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光伏是中國制造的一張靚麗的名片。中國光伏制造全球市場份額超過90%,相比之下,中國大陸本土企業芯片制造的全球市場份額不足10%(加上在華外資企業可達20%)。芯片制造被稱為最后一個沒有實現國產替代的大產業。那么,中國光伏制造為什么能夠成功?中國芯片制造又能否復制中國光伏的成功經驗?
讀懂中國光伏,就讀懂了中國制造。我們來簡單回顧一下中國光伏的崛起過程。
2001年,無錫尚德成立,為中國光伏產業的啟動拉開了序幕。2004年,德國修訂《可再生能源法》,歐洲對光伏的需求爆發,中國利用“進口原料+進口設備+國內低成本制造”快速擴產,但面臨原料、設備、市場“三頭在外”的風險。2008金融危機使光伏市場需求暴減,疊加光伏產能過剩,讓中國光伏行業遭遇重大危機。2011-2012年歐美聯合“雙反”關稅,歐美市場關上大門,中國幾百家光伏電池組件廠倒閉,行業第一次大洗牌。光伏廠家通過原料和設備的國產化大幅降本,自身技術升級提高效率,加上中國政府通過補貼啟動國內光伏市場,讓光伏行業度過危機。中國光伏廠家還通過海外建廠規避歐美關稅壁壘,重啟海外市場,此后一騎絕塵,通過“原料設備國產化降低成本+技術迭代取得效率領先”,從而成就全球霸主地位。
我們看到,中國光伏崛起的模式是先利用國內的低人工成本,從海外進口原料和設備,占據中低端市場。然后,通過在國內采購原料和設備實現國產替代,進一步降低成本。穩定中低端市場后,通過大量研發投入,挺進高端市場。在市場競爭上,一方面依托國內市場兜底,另一方面通過海外建廠拓展國際銷售渠道,從而實現中國光伏產業的逆襲。
實際上,不僅是光伏,中國其它產業的崛起過程或多或少用的都類似于這個模式。需要注意的是,這個模式僅適用于大產業,不適用于細分領域的高精尖的小產業。細分市場由于市場容量很小,能容納的玩家很有限。比較典型的如圓珠筆芯上的那粒鋼珠,中國仍全部從日本進口。之所以沒有國產化,不是中國企業做不出來,而是因為市場太小。筆尖鋼和鋼珠的用量極小,全球市場也就幾千萬人民幣規模,中國鋼廠不愿為這種小眾、高精度材料頻繁調試、小批量生產。生產筆頭要在2.3毫米的球座體上加工出微米級溝槽,調試復雜、設備昂貴,需要用瑞士米克朗的高精度機床,國內的設備廠商也沒有興趣生產同類機床。很多高精尖的實驗室設備,甚至是光刻機,情形都與圓珠筆鋼珠相似。非不能也,實不欲為。
然而,先用低價占據市場,再通過原料、設備的國產化進一步降本,積累資金投入研發,挺進高端市場,這個模式在半導體產業卻失效了。為什么中國大陸企業不能通過這個模式占領芯片市場,最主要的原因在于芯片的技術迭代太快,兩年時間就將產品性能提高一倍,產品價格下降一半。在這種速度下,中國大陸企業首先就連芯片的低端市場都占據不了,沒有市場就沒有能力扶持國內的原料和設備廠商,原料和設備無法國產化,就不可能進一步降低成本,企業就缺乏利潤支持研發投入,如此惡性循環,中國大陸企業在芯片市場就始終處于落后追趕的局面。
以28納米成熟工藝為例。28納米工藝的芯片由于性價比高,目前仍處在黃金生命周期,被廣泛應用于消費電子、汽車、工業與網絡設備、通信、物聯網和智能設備、安全與專用芯片等多個領域。28納米芯片的市場,臺積電占據45%的市場份額一家獨大,三星占據20%緊隨其后,格芯和聯電各占13%和12%據第三、第四位。中國大陸企業有中芯國際、華虹半導體和晶合集成,市場份額合計約在10%(依據MRA報告)。
中國大陸企業之所以在28納米工藝上直到現在還處于落后地位,首先在于最初技術迭代時間的落后。臺積電、格芯等企業早在2010年左右就實現了28納米工藝的規模化量產,中國大陸最早量產28納米的中芯國際2015年才實現該工藝量產。半導體企業的生產成本在設備上占大頭,普遍實行5年折舊。中國大陸企業在28納米工藝上落后了5年時間,意味著剛啟動市場時,海外競爭對手已經把設備的折舊都提完了,可將產品價格大幅降低,中國大陸企業根本連低端市場都難以占領。
中國大陸企業在28納米芯片上只能靠低價甚至虧損來維持市場競爭,市場份額小、企業利潤低,自然沒有實力扶持國內半導體設備廠商的國產化替代。加上海外對28納米光刻機不禁售,也打擊中國大陸芯片廠采購國產光刻機的意愿。
直到2023年底,上海微電子(SMEE)才宣布首臺28納米浸沒式DUV樣機(SSA800/10W)研制完成,通過工廠內部工藝驗證。2024年,該設備進入中芯國際北京線做晶圓級驗證,良率從85%提到90%,達到可量產門檻。2025年5 月,上海微電子完成首臺商業28納米光刻機交付,宣布開始“小批量量產”。9月,中芯國際開始測試相關設備,進一步推進產線兼容性驗證。10月,華虹半導體無錫廠接收了首批驗證機,測試結果顯示良率穩定在95%以上,性能指標已能滿足28納米芯片生產的核心需求。這款28納米光刻機的國產化率已突破70%,核心的雙工件臺、投影物鏡等部件均實現國產供應。預計要到2026年完成更多客戶驗證后,才會正式宣布商業化。
連28納米光刻機都要到2026年才能國產化,更不要說能生產14納米、7納米、5納米、3納米和2納米等先進工藝芯片的DUV甚至是EUV光刻機了。以光刻機為代表的半導體設備遲遲未能國產化,以硅晶圓為代表的半導體原料才剛部分國產化,中國大陸芯片廠也就無法通過國內的設備和原料采購來降低成本,不能通過低價競爭來占領低端芯片市場。連28納米這樣相對低端的芯片市場都占領不了,自然就在研發投入無法與海外大廠相比,難以追趕14納米及以下先進工藝。如此惡性循環,半導體產業也就成為最后一個未實現國產替代的大產業了。
好消息是,摩爾定律快要到頭,芯片先進工藝到1納米(10埃)后就將難以為繼,英偉達GPU的耗電量越來越大就是明證。這就意味著,中國大陸企業,無論是芯片制造廠還是半導體設備供應商,與海外的技術差距一定是在不斷縮小的。只要海外大廠的技術不再迭代,再先進的技術,如EUV光刻機,遲早也會變成落后技術,中國大陸企業取得技術突破指日可待。一旦半導體產業的關鍵設備(如EUV光刻機)和關鍵原料(如硅晶圓)實現國產替代,光伏產業通過降本增效實現逆襲的歷史就可在半導體產業上重演,芯片國產替代也將隨之成為現實。
(作者簡介:余盛,硬科技財經作家、荷蘭商學院行業導師,著有《中國光伏突圍戰》《芯片戰爭》《芯片浪潮》《手機戰爭》《金龍魚背后的糧油帝國》等作品。歡迎關注公眾號“余盛”,第一時間閱讀余盛本人的原創科技、財經和歷史類深度評論文章。)
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