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[EAI特别报告] 台湾特辑系列⑤_中美技术霸权冲突与台湾的战略:以半导体部门为中心

分类
特别报告
发布日期
2021年6月29日
相关项目
中美竞争与韩国的战略中国未来的增长与亚太新文明的构建

[编者按]

在本期特别报告中,建国大学政治外交学系教授裵英子阐述了在中美技术霸权冲突背景下,台湾半导体部门的战略。台湾的台积电(TSMC, Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)自2014年以来一直被认为是拥有世界顶尖工艺技术的晶圆代工厂。然而,随着中美半导体冲突的全面展开,与美国和中国企业都保持着密切关系的台积电,面临着在美国和中国之间做出选择的十字路口。一方面,美国高度依赖台积电,台积电也依赖美国设备;另一方面,又不能忽视其与中国IT企业的联系以及中国作为潜在市场的地位。作者认为,台积电正面临“美国风险”和“中国风险”。在此情况下,作者强调,台湾应与主要经济伙伴韩国合作,寻求半导体技术创新方案,以实现半导体产业的稳定增长。


1. 引言

自2015年《中国制造2025》公布以来,围绕尖端技术的中美冲突浮出水面,并随着特朗普政府的对华出口管制而全面展开。拜登政府上任后,美国制定了长期而精密的战略,旨在遏制中国在尖端技术领域的崛起并增强美国的竞争力。中国则将美国精准打击其在全球尖端技术供应链中的薄弱环节、将其逼入绝境的情况比喻为“达摩克利斯之剑”,并下定决心通过自主创新来加强持续的技术创新。中美尖端技术竞争在短期内预计将更加激烈,这预示着全球各国制定尖端技术创新战略的环境正在发生变化,这种变化已不再仅仅基于市场因素,而是必须考虑地缘政治因素和选择。

在过去三年里,台湾和台积电在中美尖端技术冲突中尤其受到关注。此前,中美对台湾的潜在冲突一直被搁置,其基础是双方对“一个中国”原则的正式承认。然而,随着中国的崛起以及美国遏制中国的意图逐渐显现,围绕台湾及其周边地区的中美军事战略竞争也开始显现,再加上围绕半导体的两国冲突,台湾一跃成为中美霸权竞争的主要舞台。台湾在半导体制造领域建立的不可替代的能力,在中美技术霸权冲突中急剧提升了台湾的战略价值,使得美国和中国都与台湾形成了更紧密的利益关系,围绕台湾的中美冲突正走向不可避免的地步。

鉴于此,本文旨在通过半导体领域,探讨台湾在中美技术霸权冲突中的战略。首先,将概述台湾半导体产业,特别是台积电是如何发展至今的。之后,将审视台积电在中美半导体冲突中的战略。最后,将展望中美半导体冲突以及台湾面临的挑战。

2. 台湾半导体产业与台积电的崛起

与韩国在20世纪70年代以大型企业为中心的出口经济奠定经济增长基础不同,台湾早期的经济发展是以中小企业为主导的出口为基础的。台湾中小企业由于技术和资本的不足,在自主研发以及从国外引进昂贵尖端技术方面都面临困难,这是台湾持续经济增长必须解决的主要挑战。为支持本国中小企业的技术创新,台湾政府于1974年成立了工业技术研究院(ITRI),该研究院策划的联合研究、联盟、联合授权等成为台湾技术创新的核心。在制定本国IT产业的长期发展计划过程中,台湾政府于1985年聘请了曾任美国德州仪器(TI)副总裁的张忠谋担任工业技术研究院院长。在苦思台湾IT产业发展方向的过程中,张忠谋于1987年在工业技术研究院的衍生公司中,在新竹工业园区创立了世界上第一家专注于半导体制造的晶圆代工厂台积电(TSMC, 臺灣積體電路製造股份有限公司)。虽然台湾政府在台积电创业初期投资了其一半的资本,但台积电于1990年民营化,目前台湾政府的持股比例约为6%。

当时,半导体行业普遍采用的是设计、制造、封装一体化的综合半导体企业模式,因此对于专注于晶圆代工的纯粹代工模式(Pure-Play Foundry)的成功与否尚无定论。在长达30年的美国半导体行业从业经历中,张忠谋预见到设计与制造将分离,并判断与其按照政府要求扶持综合半导体企业,不如专注于台湾具有竞争力的制造领域,从而创立了专注于代工的企业。随着时间的推移,正如他所预料的那样,美国硅谷涌现出高通、博通、英伟达等设计公司,这些公司将需要高昂人力成本和设备投资的制造环节外包,台积电则承接了它们的订单,生产半导体芯片。从设计公司的角度来看,将包含公司机密的半导体设计图交给其他公司生产存在风险。因此,在所有人对代工模式的成功持怀疑态度时,台积电打出了“不与客户竞争”的口号,通过严格的保密和认真的安全管理赢得了信任,并最终与世界主要半导体设计公司建立了持续的交易关系。

随着代工模式在20世纪90年代中期确立,许多台湾企业纷纷进入该领域,展开了激烈的竞争,联华电子(UMC)一度接近台积电的水平并对其构成挑战。然而,最终台积电凭借持续领先于先进工艺的投资,巩固了其作为台湾代工行业的领导者地位,并此后引领了台湾半导体产业的发展。21世纪初,英特尔、IBM、三星等公司开始积极投资代工领域,台积电也面临增加投资的压力。2008年,在美国金融危机期间,当其他公司缩减投资时,台积电反而增加了投资规模,建造了超大型代工厂,采取了积极的扩张策略,但却因经济衰退而陷入危机。2005年退休的张忠谋,在78岁高龄时于2009年重返台积电,将危机视为机遇,推动了旨在将台积电打造成全球企业的重大改革和项目。特别是从2011年底开始,台积电派遣了100多名研究人员前往美国苹果总部展开合作,同时在台湾建立了生产A8芯片(iPhone 6的主芯片)所需的20纳米制程工厂,并以此为基础,在激烈的竞争中成功夺得了此前一直由三星承担的iPhone芯片代工业务。这得益于在智能手机市场中,因担心竞争对手三星生产用于其自家产品的芯片,而希望摆脱三星的苹果的意愿,以及需要顶尖技术能力的苹果的芯片代工订单,与希望超越竞争对手三星的台积电的意愿相契合。2014年,搭载台积电制造的A8芯片的iPhone 6取得了巨大成功,台积电作为拥有世界顶尖工艺技术的代工厂的地位得到了牢固确立。

台积电自创业以来30年所取得的成功,离不开台湾政府在创业资金投资、工厂用地和用水等方面的各种持续支持。此外,台积电所需优秀人才的充足供应也是成功的关键因素。但最重要的是,我们不能忽视张忠谋在不确定环境中设定正确方向并积极推进,从而领导台积电发展的领导力,这足以解释为何他在台湾被誉为“半导体教父”。张忠谋平日经常提及“器识”(器量与见识)的重要性,并以《论语》中的“吾道一以贯之”作为信条。正如他在一次演讲中所说,台积电是政府、企业和人才库以台湾特有的方式结合而成的非常独特的成功模式,这在其他地方难以复制。

3. 中美半导体冲突与台积电

根据今年4月发布的美国半导体行业协会(SIA)报告,在全球半导体价值链(包括设计、材料、设备、工艺、封装等)中,美国占38%,韩国占16%,日本占14%,欧洲占10%,中国占9%,台湾占8%。仅从各国所占比例来看,很难理解为何美国如此极力阻止中国半导体崛起,以及为何仅占8%的台湾会成为关注的焦点。当从供应链而非附加值角度来理解半导体产业时,问题就变得清晰了。半导体设计领域对各种规模和技术水平的企业开放,进入门槛较低。虽然存在英特尔、英伟达、高通等设计领域的巨头,但它们无法垄断所有电子产品芯片的设计,因此台湾和中国企业得以在设计领域毫无阻碍地进入并崭露头角。封装领域的技术水平相对较低且易于转移,因此风险发生的可能性较低。从供应链稳定性的角度来看,值得关注的领域是设备和工艺。特别是,生产尖端电子产品中使用的7纳米以下半导体芯片所需的极紫外光刻设备(EUV)由荷兰ASML公司垄断,而7纳米芯片的工艺目前只有台积电和三星能够实现。ASML生产的最高规格EUV的主要客户是台积电和三星,而三星在代工领域的影响力相对低于台积电。另一方面,台积电不仅在10纳米以下高端外包工艺领域占据92%的市场份额,而且大多数美国设计公司都与台积电有业务往来,台湾台积电与中国主要设计公司也建立了密切的合作关系,因此半导体供应链的核心问题在中美关系中集中在台积电身上。

自“中国制造2025”以来,美国动用了各种手段来遏制中国尖端技术的发展。拜登政府在半导体领域的目标可以看作是尽可能推迟中国半导体崛起,提高美国半导体供应链的稳定性,并维持与中国的技术差距。美国正动用各种政策手段,旨在最大限度地推迟中国进入尖端晶圆代工或存储器领域,并确保美国国内的尖端半导体制造能力。美国目前重点关注的通过出口管制直接施压中国、构建半导体联盟、加强美国国内制造能力,这些都离不开与台积电的合作。对中国最具致命打击的美国对华出口管制之一,就是台积电停止为华为代工生产芯片。此外,由于大多数美国设计公司都委托台积电代工,并且台积电拥有世界上最先进的工艺技术,因此它是加强美国半导体制造能力或建立半导体联盟时最重要的合作伙伴。

中国在半导体领域追求的目标是确保尖端半导体芯片的稳定供应,在半导体价值链中持续升级到附加值较高的制造和设备领域,以及追赶韩国和台湾企业,在中国国内生产尖端半导体。在中国,半导体已取代原油成为第一大进口商品,特别是对于旨在成为尖端制造强国的中国而言,确保尖端半导体制造能力至关重要。为实现这一目标,中国迄今为止已通过官方和非官方渠道获取外国尖端技术,并对半导体领域进行了大规模投资。在中国技术基础薄弱的情况下,中国通过收购拥有尖端半导体技术的外国企业、从在中国投资的外国企业那里转让技术、以及招募顶尖人才等手段,快速增强了半导体技术创新能力。然而,由于美国的出口管制,中国无法获得尖端半导体及相关设备,外包代工也中断,导致半导体崛起进程受阻,为克服这一困难,迫切需要持续的技术创新,尤其是在制造领域。为此,与台积电或三星的技术合作对中国而言比以往任何时候都更加重要。

截至2021年,台积电与英特尔、三星并列为世界三大半导体企业,为全球约500家企业代工生产11600余种半导体产品。台积电的地区销售额构成中,美国占60%,中国占17%,台湾占8%,日本占6%。在台积电成长的过程中,与包括苹果在内的美国硅谷企业建立牢固的关系并获得持续的订单至关重要。事实上,92%的美国主要半导体设计公司将外包代工委托给台积电,这表明美国对台积电的依赖度非常高。此外,没有美国设备,台积电就无法建设或运营晶圆厂。另一方面,台积电自2010年以来,与中国主要IT企业的交易持续增加,特别是华为,其订单占台积电销售额的约15%,成为继苹果之后的第二大客户。台积电与中国半导体企业的合作,比公开披露的更为广泛。例如,2000年中国政府成立本土晶圆代工厂中芯国际(SMIC)时,发挥主导作用的张汝京曾与张忠谋一同在美国德州仪器工作。张汝京将他在台湾经营的公司出售给台积电后,前往中国大陆创立了中芯国际,此后台积电的大量员工也加入了中芯国际,形成了各种官方和非官方的技术支持关系。

台积电与美国以及中国企业都保持着密切关系,但据报道,自2018年中美半导体冲突全面展开以来,台积电一直承受着美国政府的压力。特朗普政府的压力主要体现在两个方面:一是要求在美建设尖端半导体制造设施;二是关于与中国企业的交易。美国商务部于2019年制定了出口限制规定,要求在向华为及相关中国企业出口美国产品时需获得许可。该措施并未涵盖美国产技术或软件占比低于25%或在中国以外的第三国制造半导体出口给华为的情况,因此并未影响台积电与华为的交易。尽管如此,华为依然健在,2020年5月,美国政府加强了制裁,规定即使是在第三国制造但使用了美国技术的产品的出口也受到限制。美国商务部加强的措施也适用于使用美国半导体设备的台积电。这些措施并非禁止出口,而是要求获得许可,但美国政府很难将台积电排除在外。对此,台积电于2020年5月通过两项决定明确了战略选择的方向:即将在美国亚利桑那州建设尖端半导体晶圆厂,并宣布在9月中旬完成已接订单的供应后停止与华为的交易。2021年4月,当美国商务部以威胁美国国家安全为由将中国7家与超级计算机相关的机构和企业列入出口限制名单时,台积电也立即宣布将停止与名单上的中国设计公司飞腾的交易,配合了美国的行动。

台积电依赖美国企业的设备,并且60%的销售额来自美国设计公司,因此在某种程度上,选择站在美国一边并非选择,而是必然。然而,考虑到台积电与中国IT企业的关系和联系,以及中国作为潜在市场的地位,可以推测这一决定绝非易事。台积电一方面积极参与美国的半导体联盟,另一方面也在美国制裁范围之外谨慎地维持与中国IT企业的关系。台积电的这一举动有一个象征性的例子。2020年9月,在断交后访问台湾的最高级别美国政府官员——美国国务院经济事务次卿柯拉克(Keith Krach)的欢迎政府官方招待会上,作为唯一一位企业家,张忠谋参加了活动,晚宴结束后,台湾总统府公开了蔡英文总统、柯拉克次卿和张忠谋的合影。这可以被解读为明确表达了台湾半导体产业选择的信号。然而,就在晚宴举行的仅仅4天前,在美国对华为实施制裁开始前夕,台积电一直在不间断地运转晶圆厂,以最大化生产将运往华为的半导体芯片,并完成了芯片的交付。也就是说,虽然官方上与美国站在一起,但台积电在幕后也在尽最大努力维持与中国的关系。对于柯拉克次卿的访问,中国通过派遣军机进入台湾防空识别区进行武力示威,中国媒体也威胁称,如果美国国务卿或国防部长访问台湾,中国战斗机将在台湾上空进行演习,但对于这张照片,中国方面没有提出批评或任何评论。这表明中国在处理与台积电的关系上也极为谨慎。台积电于2021年4月宣布,将在中国南京的工厂追加投资28亿美元,以增加28纳米车用半导体的产量。对此,台湾乃至中国国内都引发了诸多争议,特别是在中国国内,与台积电在美国亚利桑那州建设至少120亿美元的5纳米生产线相比,有人对台积电的中国投资感到不满,甚至有人提出应抵制,但中国官方媒体则表示台积电的投资有助于中国半导体产业的发展,从而平息了争论。一家台湾媒体将台积电与中国IT企业之间谨慎维系的关系比喻为“与狼共舞”,因为其背后是中国的市场增长潜力、中国政治局势的不确定性以及技术和人才向中国企业流失的风险。

台积电战略中另一个值得关注的部分是加强与日本半导体企业的合作。据报道,台积电将在日本政府的支持下,在筑波市建设半导体研发设施,并计划在九州建设16纳米和28纳米晶圆厂。日本提出了“加强半导体等数字产业基础的新战略”,并积极寻求与台积电合作,将其视为重建本国半导体产业的机会。台积电则考虑到台湾干旱灾害导致的生产风险以及中国市场的 But uncertainty 等因素,一直在考虑在海外建设晶圆厂,双方的利益不谋而合,促成了台日半导体领域的积极合作。欧洲也希望通过与台积电的合作来加强其区域内的半导体制造能力。迄今为止,台积电的主要生产设施都设在台湾,并且至今仍在台南等地对最新工艺进行大规模投资。在中美半导体冲突的背景下,台湾半导体企业的战略价值不断攀升,与以往不同的是,台积电正尝试在美国、日本、中国等地建设和扩建生产线。我们有待观察这一趋势是否会在中美半导体冲突中加强美国主导的全球半导体供应链,是否能为半导体供应链的稳定和世界经济的持续增长做出贡献,或者是否会以其他方式重塑半导体产业格局。

4. 前景展望

在中美半导体冲突的背景下,台湾半导体产业,特别是台积电,迄今为止充分利用了其战略价值,并以谨慎而恰当的方式应对,同时也在为持续增长进行战略选择和投资。然而,目前台积电、台湾以及半导体产业的未来并非一片乐观。在此,我们展望台积电和台湾半导体产业面临的挑战。首先,在台积电与美国的合作过程中存在“美国风险”。目前,台积电已开始在美国亚利桑那州建设晶圆厂,据报道,其规模已超出最初预期,计划建设多达6条生产线。据台湾半导体行业人士透露,在美国运营晶圆厂需要充足的人力供应,并且需要解决与台湾相比约30%的生产力下降问题。目前在美国,市场因素导致专注于半导体制造的企业难以取得巨大成功,而台积电在美国的投资更多是基于安全或联盟的逻辑而非市场逻辑,因此在未来晶圆厂建设和运营过程中存在潜在风险。台积电在美国的晶圆厂有助于巩固与美国本土设计公司的紧密关系,进一步加强台积电在美国的地位。其结果可能是,在美国主导的半导体联盟成功运作下,在高端半导体工艺领域,中国被排除在外,形成一定程度的中美脱钩,从而重塑半导体产业格局。要实现美国和台湾所期望的这一最佳情景,台积电与美国的半导体联盟必须稳固建立,为此,在当前正在建设的生产线投入运营的2至3年后,还需要确保下一届及下下届美国政府的持续支持。此外,英特尔等美国企业也计划对半导体工艺进行大规模投资,三星也计划在美国建设最先进的工艺设施,因此必须应对潜在竞争者的挑战。也就是说,台积电在美国的投资虽然有可能通过与台湾和美国半导体企业的合作产生协同效应,并在美国主导的半导体联盟巩固过程中为美国和台湾带来最佳结果,但为此需要长期有效地解决超额成本、生产力下降、人力供应等经济因素以及美国政府持续支持等政治因素。

其次,必须考虑未来台海关系以及以台积电为首的台湾半导体企业与中国企业之间的关系所带来的“中国风险”。中国政府将在多大程度上容忍和接受台湾半导体企业与美国半导体企业的合作加强以及因美国制裁导致的台湾半导体企业与中国企业合作中断等情况,这是一个问题。中国不会放弃其半导体崛起的目标,并将继续为此努力。事实上,在美国实施出口管制后,中国政府和企业一直在努力构建自主供应链,即所谓的“红色供应链”,排除美国零部件或设备,并对零部件、设备和整个生产过程进行细致分析,同时实施项目来扶持本国企业在薄弱环节的发展。尽管如此,在获取尖端技术方面面临困难和挫折的中国,迫切需要台积电等台湾半导体企业的技术支持。这种现实需求与“一个中国”的立场相结合,其何时以及以何种方式演变成危机,其可能性不容忽视。此外,随着时间的推移,长期来看,拥有资本、市场、强大意志和政府支持的中国企业在半导体制造工艺技术创新能力方面可能会得到加强,并对台湾构成挑战。当台湾无法再获得中国所需的尖端技术时,台湾必须考虑届时将以何种优势来应对中国。

第三,存在台湾自身的风险。台湾对中国的出口依存度(包括经香港转口的部分)估计远超台湾政府公布的官方统计数据,约为60%。半导体占台湾整体出口的约30%,其中制造工艺占一半左右。即使在主张“去中国化”的民进党执政期间,台湾经济对中国的依赖度也未见下降,而半导体以外其他部门的增长率则略显停滞。此外,台湾半导体产业因干旱、地震、停电等原因时常中断生产,引发担忧。台湾经济对中国和半导体的过度依赖,以及台积电占据全球外包代工54%的份额,都可能成为台湾和全球半导体产业的薄弱环节。台积电取得的惊人成就,一方面为台湾的经济和安全做出了贡献,提升了台湾的国际地位,带来了积极效应;但另一方面,也可能因为特定国家或企业在整体经济或产业中所占比例过高而增加风险。在当前半导体产业和台积电作为台湾强大的“硅盾”时,问题尚未显现,但这个盾牌能维持多久尚不确定,而且缺乏能够对冲风险的其他手段。

位于台湾西北部的淡水,自17世纪以来一直是连接台湾与外部文明的重要门户和要塞。通往该地区红毛城的路上,插着8个国家(西班牙、荷兰、明朝、英国、日本、澳大利亚、美国、台湾)的国旗。这是自1628年西班牙开始,占领或租借该地区的国家的旗帜。这不禁让人思考,台湾的国旗能否像现在这样,排在最后,并能飘扬多久。从半导体角度来看,台湾在中美霸权竞争中,为维护安全与繁荣,必须不惜一切代价努力保持在半导体制造工艺技术及下一代尖端技术方面的绝对领先地位。同时,必须应对中国崛起带来的威胁,以及与美国合作带来的风险。此外,还必须为台湾经济对中国和半导体的过度依赖问题找到解决方案。这是一项艰巨的任务,但却是台湾为实现持续生存和繁荣必须走的道路。

对韩国而言,台湾是其重要的经济伙伴,在进出口规模方面排名第六至第七位。韩国从台湾进口的商品中60%是半导体,半导体占韩国对台出口总额的30%。尽管存在这样的经济和产业合作关系,但韩国和中国在半导体领域主要被视为竞争对手。事实上,台积电的张忠谋曾表示,其唯一的竞争对手是三星。在与三星争夺苹果智能手机芯片代工订单的竞争中获胜后,台积电被公认为拥有世界顶尖工艺技术的企业,最近三星开始积极投资代工领域,台积电为拉开差距,正更加积极地扩张代工业务。另一方面,韩国和台湾都具有对中国半导体经济结构的依赖性,并且都是美国主导的半导体联盟的重要伙伴,但同时又不能放弃与中国的关系,这二者具有共同点。对韩国和台湾而言,在半导体制造技术上保持绝对领先地位,是保障安全与繁荣的极其重要的课题。半导体领域韩台之间的竞争确实不可避免。然而,另一方面,两国在整体半导体产业稳定和持续增长的框架下,才能实现持续的技术创新,这一点上存在可以相互合作的空间。在中美技术霸权冲突的背景下,韩国和台湾应共同探讨如何在竞争以及相互合作中引领全球半导体产业的稳定增长和持续的技术创新。■


■ 作者:裵英子_建国大学政治外交学系教授。毕业于首尔大学外交学系,在美国北卡罗来纳大学获得政治学博士学位。主要研究领域为国际政治经济学、海外投资的政治经济学、科学技术与国际政治、互联网与国际政治、科技外交。主要论文包括《国际政治霸权与技术创新:美国半导体技术案例》(2020)、《中国互联网企业的崛起与互联网主权》(2018)、《中美霸权竞争与科技创新》(2016)、《科学技术与公共外交》(2013)等。

■ 负责及编辑:白珍敬 EAI 研究室长

咨询:02 2277 1683 (内线 209) j.baek@eai.or.kr

附件

  • [대만특집스페셜리포트]미중기술패권갈등과대만의전략반도체부문을중심으로.pdf

*本文为使用 AI 从韩语原文翻译而来,部分译文或语感可能存在偏差。

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