《晶片戰爭》序

 

「感謝台積電的每個人，尤其是張忠謀。」 2022 年 12 月 6 日，美國總統拜登在台積電即將在亞利桑那州鳳凰城興建的新晶圓廠 Fab 21 的設備移機典禮上說道。台積電將首次在台灣以外的地區建造先進的生產設施。台積電主要客戶的執行長都出席了典禮，包括蘋果的庫克（ Tim Cook ）與 AMD 的蘇姿丰（ Lisa Su ），顯示他們支持在美國興建更多的晶片產能。「各位，美國的製造業回來了，」拜登表示，「美國的製造業回來了！」張忠謀偕同台積電現任執行長劉德音一起出席那場典禮。媒體採訪時，張忠謀提出了不太一樣的解讀。「全球化幾乎已死亡，自由貿易也幾乎消失了。」他引用地緣政治變化來解釋，「很多人仍希望它們能回來， 1 但我認為它們不會回來了。」在晶片業，沒有人比張忠謀更瞭解正在發生的變化。他在德儀開啟職業生涯，當時德儀正專注為美軍製造微電子產品。 1960 年代，他曾領導晶片業在台灣等國建造組裝廠。「晶圓代工」模式正是張忠謀的發想，這種模式把晶片設計從製造分離出來，然後針對製程，建立了一家規模龐大又極其成功的公司。張忠謀比任何人更貼近那個把美中台緊密交織在一起的超複雜供應鏈樞紐，也更貼近那些扯斷供應鏈的軍備競賽與地緣政治競爭。拜登造訪亞利桑那州的同時，台積電也宣布將把在亞利桑那州的投資規模擴充為原來的三倍，達到 400 億美元，其中包括興建一座預定於2026 年導入 23 奈米製程的晶圓廠。在典禮上，張忠謀把在美國建立晶圓廠比喻成一個「夢」，但他對於在美設廠的前景 3 並不是一直那麼振奮。 2022 年 4 月，張忠謀受訪時表示，台積電在亞利桑那州的投資是「在美國政府的敦促下」進行的，並直指：「決定當時，我已經退休了。 4 這個決定是由現任董事長做的。」張忠謀解釋，他對於亞利桑那州的明顯疑慮，源自於台積電以前在美國投資的經驗。 1997 年，張忠謀在華盛頓州設立一家名為 WaferTech 的小廠，結果令人失望。張忠謀回憶道：「剛開始的時候，工廠混亂到不行，意外頻傳。」他指出，即便是今天，該廠的成本也比台灣的同級工廠高出約 50 ％。因此，張忠謀在 2022 年 4 月時曾表示，美國為了推動國內晶片製造所投注的任何心血，都將是「非常昂貴的徒勞行動」。他也很快補充道：「我是假設不會發生任何戰爭。坦白講，如果台灣海峽爆發戰爭，那我認為5 美國要擔心的，不單只是晶片而已。」然而，美方對戰爭的擔憂正持續升溫。2022 年稍早，普丁發動大軍入侵烏克蘭，震驚了美國。數以萬計的俄軍湧入烏克蘭邊境，烏克蘭的城市被戰機轟炸，關鍵的基礎設施也被飛彈攻擊。許多人天真地以為歐洲不可能發生大規模的傳統戰爭。許多人認為俄羅斯的精英階層唯利是圖、沉迷於他們停泊在法國蔚藍海岸的遊艇，因此不會為了烏克蘭這個歐洲貧國而冒險發動戰爭。普丁竟然打著建立在歷史迷思上的激進民族主義，願意讓他的國家陷入血腥戰爭、讓俄國的經濟陷入痛苦的危機，此舉震驚了西方國家。以前大家以為世界上的獨裁者都是關注自身利益的理性政客。如今這種觀點開始失去說服力，或者說，至少不再那麼肯定。突然間，中國領導人習近平的盤算似乎變得更加危險。畢竟，中國的軍力持續壯大。人民解放軍正在測試令美國國防部大感意外的 6 高超音速飛彈，中國正在擴大核武庫的規模。 2022 年 8 月 3 日，美國眾議院議長裴洛西訪台（以往美國的國會議長亦曾訪台），拜會了台灣總統蔡英文與張忠謀。中國還為此發表尖刻的聲明，並發動了模擬封鎖台灣的軍事演習。據報導，張忠謀告訴裴洛西，美國重建國內晶圓代工業的努力 7 註定會失敗，但美國政府並不認同這番說法。在裴洛西訪台六天後，拜登總統簽署了國會以兩黨多數通過的〈晶片與科學法案〉（ Chips and Science Act ），提撥 520 億美元來激勵美國的晶片製造，同時撥出數百億美元投資未來的科學與研發。白宮發布新聞稿，承諾該法將「降低成本」、「創造就業」、「強化供應鏈」，這一切都掀起了許多討論。國會之所以通過這項法案，原因很簡單：在台灣與中國以外的地區提供額外的晶片產能，以防戰爭爆發。 520 億美元的政府激勵措施是吸引新投資的強烈誘因。美國商務部打算斥資 390 億美元，直接補貼晶片製造 —— 透過一系列的補助金與貸款擔保，抵銷建廠的巨額成本。此外，該法也提供逾 120 億美元的資金，設立國家半導體技術中心（ National Semiconductor Technology Center ）及其他促進晶片業研發的措施。除了這筆新資金以外，美國政府也祭出新招數。晶片法案中有一項條款規定，任何接受該法資助的公司，都不得投資中國的製造廠，只有低技術的晶片廠是例外。不僅包括三星、台積電等亞洲公司，也包括美光、英特爾等美國巨擘，多數主要的全球晶片製造商都在中國經營晶圓廠或組裝廠。所以美國政府等於是對這些晶片製造商施壓，要求他們在中國與美國之間做出選擇。兩個月後的10 月 7 日，隨著拜登政府宣布對中國晶片業實施全面的出口管制，上述的壓力又加劇了。美方採取雙管齊下的策略：限制中國取得先進的 GPU 晶片，也牽制中國的晶片製造力，阻止中國在 AI 領域的進步。拜登的國家安全顧問傑克．蘇利文（ Jake Sullivan ）在宣布這項消息的幾週前做了一場演講。他在演講中提到，美方這樣做的目標，是為了在先進晶片的領域「盡量維持最大的領先優勢」。他表示：「我們以前是採取浮動法，也就是說，只需在技術上領先幾代，但現在的戰略環境已今非昔比。」訓練 AI 系統（如此一來，電腦才能發揮智慧，例如判斷四腳毛茸動物是貓還是狗）需要名為 GPU 的先進晶片。全球 GPU 設計的龍頭是美國的輝達（ Nvidia ），AMD 緊追在後。中國也有幾家公司設計 GPU ，尤其是壁仞科技（ Biren ），但相較於美國的競爭對手，它們的市場地位很小。這些晶片都必須以先進的工藝製造，這使得台積電與三星的晶圓廠成了關鍵的鎖喉點。美國新祭出的出口管制，禁止向中國轉移超過某個技術門檻的 GPU ，所以阻止了輝達在中國銷售最先進的晶片，也阻止了壁仞把晶片交由台積電代工生產。再者，為了讓中國繼續依賴進口的先進晶片，拜登政府大幅擴大了出口管制，禁止出口美製 16 奈米以下製程的晶片製造設備到中國（8 台積電從 2013 年起開始生產這種晶片）。美國也對記憶體晶片設下類似的技術門檻。中國的主要晶片製造商，包括中芯國際（中國最大的邏輯晶片代工廠）及長江存儲（即將在 NAND 快閃記憶體領域，達到世界級的技術能力），如今在取得製造設備方面都面臨了巨大的挑戰。第三，製造晶片設備的中國公司，本來想像自己是 ASML 或應用材料公司（ Applied Materials ）的未來競爭對手，現在他們購買美國技術的能力也受到新的限制。此外，美國公民與綠卡持有者也禁止與某些中國半導體公司合作。由於曾留美深造或工作的中國晶片高管人數眾多，許多人都受到這項新限制的影響。《華爾街日報》的分析發現，將有 43 名中國晶片公司的高管受到禁令的影響，較低階員工 9 受到衝擊的人數更多。如果沒有美國的專業知識或機台（例如沉積超薄膜材料的機器），中國在晶片製造方面不太可能在短期內達到頂尖水準。〈晶片與科學法案〉與新的出口管制措施的結合，大幅加速了半導體供應鏈早已開始的分化，導致外資對中國晶片業的投資幾乎完全停滯。台積電、韓國 SK 海力士等仍在中國設廠的外國公司，如今若想把任何先進設備搬到自家的中國廠，都需要獲得美國政府的許可，他們也必須避開〈晶片與科學法案〉設下的「護欄」。事實上，有好幾個國家正在討論限制對外投資（亦即管制中國晶片業投資的新規定），這又進一步阻止大家思考這方面的前景。此外，在晶片製程的下游，電子公司正在重組供應鏈。多年來，個人電腦與智慧型手機的製造商主要是受到可靠性與價格的影響。現在他們做投資決策時，也會考慮政治與安全問題。筆電與伺服器的製造商惠普（ HP ）正在探索以墨西哥作為替代中國的生產中心。與此同時，蘋果正把更多的 iPhone 、 AirPods 、MacBook 的組裝轉移到越南與印度。一些分析師估計，到 2025 年，可能會有四分之一的 iPhone 在中國以外生產，目前幾乎全都是在中國生產。最引人注目的是，據報導，戴爾（ Dell ）將在 2024 年以前逐步淘汰所有中國生產的晶片。中國不斷上升的勞力成本，以及新冠清零政策所造成的破壞，導致企業開始變成只在中國製造技術較低的設備。不過，關鍵影響因素在於，這些公司與張忠謀不同，他們不太相信亞洲不會爆發戰爭。在美國，〈晶片與科學法案〉使半導體業者宣布設立新廠的消息暴增。台積電不是唯一宣布開設新廠的非美國公司。據報導，三星正考慮在德州建新廠。生產空白矽晶圓的台灣公司環球晶圓（ GlobalWafers ）正計畫在德州投資 50 億美元建新廠。 ASML 正在擴建康乃狄克州的製造廠。與此同時，美國晶片製造商也宣布了一系列建廠消息。美光承諾斥資 200 億美元在紐約建新廠，那裡離 IBM 歷史悠久的紐約州生產中心不遠，而 IBM 的生產中心也承諾斥資 200 億美元升級。英特爾也表示將在俄亥俄州的新廠做金額類似的投資。德儀、沃孚半導體（ Wolfspeed ）、格芯（GlobalFoundries ）等其他晶片公司都有新的投資計畫。當然，這些新廠的設立不全然是〈晶片與科學法案〉催生的。有些新廠是本來就有的興建計畫。此外，承諾投資200 億美元的新聞稿，也不保證公司一定會投入那麼多資金。那些專案可能持續很多年，在那段期間，市場狀況可能改變，優先順位可能變動。不過，我們已經清楚看到〈晶片與科學法案〉的製造業激勵措施將促成更多的晶片製造產能。這讓其他擁有主要晶片業的國家感到緊張。歐盟也推出自己的晶片法案來因應，承諾提供數百億歐元的資金，但計畫的細節仍不明朗。韓國政府正在規劃一套新的稅賦優惠措施，以便與美國的〈晶片與科學法案〉競爭。日本政府成立一家新公司 Rapidus ，其商業模式很獨特，是以較小批量生產先進晶片。與此同時，台灣的政治辯論則是把焦點放在，台積電到亞利桑那州、日本、其他地方的投資，會不會「掏空」台灣最關鍵的產業。然而，考慮到台積電的獨特能力，再加上台積電最先進的製程仍留在台灣，這種風險其實被誇大了。事實上，台灣晶片業面臨的最大威脅仍是中國。不止台灣的軍方必須擔心中國，台灣的晶片製造商也必須擔心中國。美國的出口管制，將在短期內阻止中國公司製造先進晶片。然而，中國擁有製造低階晶片所需的一切設備。此外，近年來，中國政府承諾向晶片業投入巨額資金，其中大部分的資金已用來建設低階晶片的產能。假設那些產能中有很多正式投產（雖然還不一定，但看起來很有可能），低階市場將出現供過於求的局面。低階晶片過剩，對美國這樣的國家來說不會有太大的影響。因為晶片製造外移，美國生產的這類晶片本來就不多。然而，這會對台灣造成很大的影響。儘管台積電的收入大多來自最先進的生產節點，但生產 5 奈米或 3 奈米晶片的成本非常高。製造它們所需的一切設備與工廠都是全新的，需要投入大量資金。相較之下，台積電仍在生產 20 年前的「先進」晶片。那些晶片的生產設備是幾十年前購買的，因此套用會計術語來說，那些設備已經完全折舊。換句話說，台灣公司生產低階晶片的成本很低，因此銷售低階晶片的利潤很高。如果中國公司能靠政府補貼，以割喉價來搶占低階市場的一大部分，台灣的晶片製造商將淪為輸家。當然，中國政府不見得會持續在晶片業挹注上百億美元的資金。 2014 年左右，中國把晶片列為重點產業是政治決定，因此新的政治風向可能會導致中國政府改變重點產業。中國的補貼帶來了一些暫時的成果，例如中芯國際有先進的邏輯晶片生產；壁仞有卓越的GPU 設計。但如今，中國幾乎各大成果都遭到美國新的出口管制。這使得「中國推動半導體自給自足」這件事，對中國戰略目標的達成來說變得更加重要，但代價也更高。因此，目前籠罩晶片業的問題是，面對最近晶片戰的局勢升溫，中國將如何因應：是讓步，還是加碼？