiáng)有力的科研單位拉動(dòng)著設(shè)備與材料廠商，而外部更是有資金在支撐著創(chuàng)新環(huán)境。”他表示。

華美半導(dǎo)體協(xié)會(huì)(CASPA)理事繆英妤還指出，美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)早期發(fā)展的先驅(qū)者中，很多都是第一代的歐洲移民。“二戰(zhàn)之后，很多非常優(yōu)秀的科學(xué)家都來到了美國(guó)尋找機(jī)會(huì)。”她說。“晶體管之父”肖克利就出生于英國(guó)，后遷往美國(guó)加州。

在林建宏看來，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)僅是科技產(chǎn)業(yè)中的一環(huán)，美國(guó)擁有完善的科研與創(chuàng)新體系，并吸引著全球的人才聚集，這對(duì)于維持科研領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位至關(guān)重要。

政府積極介入：研發(fā)支持、政策指引

在集成電路產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的早期，美國(guó)政府就已在其中發(fā)揮著重要作用。早在二戰(zhàn)之前，美國(guó)軍方就有著為科研提供資金的傳統(tǒng)，以用于飛機(jī)、雷達(dá)、核工業(yè)等領(lǐng)域的研發(fā)。

“國(guó)家科學(xué)基金(NSF)每年提供約70億美元的支持，用于支持高校的基礎(chǔ)物理科學(xué)和數(shù)學(xué)研究。美國(guó)衛(wèi)生研究院(NIH)為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究提供資金。國(guó)防部先進(jìn)研究項(xiàng)目局(DARPA)則為企業(yè)具有軍用潛力的研究提供支持，例如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。”Taylor指出了三家對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)起到重要支持作用的機(jī)構(gòu)。

繆英妤則指出，美國(guó)政府對(duì)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最直接的推動(dòng)，除提供資金支持研發(fā)外，還扮演了重要的采購(gòu)方角色，國(guó)防和航空航天研究為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)提供了巨大的市場(chǎng)和應(yīng)用場(chǎng)景。

諾丁漢大學(xué)教授John Orton也在其著作中指出，在晶體管誕生之初的大部分時(shí)間中，該工業(yè)正是依靠軍方的支持存活了下來，從而為日后的集成電路產(chǎn)業(yè)打下了基礎(chǔ)。

政策指引方面，美國(guó)政府僅在近年就采取了多項(xiàng)行動(dòng)。2015年，美國(guó)啟動(dòng)了國(guó)會(huì)半導(dǎo)體核心會(huì)議，以專門研究半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策。隨后，美國(guó)國(guó)會(huì)研究服務(wù)中心和總統(tǒng)科技顧問委員會(huì)先后在2016年、2017年發(fā)布了《美國(guó)半導(dǎo)體制造：行業(yè)趨勢(shì)、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)與聯(lián)邦政策》和《持續(xù)鞏固美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位》兩份指引性報(bào)告。

Strategy Analytics手機(jī)元件技術(shù)研究服務(wù)副總監(jiān)Sravan Kundojjala對(duì)記者表示，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)如今已成為美國(guó)政府“嚴(yán)密保護(hù)”的一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)。“近年來，美國(guó)政府阻止了多起外國(guó)投資者的收購(gòu)嘗試。美國(guó)政府視5G和AI為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的核心領(lǐng)域，并希望保持領(lǐng)導(dǎo)地位。”

2018年3月，CFIUS還曾在高通股東大會(huì)召開前緊急要求高通推遲股東大會(huì)，以介入博通對(duì)高通的惡意收購(gòu)。此后流出的一封CFIUS信件顯示，其此舉正是擔(dān)心收購(gòu)會(huì)削弱高通，從而使高通在5G標(biāo)準(zhǔn)制定的關(guān)鍵時(shí)刻失去優(yōu)勢(shì)。

“不過，目前幾乎所有的美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)都在全球有所布局，更重要的是他們也都和中國(guó)存在業(yè)務(wù)聯(lián)系。” Kundojjala表示，“大部分美國(guó)公司的成功更多還是取決于成功的產(chǎn)品和市場(chǎng)策略。”

人才頻繁流動(dòng)，產(chǎn)業(yè)遍地開花

回顧美國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)的歷史，一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是新興公司往往能夠迅速崛起，并推動(dòng)著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步。在John Orton看來，這與美國(guó)科技產(chǎn)業(yè)的另一大特征有著聯(lián)系：人才在不同公司之間頻繁的流動(dòng)。

公益組織Endeavor曾于2014年發(fā)布的一項(xiàng)調(diào)查結(jié)果顯示，目前帶有“仙童基因”的美股上市公司多達(dá)92家，其中既有蘋果、谷歌、甲骨文、Facebook和特斯拉等如今最火熱的科技公司，也有英特爾、AMD、應(yīng)用材料、閃迪、英偉達(dá)和賽靈思等重要的半導(dǎo)體廠商，以及KLA-Tencor和Lam Research等半導(dǎo)體設(shè)備公司。Endeavor表示，如果跳出上市公司的限制，可追溯至仙童八位聯(lián)合創(chuàng)始人的公司更是多達(dá)2000家。

Orton認(rèn)為，“八叛徒”的故事決定了一種文化，成千上百的模仿者保證了專業(yè)知識(shí)和技術(shù)能夠快速地在產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散，這與歐洲和日本相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境非常不同。

新興公司推動(dòng)著技術(shù)革新是美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)生命力的重要體現(xiàn)，這一特征得到了傳承。20世紀(jì)80、90年代，又一批后起的美國(guó)廠商乘著Fabless模式興起和信息時(shí)代(互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)興起)來臨之風(fēng)，在迅速崛起的同時(shí)為美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開辟著新的疆土，高通和英偉達(dá)即是最典型的代表之一。

“對(duì)我們而言，F(xiàn)abless模式已被證明是非常成功的。”高通公司一位發(fā)言人6月1日接受記者采訪時(shí)表示，“這允許我們可以不對(duì)設(shè)備等進(jìn)行前期投資，更靈活地專注于更核心、基礎(chǔ)的研發(fā)層面，并讓更樂于且擅長(zhǎng)芯片生產(chǎn)的廠商從事生產(chǎn)。”

如今，在5G、AI、物聯(lián)網(wǎng)等新興前沿科技等領(lǐng)域，美國(guó)廠商依然走在前列。Kundojjala認(rèn)為，包括英特爾、高通、英偉達(dá)、博通、美光、AMD和賽靈思在內(nèi)的眾多美國(guó)半導(dǎo)體廠商，均在這一輪機(jī)遇中積極布局。

“舉例來說，英偉達(dá)這家GPU廠商，已經(jīng)將其主要面向個(gè)人客戶的業(yè)務(wù)模式重整為面向AI、自動(dòng)駕駛和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。”他介紹，“高通這家基帶市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，也正在努力將它在4G上的成功延續(xù)至5G，還對(duì)AI、VR和AR相關(guān)技術(shù)進(jìn)行投資。”

“5G是在為其他所有相關(guān)的產(chǎn)業(yè)打開一扇門。”高通公司發(fā)言人表示，“過去是由手機(jī)運(yùn)營(yíng)商、手機(jī)廠商、半導(dǎo)體廠商去定義3G和4G的功能。而5G則是需要眾多產(chǎn)業(yè)參與進(jìn)來，告知我們其需求，一同來定義5G的功能。”

不過，盡管美國(guó)已是世界上最接近擁有半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈的國(guó)家，但在光刻機(jī)領(lǐng)域美國(guó)企業(yè)依然缺席，主要的DRAM生產(chǎn)工廠也不在美國(guó)。“目前沒有單一國(guó)家擁有完整的供應(yīng)鏈。” 林建宏表示，“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有高度的專業(yè)分工，但在各個(gè)子系統(tǒng)卻又具有高度集中的特性。”

在Taylor看來，人才儲(chǔ)備是美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)保持領(lǐng)先地位的重要因素，尤其是美國(guó)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的教育。不過，繆英妤指出美國(guó)在人才層面目前存在的一項(xiàng)挑戰(zhàn)：相較于人才培養(yǎng)周期較長(zhǎng)的半導(dǎo)體領(lǐng)域，新興的互聯(lián)網(wǎng)、軟件等領(lǐng)域無論在人才培養(yǎng)周期還是收入層面，似乎都更有吸引力。